Virtex-7 GTH トランシーバーを使用した SMPTE SDI

ア プ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト : Virtex-7 フ ァ ミ リ
Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し た
SMPTE SDI イ ン タ ー フ ェ イ スの実装
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
概要
著者 : John Snow
放送業界向けの映像機器には、SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) SDI (Serial
Digital Interface) 規格が広 く 使用 さ れてい ます。 こ の イ ン タ ーフ ェ イ ス は、 放送局ス タ ジオや映像制作
会社で使用 さ れてお り 、 非圧縮のデジ タ ル映像 と 多重音声チ ャ ネルな ど の埋め込まれた補助デー タ を共
に伝送 し ます。
ザ イ リ ン ク ス の SMPTE SD/HD/3G-SDI LogicCORE™ IP は、 デバ イ ス 固有の制御機能を持た ない一
般的な SDI 受信/送信デー タ パ ス です。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 完全な SDI イ ン タ ーフ ェ イ
ス を構築す る ために、 Virtex®-7 GTH ト ラ ン シーバー と SMPTE SD/HD/3G-SDI LogicCORE IP を合
わせて使用す る ための制御 ロ ジ ッ ク を含むモジ ュ ールを提供 し ます。 ま た、 ザ イ リ ン ク ス ® の Virtex-7
FPGA VC709 評価ボー ド を使用する SDI の設計例をい く つか紹介 し ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で使用 さ れ る 用語については、 62 ページの 「付録 A : 用語解説」 を参照
し て く だ さ い。 SMPTE 規格は 64 ページの 「付録 B : 参考資料」 に一覧表示 し 、 SMPTE の資料番号 も
記載 し てい ます。
は じ めに
ザ イ リ ン ク ス の SMPTE SD/HD/3G-SDI LogicCORE IP (以下、 SDI コ ア と い う ) は、 Virtex-7 GTH ト
ラ ン シーバー と 接続す る こ と で、 SMPTE SD-SDI、 HD-SDI、 お よ び 3G-SDI 規格をサポー ト する SDI
イ ン タ ーフ ェ イ ス を実装で き ま す。 SDI コ ア と GTH ト ラ ン シーバーを接続 し て完全な SDI イ ン タ ー
フ ェ イ ス を実装す る には、 ロ ジ ッ ク を追加す る 必要があ り ます。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 こ
の付加的な制御 ロ ジ ッ ク と イ ン タ ーフ ェ イ ス ロ ジ ッ ク について説明 し 、必要 と な る 制御モジ ュ ールお よ
び イ ン タ ーフ ェ イ ス モジ ュ ールを Verilog コ ー ド で提供 し ます。
デバ イ ス固有の制御 ロ ジ ッ ク の主な機能は次の と お り です。
•
•
GTH ト ラ ン シーバーの リ セ ッ ト ロ ジ ッ ク
3 つの SDI 規格をサポー ト す る ために、 GTH RX/TX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を動的に切 り 替え
•
HD-SDI お よ び 3G-SDI 規格の 2 つの異な る ビ ッ ト レー ト をサポー ト す る ために、 TX の基準 ク
る 機能
ロ ッ ク を動的に切 り 替え る 機能
•
•
• 1.485Gb/s お よ び 1.485/1.001Gb/s (HD-SDI モー ド の場合)
• 2.97Gb/s お よ び 2.97/1.001Gb/s (3G-SDI モー ド の場合)
SD-SDI モー ド の場合にデー タ を回復 さ せ る デー タ リ カバ リ ユニ ッ ト
RX で受信 し てい る ビ ッ ト レー ト (1/1 ビ ッ ト レー ト 信号ま たは 1/1.001 ビ ッ ト レー ト 信号) を判
断す る RX ビ ッ ト レー ト 検出機能
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト は、 GTH ト ラ ン シーバー用制御モジ ュ ールの イ ン ス タ ン ス と SDI コ アの
イ ン ス タ ン ス、 お よ びそれ ら に必要な接続を含む ラ ッ パー フ ァ イ ル も 提供 し てい ます。 こ れを利用す る
こ と で、 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス を簡単に構築で き ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で使用す る 用語を次に示 し ます。 図 1 の簡略ブ ロ ッ ク 図では、 さ ま ざ ま な
コ ン ポーネ ン ト を組み合わせて ど の よ う に SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス が形成 さ れてい る か を示 し てい ます。
•
SDI コ ア と は、 Vivado® IP カ タ ロ グでか ら 入手可能な SMPTE SD/HD/3G-SDI コ アの こ と をいい
•
制御モジ ュ ール と は、 GTH ト ラ ン シーバーが SMPTE SDI コ ア を使用 し て SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス
を実装す る 際に必要 と な る さ ま ざ ま なデバ イ ス固有の機能を実装す る モジ ュ ールです。 こ のアプ リ
ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 制御モジ ュ ールを ソ ース コ ー ド 形式で提供 し ます。
ます。
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1
は じ めに
•
SDI ラ ッ パーは、 SDI コ アや制御モジ ュ ールを イ ン ス タ ン シエー ト し て相互接続す る ための ラ ッ
パー モジ ュ ールです。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 SDI ラ ッ パーを ソ ース コ ー ド 形式で提
•
GTH ラ ッ パーは、 GTHE2_CHANNEL ト ラ ン シーバーの イ ン ス タ ン ス を 1 つ含む Verilog モ
ジ ュ ールです。 こ の ラ ッ パーは、 Vivado IP カ タ ロ グ で利用可能な 7 Series FPGAs Transceivers
Wizard に よ っ て生成 さ れます。
GTH コ モン ラ ッ パーは、 GTH ク ワ ッ ド の QPLL が含まれてい る GTHE2_COMMON ブ ロ ッ ク の
イ ン ス タ ン ス を 1 つ含む Verilog ま たは VHDL モジ ュ ールです。 こ の ラ ッ パーは、 7 Series FPGAs
Transceivers Wizard に よ っ て GTH ラ ッ パー と 共に生成 さ れます。 SDI アプ リ ケーシ ョ ンで QPLL
供 し ます。
•
が使用 さ れない場合、 こ の ラ ッ パーは不要です。
SDI ラ ッ パーには、制御モジ ュ ールの イ ン ス タ ン ス と SDI コ アの イ ン ス タ ン ス が 1 つずつ含まれてい ま
す。 SDI コ アには、 SDI RX デー タ パス と SDI TX デー タ パ ス の両方が含まれます。 通常、 ラ ッ パー モ
ジ ュ ールは同 じ GTH ト ラ ン シーバー内の RX/TX ユニ ッ ト へ接続 さ れ ますが、 こ の場合は こ れに該当
し ません。 異な る GTH ト ラ ン シーバーの RX/TX ユニ ッ ト を同 じ SDI ラ ッ パーへ接続で き ます。 SDI
