LVDS时序分析

本文主要介绍了在telechip平台上进行LVDS驱动的调试过程,探讨了LVDS时序图的解析,包括6路LVDS信号的构成,如24位RGB数据、行场同步、点时钟频率等。通过配置寄存器,可以灵活调整信号功能。尽管LVDS信号在不同平台上的表达方式可能有所不同,但熟悉其原理后,调试工作将变得相对简单。

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最近在调试基于telechip平台的LVDS驱动,一开始对该平台的LVDS时序不是很了解,主要原因是对lvds的不理解。遂记录本文以备后续参考

以下是6路LVDS信号的的时序图:


由上图可知,除了一对时钟信号,其余共有5对的数据差分信号,从TXIN0-TXIN34, 这35路的输入信号是从TTL的RGB信号转接而来的,它们对应的定义如下:

DATA[0]-DATA[23](24位RGB),

LDE, LHS, LVS(行场同步、点时钟频率),

CLK,

其他(7位)

上面的时序图的意义就是利用TA-TE这5路差分信号线来传输最高24(RGB888)位、包括时钟信号(行场同步、点时钟)的LCD彩色信息的。

这35根信号数据并不是一成不变的,可以通过配置寄存器来使能不同信号所对应的功能,例如可以使用TA来传输LHS,LVS,LDE信号,也可以使用其他的差分线

根据具体的需要,有时为了简化电路,减轻工程师的工作量,可以只连接这5路差分信号的其中一些(时钟信号是必须的)。例如系

<think>好的,我现在需要帮助用户了解在FPGA中对LVDS接口进行时序约束的方法和步骤。首先,我需要回顾一下用户提供的引用内容,确保回答准确。 用户引用了三个资料:第一个是关于FPGA时序输入延迟约束的来源[^1],第二个涉及IBUFDS的配置和Vivado GUI设置时序约束[^2],第三个解释了set_input_delay和set_output_delay的作用,强调它们不是调节延迟而是告知工具外部延迟关系[^3]。用户的问题集中在LVDS时序约束方法和实现步骤。 首先,我应该明确LVDS在FPGA中的使用场景,通常用于高速数据传输,比如时钟或差分信号。时序约束的关键点包括输入输出延迟、时钟定义以及可能需要的时序例外处理。 接下来,按照用户提供的引用内容,特别是引用[2]中的IBUFDS配置和GUI设置,需要提到差分信号的正确约束方法,例如设置IOSTANDARD为LVDS,并使用DIFF_TERM端接。同时,引用[3]强调set_input_delay的作用是定义外部信号与时钟的关系,而非调整延迟,这需要解释清楚。 步骤方面,可能需要分几个部分:差分信号约束、输入输出延迟设置、时钟定义、时序分析等。每个步骤需要结合引用内容中的具体指令或方法,比如使用create_clock定义时钟,set_input_delay和set_output_delay约束接口信号,以及如何通过Vivado进行时序验证。 同时,用户可能需要知道常见的错误或注意事项,比如确保物理连接正确,时序约束的优先级,以及如何应对时序违规。这部分可以结合引用[3]提到的误解,提醒用户正确理解约束指令的目的。 最后,生成相关问题时要围绕LVDS时序约束的深入问题,比如如何解决建立时间违例,或特定情况下的约束调整方法,确保问题贴合用户可能遇到的后续疑问。 需要确保回答结构清晰,分步骤说明,并正确引用提供的资料。同时,检查LaTeX格式是否符合要求,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,避免语法错误。使用中文回答,保持自然流畅。</think>在FPGA中对LVDS接口进行时序约束时,需重点关注差分信号特性、时钟域关系和I/O延迟约束。以下是具体步骤与实现方法: ### 一、LVDS差分信号约束 1. **配置差分缓冲器** 使用IBUFDS原语约束LVDS输入信号,需在约束文件中声明: ```tcl IBUFDS #( .DIFF_TERM("TRUE"), // 启用板级差分端接 .IOSTANDARD("LVDS") // 设置LVDS电平标准 ) ibuf_inst ( .O(rx_data), .I(rx_p), .IB(rx_n) ); ``` 2. **设置I/O延迟约束** - **输入延迟**:通过`set_input_delay`定义信号到达FPGA引脚前的板级延迟 ```tcl set_input_delay -clock [get_clocks clk_rx] -max 2.5 [get_ports rx_p] ``` - **输出延迟**:用`set_output_delay`约束信号离开FPGA后的板级路径延迟 ```tcl set_output_delay -clock [get_clocks clk_tx] -min 1.2 [get_ports tx_p] ``` ### 二、时钟域约束 1. **定义LVDS参考时钟** ```tcl create_clock -name clk_rx -period 5.0 [get_ports clk_rx_p] ``` 2. **跨时钟域处理** 若LVDS接口跨越异步时钟域,需添加`set_false_path`或`set_clock_groups`约束: ```tcl set_clock_groups -asynchronous -group {clk_tx} -group {clk_rx} ``` ### 三、时序验证流程 1. **时序约束优先级** LVDS约束应优先于普通单端信号,通过`set_property CLOCK_DEDICATED_ROUTE BACKBONE [get_nets clk_rx]`确保时钟走专用路径 2. **时序例外处理** 对多周期路径使用`set_multicycle_path`: ```tcl set_multicycle_path 2 -setup -from [get_clocks clk_rx] -to [get_clocks clk_tx] ``` ### 四、实现与调试 1. **物理约束配合** 通过Vivado GUI设置引脚位置约束: ```tcl set_property PACKAGE_PIN AB12 [get_ports {rx_p}] set_property IOSTANDARD LVDS [get_ports {rx_p}] ``` 2. **时序收敛验证** 运行`report_timing_summary`检查建立/保持时间裕量,重点关注: - 源同步接口的时钟-数据相位关系 - 差分对内部走线长度匹配(Skew < 10ps) $$T_{setup\_margin} = T_{clock\_period} - T_{co} - T_{data\_delay} - T_{setup}$$ [^1]: 输入延迟约束的本质是告知工具外部电路延迟,而非直接调节信号延迟
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