在現(xiàn)代電子設(shè)備中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托手陵P(guān)重要。無論是消費(fèi)電子、工業(yè)控制還是通信領(lǐng)域，高效的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)都是不可或缺的。今天，我們來聊聊一種廣泛應(yīng)用的高速傳輸技術(shù)——LVDS（Low Voltage Differential Signaling，低壓差分信號）。

一、LVDS技術(shù)簡介

LVDS是一種低壓差分信號傳輸技術(shù)，以其低功耗、高速度和抗干擾能力強(qiáng)而聞名。它通過在一對差分線上傳輸信號，利用低電壓擺幅（通常為350mV）實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，同時保持較低的電磁干擾（EMI）。

電氣特性

電壓擺幅：差分電壓約 350mV（典型值），單端電壓擺幅±1.25V（共模電壓約1.2V）。

驅(qū)動電流：恒定3.5mA（通過100Ω終端電阻產(chǎn)生差分電壓）。

傳輸速率：支持 100Mbps~10Gbps+（依具體標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化）

核心優(yōu)勢

高速傳輸：支持高達(dá)數(shù)Gb/s的數(shù)據(jù)速率。

低功耗：低電壓擺幅減少了功耗。

抗干擾能力強(qiáng)：差分信號傳輸有效抑制了電磁干擾。

長距離傳輸：適合遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸。

與單端信號的對比

二、LVDS的應(yīng)用背景

LVDS技術(shù)因其卓越的性能，廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

01消費(fèi)電子

高清顯示設(shè)備：如智能手機(jī)、平板電腦、顯示器等，用于屏幕與主板之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。

多媒體設(shè)備：如高清電視，LVDS技術(shù)可被用于連接主板和屏幕驅(qū)動電路，實(shí)現(xiàn)從主處理單元到顯示面板的無損視頻信號傳輸。

02工業(yè)控制

工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)：在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中，LVDS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高清攝像頭的數(shù)據(jù)傳輸。例如，某工業(yè)監(jiān)控項(xiàng)目中，使用LVDS技術(shù)成功地將4K分辨率的視頻信號從攝像頭傳輸?shù)胶蠖颂幚韱卧盘枱o明顯衰減和失真。

自動化控制和機(jī)器視覺系統(tǒng)：在自動化控制和機(jī)器視覺系統(tǒng)中，LVDS被廣泛應(yīng)用于攝像頭、圖像傳感器等設(shè)備的高速數(shù)據(jù)傳輸。

03醫(yī)療設(shè)備

醫(yī)療影像系統(tǒng)：如超聲波成像設(shè)備、內(nèi)窺鏡等醫(yī)療影像系統(tǒng)，也經(jīng)常采用LVDS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高分辨率、高速圖像傳輸。

04汽車電子

車載信息系統(tǒng)：LVDS在汽車電子領(lǐng)域中的作用日益凸顯，它用于連接各種車載信息系統(tǒng)，如導(dǎo)航、音響、后視攝像頭等。

車載顯示器：在汽車行業(yè)，LVDS常用于車載顯示器、后視鏡、內(nèi)窺鏡等系統(tǒng)中，提供高質(zhì)量的視頻和圖像傳輸。

三、智多晶LVDS解決方案

西安智多晶微電子有限公司的Sealion和Seal系列FPGA產(chǎn)品，提供了支持LVDS接口的DDR_GENERIC 和GDDR_7_1 IP核，通過FPGA內(nèi)部多種可編程的PIO單元，將高速串行數(shù)據(jù)、低速并行數(shù)據(jù)，進(jìn)行串、并轉(zhuǎn)化，幫助用戶實(shí)現(xiàn)高速、低功耗的數(shù)據(jù)傳輸。用戶可以通過IP構(gòu)建X1、X2、X4、X5和7:1多種傳輸比率的DDR接口，滿足發(fā)送和接收需求。

DDR_GENERIC IP核：

支持發(fā)送模式和接收模式。

支持多種傳輸比率（X1、X2、X4、X5），滿足不同場景的傳輸需求。

提供邊沿對齊和中心對齊兩種對齊方式，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

支持多bit總線寬度（1-256）。

支持輸入/輸出數(shù)據(jù)路徑延時調(diào)整，優(yōu)化信號傳輸質(zhì)量。

適用于Sealion和Seal系列FPGA產(chǎn)品。

如下圖所示，發(fā)送X2中心對齊模式IP時序圖，sync_reset、start、sync_clk、data、clkop和clkos為IP的輸入信號，ready、sclk、clkout和dout為IP輸出信號。

如下圖所示，接收X2中心對齊模式IP時序圖，alignwd、clkin、sync_reset、sync_clk、start和datain為IP的輸入信號，ready、sclk和q[1:0]為IP輸出信號。

更多模式類型接口時序，請參考智多晶DDR_GENERIC IP核使用手冊。

GDDR_7_1 IP核：

支持發(fā)送模式和接收模式。

提供7:1和1:7的傳輸比率，適合高速串行數(shù)據(jù)與低速并行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。

支持多bit總線寬度（1-16）。

適用于Sealion和Seal系列FPGA產(chǎn)品。

GDDR_7_1 IP核多用于視頻信號傳輸，成為許多電子產(chǎn)品的通用標(biāo)準(zhǔn)，包括消費(fèi)設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療和汽車遠(yuǎn)程信息處理等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，使用低成本FPGA進(jìn)行圖像處理的做法已經(jīng)變得相當(dāng)普遍。

四、總結(jié)

LVDS技術(shù)以其高速、低功耗和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，成為現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的傳輸解決方案。西安智多晶微電子有限公司的DDR_GENERIC IP核和GDDR_7_1 IP核，為用戶提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，幫助用戶在FPGA開發(fā)中實(shí)現(xiàn)高效、可靠的LVDS傳輸。無論是在工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備還是汽車電子領(lǐng)域，LVDS技術(shù)都將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

如果你對LVDS技術(shù)或相關(guān)IP核有更多疑問，歡迎咨詢西安智多晶微電子有限公司的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)！