RX のみ、 あ る いは SDI TX のみ必要な場合は、 合成段階で制御モジ ュ ール と SDI コ アの未使用部分が
最適化に よ っ て除去 さ れます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 SDI コ ア を使用す る 2 つのデモ アプ リ ケーシ ョ ン例を紹介 し ます。
こ れ ら の ア プ リ ケーシ ョ ン は VC709 評価ボー ド を使用 し て実行 さ れ ま す。 SDI の物理的な イ ン タ ー
フ ェ イ ス と し て、 Inrevium 社製 SDI FMC メ ザニ ン ボー ド も 必要です。
X-Ref Target - Figure 1
2SWLRQDO$XGLR
(PEHGGHU
7;&ORFN
7;9LGHR
7;673,'
7;6',0RGH
9LUWH[)3*$
%8)*
W[XVUFON
W[RXWFON
W[XVUFON
6037(6',&RUH
&DEOH'ULYHU
W[GDWD
6',2XW
5HVHWVDQG
&RQWURO
7;&RQWURO
6',:UDSSHU
5;6WDWXV
5;6',0RGH
5;673,'
5;9LGHR
*7+:UDSSHU
6WDWXV
&RQWURO0RGXOH
&DEOH(TXDOL]HU
(4
U[GDWD
%8)*
U[XVUFON
U[XVUFON
6',,Q
U[RXWFON
5;&ORFN
*7+&RPPRQ
:UDSSHU
0+]
0+]
5HIHUHQFH&ORFN6RXUFH
1RWHV
7KLVELWEXVLVDFWXDOO\IRXUELWZLGHEXVHVHDFKFDUU\LQJDGLIIHUHQW6',GDWDVWUHDP7KHQXPEHURIDFWLYHGDWDVWUHDPV
DQGWKHUHIRUHEXVHVYDULHVGHSHQGLQJRQWKH6',PRGH)RUH[DPSOHLQ6'6',PRGHRQO\RQHELWGDWDVWUHDPLVDFWLYHDQG
LQ+'6',PRGHWZRELWGDWDVWUHDPVDUHDFWLYH
7KHRSWLRQDODXGLRHPEHGGHULVDVHSDUDWHFRUHDQGLVQRWLQFOXGHGZLWKWKH6',FRUHRUZLWKWKLVDSSOLFDWLRQQRWH
;BB
図 1 : 一般的な SDI RX/TX イ ン タ ー フ ェ イ スのブ ロ ッ ク図
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
Virtex-7 GTH ト ラ
ンシーバーを使用
し て SDI イ ン タ ー
フ ェ イ スを実現
こ のセ ク シ ョ ンでは、『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476) [参照 1]
を補足す る 内容を提供 し ま す。 ユーザー ガ イ ド ではないため、 SDI アプ リ ケーシ ョ ン の実現に必要な
GTH ト ラ ン シーバーの機能お よ び動作要件を中心に説明 し ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト の GTH ト ラ ン シーバー ポー ト に関 し ては、『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH
ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476) [参照 1] で使用 さ れてい る 命名規則に従い ま す。 こ の規則
は、 ポー ト のベー ス ネーム にのみ使用 し ま す。 GTH ラ ッ パーの作成に 7 Series FPGAs Transceivers
Wizard を使用 し た場合、 すべての入力ポー ト には名前の後ろに _in が追加 さ れ、 すべての出力ポー ト に
は _out が追加 さ れます。 た と えば、 こ のアプ リ ケーシ ョ ン内で txrate ポー ト 名について言及す る 場合、
GTH ラ ッ パー内での実際の名前は txrate_in と な り ます。
Vivado 2013.3 ツールで提供 さ れ る 7 Series FPGAs Transceivers Wizard バージ ョ ン 3 以降、 GTH ラ ッ
パーのすべてのポー ト 名が小文字で表記 さ れます。ISE ツール バージ ョ ンの ウ ィ ザー ド では、GTH ラ ッ
パーのポー ト 名は大文字で表記 さ れます。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト は、 Vivado ツール バージ ョ ン
3.0 お よ びそれ以降の 7 Series FPGAs Transceivers Wizard を対象 と し てい ます。
GTH ト ラ ン シーバーを使用す る アプ リ ケーシ ョ ン で必要 と な る ク ロ ッ ク がい く つかあ り ます。 デー タ
ス ト リ ーム にデー タ を追加 し た り 削除 し て ク ロ ッ ク を補正で き ない SDI プ ロ ト コ ルの場合は、 アプ リ
ケーシ ョ ン内で ク ロ ッ ク が ど の よ う に生成お よ び使用 さ れ る かに細心の注意が必要です。 GTH ト ラ ン
シーバーを駆動す る には基準 ク ロ ッ ク が必要です。GTH ト ラ ン シーバー ク ワ ッ ド にあ る PLL (位相 ロ ッ
ク ループ) が基準 ク ロ ッ ク を使用 し て、 各 ト ラ ン シーバーの受信部お よ び送信部用のシ リ アル ク ロ ッ ク
を生成 し ます。 「GTH ト ラ ン シーバーの基準 ク ロ ッ ク 」 で詳 し く 説明す る よ う に、 GTH ト ラ ン ス ミ ッ
タ ーのシ リ アル ビ ッ ト レー ト は、 供給 さ れ る 基準 ク ロ ッ ク の整数倍 と な り ます。 さ ら に、 SDI ト ラ ン
ス ミ ッ タ ー デー タ パ ス の入力に与え ら れ る ビデオ デー タ レー ト は、GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーで使用 さ れ
る 基準 ク ロ ッ ク 周波数 と 正確に一致す る ( ま たは正確な整数倍 と な る ) 必要があ り ます。 し たがっ て、 送
信 さ れ る ビデオ ス ト リ ーム のデー タ レー ト へ周波数が確実に固定す る よ う に、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの基
準 ク ロ ッ ク を生成す る 設計を行 う 必要があ り ます。
GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーは、 その txoutclk ポー ト へ供給 さ れ る デー タ の ワー ド レー ト と ま っ た く 同 じ 周
波数の ク ロ ッ ク を txdata に出力 し ま す。 こ の txoutclk は、 シ リ アル ク ロ ッ ク が PLL に よ っ て ワ ー ド
レー ト と 等 し く な る よ う に分周 さ れ る こ と で、 GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ー内で生成 さ れ ます。 大抵のアプ
リ ケーシ ョ ン では、 GTH ト ラ ン シーバーか ら の txoutclk は、 グ ロ ーバル (BUFG) ま たは水平 (BUFH)
ク ロ ッ ク バ ッ フ ァ ーを介 し 、 その後 SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ー デー タ パスお よ び GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ー
の txusrclk お よ び txusrclk2 ク ロ ッ ク 入力への ク ロ ッ ク 供給に使用 さ れ ます。 txoutclk か ら 直接派生 し
た ク ロ ッ ク 以外 も 、 SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ー デー タ パ スお よ び GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの txusrclk ポー ト
