前言
SDI接口，全稱是“數字分量串行接口(Serial Digital Interface)”。按速率可分爲標準清新度SD-SDI、高清標準HD-SDI和3G-SDI，其對應速率分別是270Mb/s、1.485Gb/s和2.97Gb/s。目前在航空航天、軍事、醫療、交通等領域，SDI的應用廣泛度僅次於CameraLink接口。
SDI接口優勢：
(1) 消耗GTX更少，消耗IO更少
如果使用GTX總線，僅需1對GTX，而HDMI則需要3對GTX。CameraLink接口由於走LVDS信號，Base模式下需要11對LVDS信號，Full模式下需要22對LVDS信號，消耗IO數量比GTX SDI多了很多。
(2) 傳輸更穩定
相較於HDMI接口，SDI接口的自鎖釦設計更加穩定可靠，不易脫落，不會因人爲因素造成信號中斷。
(3) 傳輸距離更長
串行接口是指逐位數據的順序傳輸。它的特點是通訊線簡單。只要一對傳輸線可以實現雙向通信，特別適合於長距離通信。從理論上講，SDI的傳輸距離可以達到100m。
(4) 成本更低
SDI接口平均每米價格約爲4元，相較於HDMI接口的平均每米價格約爲10元，SDI接口成本更低。
創龍科技(Tronlong)的Kintex-7、Zynq-7045/7100等FPGA板卡通過FMC視頻模塊已實現兩種SDI視頻輸入/視頻輸出方案：GTX +外接芯片。本文將爲您分享基於Kintex-7 FPGA評估板、TL2971A/2972F視頻模塊的3G-SDI視頻輸入/輸出開發案例，使用外接芯片方式。TL2971A/2972F視頻模塊模塊亦可支持GTX方式。
●硬件平臺
本文基於創龍科技TLK7-EVM評估板、TL2971A/2972F視頻模塊進行演示。
1 TLK7-EVM評估板
TLK7-EVM是一款基於Xilinx Kintex-7系列FPGA設計的高端評估板，由核心板和評估底板組成。核心板經過專業的PCB Layout和高低溫測試驗證，穩定可靠，可滿足各種工業應用環境。
評估板接口資源豐富，引出FMC、SFP+、PCIe、SATA、HDMI等接口，方便用戶快速進行產品方案評估與技術預研。
可申請TLK7-EVM評估板進行快速評估，點：tronlong.com/Product/show/93.html，免費哦！
TLK7-EVM評估板
開發案例主要包括：
l CameraLink、SDI、HDMI、PAL視頻輸入/輸出案例
l 高速AD(AD9613)採集+高速DA(AD9706)輸出案例
l AD9361軟件無線電案例
l UDP(10G)光口通信案例
l UDP(1G)光口通信案例
l Aurora光口通信案例
l PCIe通信案例
2 TL2971A/2972F視頻模塊
TL2971A/2972F是一款基於FMC LPC標準設計的3G-SDI視頻輸入/輸出模塊，與創龍科技Zynq-7000/Kintex-7/Artix-7等評估板配套使用。以下爲此模塊特點：
（1）通過GTX高速串行總線引出1路SDI視頻輸入接口，最高支持2.97Gb/s(1080P60)。
（2）通過GTX高速串行總線引出1路SDI視頻輸出接口，最高支持2.97Gb/s(1080P60)。
（3）通過GS2971A芯片引出1路SDI視頻輸入接口，最高支持2.97Gb/s(1080P60)。
（4）通過GS2972芯片引出1路SDI視頻輸出接口，最高支持2.97Gb/s(1080P60)。
（5）採用標準BNC連接器，支持視頻設備熱插拔。
TL2971A/2972F視頻模塊
●案例功能
本案例爲通過GS2971A、GS2972芯片引出SDI視頻輸入、輸出案例。通過GTX高速串行總線引出的SDI視頻輸入、輸出案例即將發佈，敬請期待。
案例功能：評估板通過FMC視頻模塊TL2971A/2972F的SDI IN接口進行1080P60視頻採集，並通過TL2971A/2972F模塊的SDI OUT接口將採集到的視頻進行輸出。
案例源碼、產品資料（用戶手冊、核心板硬件資料、產品規格書）可點：site.tronlong.com/pfdownload獲取。
●關鍵代碼(MicroBlaze)
MicroBlaze裸機源碼爲"sw\baremetal_demo\project\sdi_capture_display\src\"，關鍵代碼說明如下。
(1) 初始化VDMA，將採集到的視頻數據緩存至DDR，並將視頻數據搬運至AXI4-Stream to Video Out IP核，再進行SDI視頻輸出。
●案例演示
將創龍科技的TL2971A/2972F模塊連接至評估板FMC1接口，評估板J1跳線帽選擇3.3V檔位，以配置FMC IO的BANK電壓爲3.3V。
