前陣子寫過一篇文章《如何才能半導(dǎo)體雪崩中活下來》,，然后昨天任老爺子就發(fā)布了講話,，即接下來是全球經(jīng)濟(jì)衰退期，為了保證度過未來三年的“經(jīng)濟(jì)”危機(jī)，縮減業(yè)務(wù),，核心聚焦,，不再關(guān)注銷售額,，而是現(xiàn)金流/利潤為王,。

　　為了活下來，我們可以躺平,；我們需要臥薪嘗膽,，既然不適合去轟轟烈烈趕一把，我們反而可以利用這段時間,，臥薪嘗膽,，好好學(xué)習(xí),。前陣子出差+工作耽擱了下，內(nèi)心無比愧疚,，今天重新開始學(xué)習(xí)分享FPGA知識,，歡迎各位斧正。

　　拿來主義的好處就是,，相對效率會更高一點,，并且試錯成本還低很多。那么在此感謝原廠FAE王奇搶先一步在我的開發(fā)板商移植HDMI,，讓我們在易靈思Ti60 FPGA上一睹為快,。

　　易靈思鈦金系列FPGA Ti60F255的開發(fā)板，出爐已經(jīng)有一些日子了,，板載HDMI電路理論上是成熟的（別家FPGA上我驗證過）,，但卻一直沒能擠出時間來移植一下HDMI 1.4的顯示方案，今天我們就來挑戰(zhàn)一下IO模擬1080P60,，把易靈思Ti60 FPGA干到750MHz主頻,！

　　這部分采用FPGA模擬的話，電路其實非常簡單,，加了EMC芯片后的原理圖如下所示,。

　　HDMI 采用和 DVI 相同的傳輸原理——TMDS最小化傳輸差分信號。TMDS 傳輸系統(tǒng)分為兩個部分：發(fā)送端和接收端,。TMDS 發(fā)送端收到HDMI 接口傳來的24bit RGB信號,，然后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和并/串轉(zhuǎn)換，再將RGB 信號的數(shù)據(jù)分別分配到獨立的傳輸通道發(fā)送出去,。接收端接收來自發(fā)送端的串行信號，對其進(jìn)行解碼和串/并轉(zhuǎn)換,，然后發(fā)送到顯示器的控制端,；與此同時也接收時鐘信號，以實現(xiàn)同步,。

　　網(wǎng)上很多FPGA模擬HDMI PHY的設(shè)計,，可參見https://zhuanlan.zhihu.com/p/435937460。其中以Digilent的HDMI IP最為常見,，其采用VHDL模擬TMDS,，用FPGA實現(xiàn)HDMI的收發(fā)，節(jié)省了外部PHY芯片的成本（https://github.com/Digilent/vivado-library）,。

　　Digilent HDMI IP方案,，后來很多朋友其他平臺上都有移植，我也在Xilinx和安路上都有移植測到過,，其采用VHDL實現(xiàn),，稍微有點復(fù)雜,。不過今天我將在FAE王奇的基礎(chǔ)上，消化吸收另一個HDMI tx ip（采用Verilog編寫,，結(jié)構(gòu)很簡單）,，在易靈思Ti60 FPGA挑戰(zhàn)下1080P60（其實主頻主要還是看收發(fā)器的速率）。這里也感謝這個HDMI IP創(chuàng)作者的勞動果實,，Verilog Header如下：

　　給出目前的框圖,，如下所示，外部輸入25M,，由Interface的PLL生成150/750MHz（離開148.5MHz有點偏差也沒關(guān)系）,，hdmi_ip接收前面測試的RGB數(shù)據(jù)后，模擬HDMI協(xié)議發(fā)送給外部,，在顯示器上顯示,。由于TMDS用10bit編碼，F(xiàn)PGA采用DDR模式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送,，因此當(dāng)串行時鐘是像素時鐘的10/2=5倍,。

　　我們在Interface中配置PLL，這里輸入25M,，輸出150+750MHz,，如下圖所示：

　　另外，這里的關(guān)鍵是我們采用易靈思的Double Data IO,，配置如下,，這里將hdmi_tx_data和hdmi_tx_clk都打開了resync模式：

　　查詢Efinity help文檔，可以看到DDIO的Resync Mode,，用戶在Clock下降沿輸入OUT0+OUT1,，GPIO在上升沿輸出OUT0，在Clock下降沿輸出OUT1,，從而達(dá)到了倍頻的目的（這里的HI就是OUT0,，LO就是OUT1）。

　　那么在代碼中,，我們需要驅(qū)動GPIO DDIO前的HI與LO,，我們的頂層代碼如下：

　　這部分通過serdes_4b_10to1.v文件編碼輸出，相關(guān)代碼如下所示：

　　最后,，采用Efinity進(jìn)行綜合,，上圖中的邏輯跑到了750MHz，DDIO實現(xiàn)了1.5Gbps的帶寬,。DDIO 1.5Gbps已經(jīng)是易靈思的瓶頸了,，雖然時序有一點小違例（150M到750M跨時鐘域部分電路），但是HDMI 1080P60已經(jīng)成功顯示,，如下所示（盜用8年前的圖,，懶得拍）,。

　　本來打算移植LVDS模式，但是頻率上不去,，目前懷疑HDMI電路還得加上拉電阻,，當(dāng)前版本省略了，以后有機(jī)會再試試,。下一步,，上T35移植HDMI測試一下能跑到多少頻率，至少應(yīng)該能跑720P吧,？

　　本文配套開發(fā)板Ti60F225 FPGA開發(fā)板,，請轉(zhuǎn)crazyfpga.taobao.com（CB電子鋪）了解更多。

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電子技術(shù)應(yīng)用專欄作家： 瘋狂的FPGA