と txusrclk2 ポー ト の ク ロ ッ ク ソ ー ス と し て使用で き ま す。 GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの浅い TX バ ッ
フ ァ ーは、 txdata ポー ト に供給 さ れ る デー タ と GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの内部 ク ロ ッ ク 間の位相差を許
容 し ます。 し か し 、 入力 さ れ る デー タ と GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの内部 ク ロ ッ ク 周波数 (txoutclk で表 さ
れ る ) 間の周波数差は、 即座に TX バ ッ フ ァ ーの ア ン ダー フ ロ ー / オーバー フ ロ ー を 引 き 起 こ すた め、
GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーで生成 さ れ る シ リ アル ビ ッ ト ス ト リ ームにエ ラ ーが生 じ ます。し たがっ て、GTH
ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの txdata ポー ト へ供給 さ れ る デー タ ス ト リ ー ム のデー タ レ ー ト (txusrclk お よ び
txusrclk2 ク ロ ッ ク の周波数で表 さ れ る ) と GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの内部デー タ レー ト ( ト ラ ン ス ミ ッ
タ ーの基準 ク ロ ッ ク で設定 さ れ、 xoutclk 周波数で表 さ れ る ) は、 正確に一致 さ せる 必要があ り ます。
ただ し 、 GTH レ シーバーの基準 ク ロ ッ ク は入力 さ れ る SDI 信号のビ ッ ト レー ト と 正確な関係を持つ必
要はあ り ません。 こ れは、 GTH レ シーバーの ク ロ ッ ク デー タ リ カバ リ (CDR) ユニ ッ ト が、 基準 ク ロ ッ
ク 周波数に よ る 設定どお り に公称ビ ッ ト レー ト か ら 最大 ±1,250ppm で ビ ッ ト レー ト を受信で き る ため
です。 こ のため、 入力 さ れ る SDI 信号 と 正確な周波数関係を持たない ロ ーカルのオシ レー タ ーで レ シー
バー基準 ク ロ ッ ク が生成可能にな り ます。 GTH レ シーバーは、 入力 さ れ る SDI ビ ッ ト レー ト に周波数
ロ ッ ク さ れた リ カバ リ ク ロ ッ ク を生成 し ます。 こ の ク ロ ッ ク は、 GTH ト ラ ン シーバーの rxoutclk ポー
ト の出力です。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で後ほ ど詳 し く 説明 し ますが、 rxoutclk は、 HD-SDI お よ
び 3G-SDI 信号を受信す る 際の真の リ カバ リ ク ロ ッ ク であ り 、 SD-SDI 信号を受信す る 際の ク ロ ッ ク で
はあ り ません。 通常、 rxoutclk は、 グ ロ ーバルま たは水平 ク ロ ッ ク バ ッ フ ァ ーを介 し 、 その後 GTH レ
シーバーの rxusrclk お よ び rxusrclk2 ポー ト へ供給 さ れて、 SDI レ シーバー デー タ パ ス用の ク ロ ッ ク と
し て使用 さ れます。
SDI ア プ リ ケーシ ョ ン には、 も う 1 つ ク ロ ッ ク が必要です。 こ れは フ リ ー ラ ン ニ ン グ の固定周波数 ク
ロ ッ ク であ り 、GTH ト ラ ン シーバーの DRP ( ダ イ ナ ミ ッ ク リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ポー ト ) 用 ク ロ ッ
ク と し て使用 さ れます。 通常、 こ れ と 同 じ ク ロ ッ ク が SDI ラ ッ パーの制御モジ ュ ールに供給 さ れ、 タ イ
ミ ン グ制御に使用 さ れます。 ザ イ リ ン ク ス では 10MHz 以上にする こ と を推奨 し てい ます。 こ の ク ロ ッ
ク の周波数は、SDI アプ リ ケーシ ョ ンのその他の ク ロ ッ ク やデー タ レー ト に対 し て特定の関連性を持つ
必要はあ り ません。 SDI モー ド を変更 し た際に、 こ の ク ロ ッ ク の周波数を変更 し ないで く だ さ い。 常に
同 じ 公称周波数で動作す る 必要があ り ます。 ま た、 SDI アプ リ ケーシ ョ ンがア ク テ ィ ブな間は停止 さ せ
る こ と も で き ません。 こ の ク ロ ッ ク は、 デバ イ ス内のすべての SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス で使用可能です。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
GTH ト ラ ン シーバーの基準ク ロ ッ ク
Virtex-7 GTH ト ラ ン シ ー バ ー は、 ク ワ ッ ド に 分 け ら れ て い ま す。 各 ク ワ ッ ド に は 4 つ の
GTHE2_CHANNEL ト ラ ン シーバー プ リ ミ テ ィ ブがあ り 、各 GTHE2_COMMON プ リ ミ テ ィ ブには ク
ワ ッ ド PLL (QPLL) が 1 つずつ含まれてい ます (図 2 を参照)。 QPLL で生成 さ れた ク ロ ッ ク は、 ク ワ ッ
ド 内の 4 つすべ て の ト ラ ン シ ーバーへ分配 さ れ ま す。 各 GTHE2_CHANNEL に は、 チ ャ ネ ル PLL
(CPLL) と 呼ばれ る 専用の PLL があ り 、その ト ラ ン シーバーの RX お よ び TX へのみ ク ロ ッ ク を供給で
き ます。 ク ワ ッ ド 内の各 RX と TX ユニ ッ ト では、 ク ロ ッ ク ソ ース と し て QPLL ま たは CPLL のいず
れを使用すべ き か を個別に設定で き ます。 さ ら に、 こ の RX/TX ユニ ッ ト は、 ク ロ ッ ク ソ ース を QPLL
と CPLL 間で動的に切 り 替え可能です。 こ の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン と 動的切 り 替え機能は、 SDI アプ
リ ケーシ ョ ンに特に有効です。
重要 : -1 ス ピー ド グ レー ド Virtex-7 FPGA デバ イ ス の GTH ト ラ ン シーバー ク ワ ッ ド にあ る QPLL は、
SDI ビ ッ ト レー ト に必要な周波数に対応 し てい ません。-1 ス ピー ド グ レー ド デバ イ ス で SDI イ ン タ ー
フ ェ イ ス に使用 さ れ る GTH ト ラ ン シーバー用にシ リ アル ク ロ ッ ク を生成す る には、 CPLL し か使用で
き ません。 -2 ま たはそれ以上の ス ピー ド グ レー ド デバ イ ス の QPLL は SDI ビ ッ ト レー ト に対応 し て
い る た め、 こ の よ う な高速デバ イ ス では QPLL と CPLL の両方 を使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス の
GTH ト ラ ン シーバー用シ リ アル ク ロ ッ ク を生成で き ます。 -1 ス ピー ド グ レー ド デバ イ ス の場合、 多
く の SDI アプ リ ケーシ ョ ンで QPLL を利用で き ず、RX ユニ ッ ト ま たは TX ユニ ッ ト のいずれかのみを
使用で き ますが、 こ れ ら ユニ ッ ト を同時に用い る こ と はで き ません。 こ れは、 -1 ス ピー ド グ レー ド デ
バ イ ス にのみ適用 さ れ る 制約です。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
X-Ref Target - Figure 2
*7+(B&+$11(/
&3//
7;
5;
*7+(B&+$11(/
&3//
7;
5;
,%8)'6B*7(
*7+(B&20021
,%8)'6B*7(
5()&/.