準備一臺擁有HDMI OUT接口的PC機（例如筆記本），通過HDMI數據線將PC機HDMI OUT接口連接至HDMI轉SDI模塊（廠家：玩視，型號：3G HDMI TO SDI Audio）INPUT接口，PC機HDMI OUT接口用作圖像輸出。通過SDI數據線將TL2971A/2972F模塊的SDI IN接口連接至HDMI轉SDI模塊的OUTPUT接口。
通過SDI數據線將TL2971A/2972F模塊的SDI OUT接口連接至SDI轉HDMI模塊（廠家：玩視，型號：3G SDI TO HDMI Audio）的INPUT接口，再通過HDMI數據線將一臺HDMI顯示屏連接至SDI轉HDMI模塊的OUTPUT接口，HDMI顯示屏用作圖像顯示。
運行程序，即可看到串口調試終端打印如下信息，然後在PC機的顯卡設置（或圖形屬性）中，按照下圖設置HDMI分辨率爲1920x1080、刷新率爲60pHz。
此時，HDMI顯示屏將顯示PC機HDMI OUT接口輸出的圖像。
●Vivado工程說明
點擊BLOCK DESIGN開發界面下的"Address Editor"選項，可查看IP核分配的地址，MicroBlaze可通過對應地址對IP核進行控制。
Vivado工程頂層文件爲"hw\project\sdi_capture_display.srcs\sources_1\imports\hdl\sdi_capture_display.v"，關鍵代碼說明如下。
（1） 定義模塊接口。
（2） 使用STARTUPE2原語輸出復位信號。
（3） 調用Block Design。
２ AXI4-Stream to Video Out IP核
本案例使用AXI4-Stream to Video Out IP核將AXI4-Stream視頻流轉化爲並行視頻信號。
AXI4-Stream to Video Out IP核開發文檔爲產品資料“6-開發參考資料\Xilinx官方參考文檔\”目錄下的《pg044_v_axis_vid_out.pdf》，具體配置說明如下。
（1） 視頻格式配置爲YUV 4:2:2。
（2） 數據位寬配置爲10bit。
（3） Clock Mode配置爲Independent（獨立時鐘）。
● IP核配置
1 VDMA IP核
本案例使用VDMA IP核進行視頻數據緩存。
VDMA(AXI Video Direct Memory Access) IP核開發文檔爲產品資料“6-開發參考資料\Xilinx官方參考文檔\”目錄下的pg020_axi_vdma.pdf，具體配置說明如下。
（1） Frame Buffer配置爲3個。
（2） Write Burst Size、Read Burst Size均配置爲16。
（3） 讀通道的Stream Date Width配置爲24。
（4） 讀/寫通道的Line Buffer Depth均配置爲1024。
（5） 點擊Advanced，保持默認配置，即可避免VDMA同時讀寫同一個Buffer，造成視頻數據傳輸亂碼。
３ Video In to AXI4-Stream IP核
本案例使用Video In to AXI4-Stream IP核將並行視頻信號轉換爲AXI4-Stream視頻流。
Video In to AXI4-Stream IP核開發文檔爲產品資料“6-開發參考資料\Xilinx官方參考文檔\”目錄下的《pg043_v_vid_in_axi4s.pdf》，具體配置說明如下。
（1） 視頻格式配置爲YUV 4:2:2。
（2） 數據位寬配置爲10bit。
（3） Clock Mode配置爲Independent（獨立時鐘）。
4 VTC IP核
本案例使用VTC IP核產生用於視頻輸出的時序。
VTC(Video Timing Controller) IP核開發文檔爲產品資料“6-開發參考資料\Xilinx官方參考文檔\”目錄下的《pg016_v_tc.pdf》，具體配置說明如下。
（1） 點擊Detection/Generation，確保不勾選"Include AXI4-Lite Interface"及"Enable Detection"。
（2） 點擊Default/Constant，Video Mode設爲1080p，其餘配置保持默認。
5 Clocking Wizard IP核
本案例使用Clocking Wizard IP核產生用於視頻輸出的像素時鐘（148.5MHz，對應1080P60）。
Clocking Wizard IP核開發文檔爲產品資料“6-開發參考資料\Xilinx官方參考文檔\”目錄下的《pg065-clk-wiz.pdf》，具體配置如下。
技術討論組Kintex-7 FPGA：311416997、101245165；Zynq-7000：645235672、193393878
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