基于FPGA的1.25Gbps异步LVDS过采样技术及其实现

本文主要探讨了基于FPGA的异步LVDS过采样的研究与实现，针对LVDS接口的高速数据传输需求，该技术在系统设计中具有重要意义。LVDS因其高速、低功耗和抗干扰特性，在现代数字系统中被广泛应用。FPGA作为一种灵活且性价比高的平台，通过集成的SelectIO资源，能够实现LVDS标准的接口设计，支持异步过采样技术。 异步过采样技术的关键在于克服传统同步采样中时钟同步问题，允许数据和时钟在一定程度上独立于彼此进行传输。本文着重介绍了以下关键技术： 1. 系统组成：研究中使用的系统基于Xilinx 7系列FPGA，核心组成部分包括ISERDESE2（用于数据的串行到并行转换），OSERDESE2（反之亦然），IDELAYE2和IDELAYCTRL（用于调整延迟以确保数据准确对接），MMCME2（负责时钟倍频生成），以及数据恢复单元(DRU)和时钟对齐状态机，这些组件协同工作以实现1.25Gbps的4X过采样。 2. ISERDESE2与OSERDESE2：这两个模块是数据转换的关键，它们分别负责将输入的数据流进行串并或并串转换，确保数据能够在不同速度下正确传输。 3. 时钟采样：在异步模式下，数据的采样不再依赖于精确的时钟信号，而是通过ISEKDES2原语，即使数据时钟与系统时钟存在±100ppm的误差，仍能实现有效的数据捕获。 4. 数据恢复单元(DRU)：DRU负责在接收端对采样后的数据进行重构，以恢复原始的1.25Gbps数据速率。 5. 时钟同步状态机：这个部分控制整个系统的时钟管理，确保采样过程的稳定性和数据的一致性，即便在时钟不完全同步的情况下也能维持高效率。 通过基于Xilinx FPGA的验证，这项技术成功实现了1.25Gbps的高速数据传输，对基于FPGA的系统间高速互连提供了实用的工程参考。这种异步LVDS过采样技术不仅提高了数据传输的灵活性，还减少了对严格时钟同步的要求，对于实时性和可靠性要求较高的应用场景具有显著优势。