'LVWULEXWLRQ
43//
*7+(B&+$11(/
&3//
7;
5;
*7+(B&+$11(/
&3//
7;
5;
;BB
図 2 : Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーのク ワ ッ ド コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン
一般的な SDI ア プ リ ケーシ ョ ン では、 5 つの異な る ビ ッ ト レ ー ト を サポー ト す る ために GTH ト ラ ン
シーバーが必要です。
•
•
•
•
•
270Mb/s (SD-SDI の場合)
1.485Gb/s (HD-SDI の場合)
1.485/1.001Gb/s (～ 1.4835Gb/s) (HD-SDI の場合)
2.97Gb/s (3G-SDI の場合)
2.97/1.001Gb/s (～ 2.967Gb/s) (3G-SDI の場合)
GTH ト ラ ン シーバーの RX 部に含まれ る CDR ユニ ッ ト は、 基準周波数か ら 最大 ±1,250ppm のビ ッ ト
レー ト の信号を受信で き ます。 HD-SDI の 2 つの ビ ッ ト レー ト の差は正確に 1,000ppm であ り 、 同様に
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
2 つの 3G-SDI ビ ッ ト レー ト の差 も 1000ppm であ る ため、ppm オ フ セ ッ ト マージ ン を十分に与え なが
ら 1 つの基準 ク ロ ッ ク 周波数を用いて 5 つすべての SDI ビ ッ ト レー ト を受信で き ます。
一方 、 GTH ト ラ ン シーバーの TX 部では、 5 つすべての SDI ビ ッ ト レー ト をサポー ト す る には 2 つの
基準 ク ロ ッ ク 周波数が必要です。 こ れは、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーが通常は供給 さ れ る 基準 ク ロ ッ ク 周波数の
正確な指定整数倍でのみ送信可能であ る ためです。 こ のため、 ほ と ん ど の SDI アプ リ ケーシ ョ ン では、
2 つの基準 ク ロ ッ ク を GTH ク ワ ッ ド へ供給 し ます。 こ れ ら の ク ロ ッ ク のいずれか一方を RX の基準 ク
ロ ッ ク と し て使用 し 、両方を TX の基準 ク ロ ッ ク と し て使用 し ます。通常、 2 つの供給 さ れ る 基準 ク ロ ッ
ク の組み合わせは、 148.5MHz と 148.5MHz/1.001MHz です。
GTH ト ラ ン シーバーの基準 ク ロ ッ ク ソ ース は、 アプ リ ケーシ ョ ンに よ っ て大 き く 異な り ます。 レ シー
バーの基準 ク ロ ッ ク ソ ース は、 入力 さ れ る SDI ビ ッ ト レー ト と 正確に一致す る 必要がないため、 ロ ー
カルのオシ レー タ ーで対応で き ます。一方、 GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの ラ イ ン レー ト は、常に基準 ク ロ ッ
ク 周波数の整数倍であ る ため、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの基準 ク ロ ッ ク 周波数は、 送信 さ れ る デー タ のデー タ
レー ト と 正確な関係を持つ必要があ り ます。 ほ と ん ど の場合、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの基準 ク ロ ッ ク はゲ ン
ロ ッ ク PLL で生成 さ れ る ため、 ス タ ジオの ビデオ基準信号か ら GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ー ラ イ ン レー ト
を生成 し ます。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト に含まれ る SDI パ ス ス ルー デモン ス ト レーシ ョ ン な ど の
特殊な場合、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ー ラ イ ン レー ト は、 SDI 信号を受信 し てい る GTH レ シーバーの リ カバ リ
ク ロ ッ ク か ら 生成 さ れ ま す。 その よ う な場合、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの基準 ク ロ ッ ク と し て使用す る 前に、
外部 PLL を使用 し て リ カバ リ ク ロ ッ ク のジ ッ タ ーを軽減する 必要があ り ます。
一般的な SDI アプ リ ケーシ ョ ン では、 こ れ ら 2 つの基準 ク ロ ッ ク の一方を QPLL へ接続 し 、 も う 一方
を ク ワ ッ ド 内のすべての CPLL へ接続 し ま す。 ど ち ら の ク ロ ッ ク を QPLL 基準 ク ロ ッ ク ま たは CPLL
基準 ク ロ ッ ク へ接続す る かは重要ではあ り ません。 ク ワ ッ ド 内の各 ト ラ ン シーバーの RX ユニ ッ ト は、
QPLL か ら の ク ロ ッ ク を使用す る よ う に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン さ れ ます。 TX ユニ ッ ト は、 その と き
に必要な ビ ッ ト レー ト に基づいて、 QPLL ク ロ ッ ク と ロ ーカル CPLL ク ロ ッ ク を動的に切 り 替え ます。
GTH txsysclksel ポー ト を使用 し て TX ユニ ッ ト のシ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース を QPLL ま たは CPLL か
ら 選択 し ます。 図 3 に、 こ の一般的な SDI アプ リ ケーシ ョ ンの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン を示 し ます。 こ
の図では、 イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン で動的に使用 さ れないマルチプ レ ク サーを配線に置 き 換え てお り 、
ク ワ ッ ド 間の基準 ク ロ ッ ク 配線は表示 し てい ません。 -1 ス ピー ド グ レー ド デバ イ ス では QPLL を SDI
に利用で き ないため、 図 3 に示す ク ロ ッ キ ン グ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは、 こ の ス ピー ド グ レー ド デ
バ イ ス に使用で き ません。
ま た、 各 GTH RX お よ び TX ユニ ッ ト には、 選択 し た ク ロ ッ ク を指定可能な 2 の累乗の整数値で分周
す る シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器があ り ます。 こ れに よ っ て、 た と えば、 ク ワ ッ ド 内のすべての RX ユニ ッ
ト は QPLL か ら の同 じ ク ロ ッ ク 周波数を使用 し なが ら も 、 異な る シ リ アル ク ロ ッ ク 分周値を用いて異
な る ラ イ ン レー ト で動作で き る よ う にな り ます。 3G-SDI ビ ッ ト レー ト は HD-SDI ビ ッ ト レー ト の 2
倍の速度 と な る ため、 こ の機能は SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス に非常に有効です。 270Mb/s SD-SDI の場合、
GTH ト ラ ン シーバーは 11 倍のオーバーサ ンプ リ ン グ テ ク ニ ッ ク に よ っ て 3G-SDI ラ イ ン レー ト で動
作 し ま す。 こ のため、 各 RX ユニ ッ ト 内で 2 の累乗値で指定 し た異な る 2 つの分周器を使用す る こ と
で、 QPLL か ら 供給 さ れ る 1 つの RX ク ロ ッ ク 周波数ですべての SDI ビ ッ ト レー ト の受信をサポー ト
で き ます。 ま た、 TX ユニ ッ ト で も 、 2 の累乗値で指定 し た異な る 2 つの分周器を用いて ク ロ ッ ク ソ ー
ス を分周で き る ため、 基準 ク ロ ッ ク 周波数を 2 つ使用す る だけですべての SDI ビ ッ ト レー ト の送信を
サポー ト で き ます。
RX お よ び TX ユニ ッ ト の シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器の値は、 各 GTH ト ラ ン シーバーの rxrate お よ び
txrate ポー ト を利用 し て動的に変更可能です。 こ の分周器は、 RXOUT_DIV お よ び TXOUT_DIV 属性
を使用 し て DRP を介 し て変更する こ と も で き ます。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供 さ れ る 制御モ
ジ ュ ールは、GTH ト ラ ン シーバーの txrate ポー ト を用いて TX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を制御 し 、DRP
を介 し て変更す る GTH ト ラ ン シーバー RXOUT_DIV 属性を用いて RX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を制
御 し ます。 こ れに よ り 、 SDI アプ リ ケーシ ョ ンに適 し た最 も 効率的な GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーお よ びレ
シーバーの ラ イ ン レー ト 変更シーケ ン ス が実現 し ます。
図 3 に示す コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは、 ほ と ん ど の SDI アプ リ ケーシ ョ ン に最適な ソ リ ュ ーシ ョ ン で
す。 その理由は、 次の と お り です。
•
レ シーバーは、 1 つの固定 さ れた基準 ク ロ ッ ク 周波数か ら すべての SDI ビ ッ ト レー ト を受信で き 、
QPLL が ク ワ ッ ド 内のすべての レ シーバーへ基準 ク ロ ッ ク か ら 生成 さ れた シ リ アル ク ロ ッ ク を供
給 し ます。
•
ト ラ ン ス ミ ッ タ ーは、 サポー ト さ れてい る SDI ビ ッ ト レー ト で送信す る のに必要な QPLL お よ び
CPLL の両方の周波数を得 る ため、 QPLL お よ び CPLL か ら の ク ロ ッ ク を動的に切 り 替え る こ と が
で き ます。
•
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
ク ワ ッ ド 内の 4 つの レ シーバー と 4 つの ト ラ ン ス ミ ッ タ ーは完全に独立 し てい る ため、 それぞれ異
な る SDI ビ ッ ト レー ト で動作で き 、 ほかの RX や TX ユニ ッ ト へ干渉す る こ と な く ビ ッ ト レー ト
を動的に切 り 替え る こ と も 可能です。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
•
ゲン ロ ッ ク 機能を搭載 し た アプ リ ケーシ ョ ン では、 同期 リ フ ァ レ ン ス入力信号か ら 必要な 2 つの基
準 ク ロ ッ ク 周波数を最新のゲン ロ ッ ク PLL が同時に提供で き ます。
ただ し 、 図 3 に示す コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは -1 ス ピー ド グ レー ド デバ イ ス に使用で き ません。 同 じ
GTH ト ラ ン シーバーの RX と TX の両ユニ ッ ト を同時に使用 し なければな ら ない SDI アプ リ ケーシ ョ
ンは通常、 図 3 に示す コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが必要であ り 、 -1 ス ピー ド グ レー ド デバ イ ス には イ ン
プ リ メ ン ト で き ません。
X-Ref Target - Figure 3
*7+(B&20021
,%8)'6B*7(
0+]
*7+(B&+$11(/
5;287B',9
43//
5;
7;
&3//
,%8)'6B*7(
0+]
7;6<6&/.6(/
*7+(B&+$11(/
7;5$7(
5;287B',9
5;
7;
&3//
7;6<6&/.6(/
*7+(B&+$11(/
7;5$7(
5;287B',9
5;
7;
&3//
7;6<6&/.6(/
*7+(B&+$11(/
7;5$7(
5;287B',9
5;
7;
&3//
7;6<6&/.6(/
7;5$7(
;BB
図 3 : SDI 用の GTH 基準ク ロ ッ ク のイ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン (一般的な場合)
SDI アプ リ ケーシ ョ ンに よ っ ては、 異な る SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーが同 じ 公称ビ ッ ト レー ト で送信 し て
いて も 、 わずかに異な る ビ ッ ト レー ト で動作す る 場合があ り ます。 こ れは、 各 TX のビ ッ ト レー ト が、
関連す る SDI RX で受信 さ れ る SDI の ビ ッ ト レー ト と 正確に一致 し なければな ら ない SDI ルー タ ーで
よ く 見 ら れます。 同 じ 公称ビ ッ ト レー ト で送信す る 2 つの ト ラ ン ス ミ ッ タ ーのビ ッ ト レー ト は、 実際、
数 ppm 異な り ます。 こ の よ う な アプ リ ケーシ ョ ンは、 各 TX ユニ ッ ト が CPLL を排他的に使用で き る
Virtex-7 GTH の ク ワ ッ ド アーキテ ク チ ャ に よ っ てサポー ト で き ますが、 こ れには各 CPLL に専用の基
準 ク ロ ッ ク 周波数を供給す る 必要があ り 、 その上、 使用可能な GTH 基準 ク ロ ッ ク 入力数には制限があ
り ます。 基準 ク ロ ッ ク 入力は、 各 GTH ク ワ ッ ド に 2 つずつあ り ます。 ク ワ ッ ド は上下 ク ワ ッ ド か ら の
基準 ク ロ ッ ク を使用で き る ため、 デバ イ ス内の複数の GTH ク ワ ッ ド に 5 つの異な る 基準 ク ロ ッ ク 周波
数 (RX ユニ ッ ト に 1 つ、 4 つの TX ユニ ッ ト に 4 つ) を供給で き ますが、 デバ イ ス内の GTH すべてが
独自の基準 ク ロ ッ ク を持つには、 基準 ク ロ ッ ク 入力数が足 り ません。 こ の よ う な場合、 シ リ アル ク ロ ッ
ク 周波数か ら ± 数百 ppm で GTH TX を プルで き る PICXO (Phase Interpolator Controlled Oscillator)
テ ク ニ ッ ク が非常に有効です。 こ のため、 各 SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの ビ ッ ト レー ト が受信 さ れ る SDI
信号のビ ッ ト レー ト と 個別に ロ ッ ク す る 必要があ る アプ リ ケーシ ョ ンでは、図 3 に示す一般的な基準 ク
ロ ッ ク を利用 し て実装 し 、さ ら に PICXO テ ク ニ ッ ク を利用 し て各 GTH TX にそれぞれの SDI TX の正
確な ビ ッ ト レー ト を設定 し ます。 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 PICXO について説明 し てい ませ
ん。 PICXO の使用については、 ザ イ リ ン ク ス テ ク ニ カル サポー ト ま でお問い合わせ く だ さ い。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
リセッ ト
『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476) [参照 1] で説明 さ れてい る よ
う に、 GTH ト ラ ン シーバーには固有の リ セ ッ ト 要件があ り ます。 GTH ト ラ ン シーバーでは、 PLL の リ
セ ッ ト 、 GTH ト ラ ン シーバーの リ セ ッ ト (gttxreset、 gtrxreset)、 txrate な ど複数の GTH ト ラ ン シーバー
ポー ト の動的な変更、お よ び DRP を介 し た GTH ト ラ ン シーバー属性の動的な変更を注意 し て調整す る
必要があ り ます。 こ れ ら の イ ベン ト をすべて適切に調整 し なければ、 GTH ト ラ ン シーバーが SDI に対
し て正 し く 機能 し ない、 つま り 、 FPGA を リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る こ と で し か回復で き ない状態
にな る 可能性があ り ます。こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供する 制御モジ ュ ールは、GTH ト ラ ン シー
バーが確実かつ適切に動作す る よ う こ れ ら の要件をすべて満た し ます。
ユーザー アプ リ ケーシ ョ ン では、GTH 入力の gttxreset と gtrxreset を直接制御 し ないで く だ さ い。GTH
ト ラ ン シーバーが確実に正 し く 動作す る よ う に、 こ れ ら の GTH ト ラ ン シーバー入力は SDI 制御モ
ジ ュ ールでのみ制御 し ます。 ユーザー アプ リ ケーシ ョ ンでは、 制御モジ ュ ールの さ ま ざ ま な リ セ ッ ト 入
力を使用 し て GTH リ セ ッ ト を要求で き ます。 こ の よ う な リ セ ッ ト 要求は、 次の適切な タ イ ミ ン グで制
御モジ ュ ールに よ っ て処理 さ れ、 GTH ト ラ ン シーバーのほかの動作 と 干渉 し ない よ う に調整 さ れます。
GTH ト ラ ン シーバーの初期化シーケ ン ス
FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン直後、 SDI 制御モジ ュ ールが GTH ト ラ ン シーバーの QPLL、 CPLL、 お
よ び RX と TX ユニ ッ ト の初期化シーケ ン ス を実行 し ます。制御モジ ュ ールには、GTH ト ラ ン シーバー
の RX 部お よ び TX 部に対 し て次の初期化シーケ ン ス を別々に実行す る 個別の ス テー ト マシ ン があ り
ます。 こ こ では、 RX の初期化シーケ ン ス について説明 し ます。 TX 初期化シーケ ン ス の手順は、 レ シー
バーお よ び QPLL ポー ト が ト ラ ン ス ミ ッ タ ー と CPLL ポー ト に置き 換わ る 以外は こ れ と 同 じ です。
1.
FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後に 500ns 以上待機 し た ら 、 qpllreset 信号お よ び gtrxreset 信号を
2.
3.
4.
rx_refclk_stable 入力がアサー ト さ れ る ま で待機 し 、 qpllreset を ネゲー ト し ます。
qplllock 信号がアサー ト さ れ る ま で待機 し 、 gtrxreset 信号を ネゲー ト し ます。
rxresetdone 信号がアサー ト さ れ る ま で待機 し 、 初期化シーケ ン ス が完了 し た こ と を示 し ます。
アサー ト し ます。
GTH の txuserrdy 入力お よ び rxuserrdy 入力 も 適切に制御す る 必要が あ り ま す。 こ れ ら の信号は共に
SDI ラ ッ パーに よ っ て生成 さ れ ま す。 SDI ラ ッ パーは、 gttxreset が ネ ゲー ト さ れ る と 、 txuserrdy を
txusrclk の 5 サ イ ク ル間アサー ト し ます。 同様に、 gtrxreset がネゲー ト さ れ る と 、 rxuserrdy を rxusrclk
の 5 サ イ ク ル間アサー ト し ます。
条件が満た さ れ る ま で初期化シーケ ン ス が待機 し てい る 、 手順 2、 手順 3、 お よ び手順 4 では、 タ イ ム
ア ウ ト カ ウ ン タ ーが動作 し てい ま す。 待機条件が満た さ れ る 前に タ イ ム ア ウ ト カ ウ ン タ ーが終了す る
と 、 ス テー ト マシ ンが タ イ ム ア ウ ト ス テー ト に遷移 し 、 リ ト ラ イ カ ウ ン タ ーを イ ン ク リ メ ン ト し てか
ら 初期化シーケ ン ス に戻 り 、 シーケ ン ス を再開 し ます。 タ イ ム ア ウ ト が多数発生 し た こ と が原因で リ ト
ラ イ カ ウ ン タ ーが最大カ ウ ン ト に達す る と 、 初期化シーケ ン ス にエ ラ ーが発生 し 、 ス テー ト マシ ン が
エ ラ ー ス テー ト に遷移 し て初期化シーケ ン ス のエ ラ ー を示 し ま す。 リ ト ラ イ 可能な最大回数は、 SDI
ラ ッ パーのパ ラ メ ー タ ーで指定 し ます。
PLL リ セ ッ ト
FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン 後に自動的に実行 さ れ る 初期化シーケ ン ス での リ セ ッ ト だけ で な く 、
PLL へ供給 さ れ る 基準 ク ロ ッ ク に対 し て周波数が変更 さ れた場合や割 り 込みが発生 し た場合は常に、
QPLL ま たは CPLL を リ セ ッ ト す る 必要があ り ます。 こ の リ セ ッ ト は、 対象 と な る PLL を基準 ク ロ ッ
ク に対 し て強制的に再度 ロ ッ ク す る 目的で必要です。PLL リ セ ッ ト を実行する ために、GTH コ モン ラ ッ
パーの qpllreset 入力 と GTH ラ ッ パーの cpllreset 入力が SDI 制御モジ ュ ールに よ っ て制御 さ れ ま す。
ユーザー アプ リ ケーシ ョ ンは PLL リ セ ッ ト を直接アサー ト で き ません。 SDI 制御モジ ュ ールが単独で
PLL リ セ ッ ト を制御す る 必要があ り ます。 一方、 ユーザー アプ リ ケーシ ョ ン次第で PLL リ セ ッ ト が必
要な タ イ ミ ン グが判断 さ れ、 対象 と な る PLL の リ セ ッ ト 、 お よ びその PLL か ら のシ リ アル ク ロ ッ ク を
使用す る GTH RX お よ び/ ま たは TX ユニ ッ ト すべての リ セ ッ ト が要求 さ れます。
SDI ラ ッ パーには rx_pllreset 出力お よ び tx_pllreset 出力が 1 つずつあ り ます。 こ れ ら の出力信号を使
用 し て GTH コ モン ラ ッ パーの qpllreset 入力 と GTH ラ ッ パーの cpllreset 入力を制御 し ます。 PLL が
1 つの RX ま た は 1 つの TX ユ ニ ッ ト に し か使用 さ れ な い場合、 SDI ラ ッ パーの rx_pllreset ま た は
tx_pllreset 出力を対応する PLL リ セ ッ ト 入力ポー ト に正 し く かつ簡単に接続する こ と がで き ます。ただ
し 、 片方の PLL がシ リ アル ク ロ ッ ク を複数の RX お よ び/ ま たは TX ユニ ッ ト に供給す る 場合、 その接
続は複雑にな り ます。 詳細は、 「SDI アプ リ ケーシ ョ ンの GTH PLL の使用例」 を参照 し て く だ さ い。
SDI ラ ッ パーには、 GTH RX (rx_gth_full_reset) お よ び GTH TX (tx_gth_full_reset) の完全な リ セ ッ ト
を要求す る ために ア プ リ ケーシ ョ ン が使用す る 2 つの入力が あ り ま す。 こ れ ら の入力のいずれか を ア
サー ト す る と 、制御モジ ュ ールの リ セ ッ ト ス テー ト マシ ンが適宜 GTH の RX 部ま たは TX 部の完全な
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
初期化シーケ ン ス を実行 し ます (関連す る PLL の リ セ ッ ト を含む)。 PLL が使用す る 基準 ク ロ ッ ク に割
り 込みが発生 し た り 、 変更が加え ら れた場合は常に こ れ ら の初期化シーケ ン ス が実行 さ れ る よ う 、 ユー
ザー アプ リ ケーシ ョ ン で rx_gth_full_reset 入力お よ び tx_gth_full_reset 入力を正 し く 制御す る 必要が
あ り ます。
制御モジ ュ ールへの rx_refclk_stable 入力お よ び tx_refclk_stable 入力が正 し く 制御 さ れ る か ど う かは
ユーザー アプ リ ケーシ ョ ン が担い ま す。 こ れ ら の入力信号は、 PLL への基準 ク ロ ッ ク が安定 し てい る
場合にのみアサー ト し な ければな り ま せん。 すでに説明 し た と お り 、 こ れ ら の入力が PLL リ セ ッ ト の
ネ ゲ ー ト 前 に ア サ ー ト さ れ る ま で、 初期化 シ ー ケ ン ス は待機 し ま す。 rx_refclk_stable 入力 ま た は
tx_refclk_stable 入力のネゲー ト に よ っ て、 対象 と な る PLL の リ セ ッ ト が開始 さ れ る わけではあ り ませ
ん。 制御モ ジ ュ ールへの rx_gth_full_reset 入力お よ び tx_gth_full_reset 入力が ア サー ト さ れ る こ と に
よ っ てのみ、 PLL リ セ ッ ト は開始 し ます。 rx_refclk_stable お よ び tx_refclk_stable は、 rx_gth_full_reset
ま たは tx_gth_full_reset のアサー ト に よ っ て初期化シーケ ン ス が開始 さ れた後に リ セ ッ ト シーケ ン ス
の完了を遅延 さ せ る 場合にのみ有効です。
GTH TX の リ セ ッ ト
GTH ト ラ ン シーバーの TX 部の リ セ ッ ト が必要 と な る 状況は次の 3 つです。
1.
2.
GTH TX へシ リ アル ク ロ ッ ク を供給す る PLL が リ セ ッ ト さ れ る 場合は、 gttxreset ポー ト を使用 し
て TX 部を必ず リ セ ッ ト し ます。 こ の リ セ ッ ト は、 SDI 制御モジ ュ ールに よ る FPGA コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ン後、 お よ びユーザー アプ リ ケーシ ョ ン で SDI ラ ッ パーへの tx_gth_full_reset がアサー
ト さ れ る たびに自動的に実行 さ れ、 こ の結果、 PLL お よ び GTH TX の両方が リ セ ッ ト さ れます。
GTH gttxreset 入力は、 txsysclksel ポー ト が動的に変更 さ れてい る 間アサー ト す る 必要があ り ます。
txsysclksel ポー ト を使用 し 、QPLL ま たは CPLL のいずれを GTH TX のシ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース
と し て使用す る か を選択 し ます。 各 GTH ト ラ ン シーバーは、 固有の txsysclksel ポー ト を備え てお
り 、 2 つの PLL のシ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース を個別に切 り 替え る こ と がで き ます。 txsysclksel ポー
ト はアプ リ ケーシ ョ ン で直接制御で き ま せん。 SDI 制御モジ ュ ールが、 tx_m 入力の変更を受け て
GTH ト ラ ン シーバーの txsysclksel ポー ト を動的に変更 し ます。 制御モジ ュ ールは、 tx_m 入力への
変更を検出す る と まず gttxreset 信号を アサー ト し 、 その後 txsysclksel を変更 し てか ら gttxreset を
ネゲー ト し ます。 こ のシーケ ン スは、 GTH ト ラ ン シーバーが txresetdone 出力を アサー ト し て終了
し ます。 こ の時点で SDI 制御モジ ュ ールは、 tx_change_done 出力を アサー ト し て txsysclksel が変
更 さ れた こ と を示 し ます。
3.
txrate 入力ポー ト が動的に変更 さ れ る と 、 GTH TX は GTH ト ラ ン シーバー自身に よ っ て必ず自動
的に リ セ ッ ト さ れます。 txrate ポー ト は、 GTH TX のシ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を制御 し ます。 ユー
ザー アプ リ ケーシ ョ ン では txrate ポー ト を直接変更で き ません。 tx_mode 入力ポー ト の変更を受
け、 適切な場合は SDI 制御モジ ュ ールが txrate ポー ト を変更 し ます。
QPLL お よ び CPLL は異な る 動作周波数範囲で動作 し ます。 SDI アプ リ ケーシ ョ ンの場合、 QPLL か ら
のシ リ アル ク ロ ッ ク の周波数は CPLL か ら のシ リ アル ク ロ ッ ク の周波数の 2 倍の値 と な り ます。 し た
がっ て、 SDI ラ ッ パーの tx_m 入力ポー ト を変更 し て 2 つの PLL 間におけ る GTH TX の動的切 り 替え
を要求す る と き 、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーが同 じ SDI モー ド に維持 さ れてい る 場合は、 txrate ポー ト を介 し て
シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を同時に動的に変更す る 必要があ り ます。 た と えば、 QPLL を シ リ アル ク ロ ッ
ク ソ ース と し て使用す る 1.485Gb/s の HD-SDI ビ ッ ト レー ト か ら 、CPLL を シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース
と し て使用す る 1.485/1.001Gb/s の HD-SDI ビ ッ ト レー ト へ変更す る 場合、 txsysclksel ポー ト お よ び
txrate ポー ト の両方を変更 し ます。ただ し 、SDI ラ ッ パーの tx_mode 入力で選択 し た SDI モー ド が tx_m
ポー ト と 同時に変更 さ れ る 場合は、 シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を変更する 必要はないか も し れません。 た
と えば、 CPLL を使用す る HD-SDI モー ド を QPLL を使用す る 3G-SDI モー ド に変更す る 場合、 CPLL
か ら QPLL に変更す る と シ リ アル ク ロ ッ ク 周波数が本質的に増加 し 、 その結果 ラ イ ン レー ト が 2 分の
1 にな る ため、 txrate ポー ト を変更す る 必要はあ り ません。
tx_m お よ び tx_mode は SDI ラ ッ パーへの個別の入力ポー ト であ る ため、 こ れ ら ポー ト の 1 つが変更 さ
れた場合、txsysclksel ポー ト お よ び/ ま たは txrate ポー ト が動的に変更 さ れ る 前にわずかな整定遅延が イ
ン プ リ メ ン ト さ れます。 こ の整定遅延では、 txrate ポー ト の変更が必要か ど う か を TX ロ ジ ッ ク が判断
す る 前に、 ほかのポー ト も 変更で き る よ う わずかな時間が考慮 さ れてい ます。
要求 さ れた SDI モー ド ま たはビ ッ ト レー ト の変更を実行す る ために txrate お よ び txsysclksel の両ポー
ト を 変更す る 必要が あ る 場合、 こ れ ら 2 つのポー ト を 変更す る 短い時間に GTH txoutclk ポー ト の ク
ロ ッ ク 周波数が 297MHz にな る 可能性があ り ます。 150MHz の ク ロ ッ ク 周期制約は一般に txoutclk に
適用 さ れ る ため txoutclk が短い間で も 297MHz にな る こ と があれば、txoutclk に よ っ て ク ロ ッ ク が供給
さ れ る ロ ジ ッ ク に悪影響が及ぶ可能性があ り ます。 TX 制御 ロ ジ ッ ク は、 txoutclk が 150MHz を超え な
い よ う に txrate お よ び txsysclksel を変更す る 順序を注意 し て選択す る こ と で、こ の よ う な問題を回避 し
ます。
SDI ラ ッ パーには TX 部の リ セ ッ ト 入力が 3 つあ り ます。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
•
•
•
tx_rst : High にアサー ト さ れ る と 、 SDI コ アにあ る SDI TX デー タ パス を リ セ ッ ト し ます。
tx_gth_full_reset : High にアサー ト さ れ る と 、 TX に関連する PLL を リ セ ッ ト し てか ら 、 GTH ト
ラ ン シーバーの TX 部 (gttxreset) を リ セ ッ ト し ます。 2 つの リ セ ッ ト の こ の よ う なシーケ ン ス に よ
り 、 PLL リ セ ッ ト が完了 し て PLL が基準 ク ロ ッ ク に ロ ッ ク さ れ る ま で gttxreset は完了 し ません。
tx_gth_reset : High にアサー ト さ れ る と 、 GTH ト ラ ン シーバーの TX 部のみを リ セ ッ ト し ます。
gttxreset シ ー ケ ン ス の 開始時 に PLL が ロ ッ ク さ れ て い な い 場合、 PLL が ロ ッ ク さ れ る ま で
gttxreset シーケ ン ス は完了 し ません。
GTH RX の リ セ ッ ト
TX 部 と 同様に、 ユーザー アプ リ ケーシ ョ ンでは、 こ こ で説明 し たすべての RX リ セ ッ ト お よ び動的変
更の動作が互いに干渉 し ない よ う に SDI 制御モジ ュ ールに よ っ て慎重に調整 さ れます。
GTH RX 部の リ セ ッ ト が必要 と な る 状況は次の と お り です。
•
GTH RX (一般に QPLL) へシ リ アル ク ロ ッ ク を供給す る PLL が リ セ ッ ト さ れ る 場合は、 gtrxreset
ポー ト を 使用 し て RX 部 を 必ず リ セ ッ ト し ま す。 こ の リ セ ッ ト は、 SDI 制御モ ジ ュ ールに よ る
FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン後、 お よ びユーザー アプ リ ケーシ ョ ン で SDI 制御モジ ュ ールへの
rx_gth_full_reset がアサー ト さ れ る たびに自動的に実行 さ れ、 こ の結果、 PLL お よ び GTH RX の
両方が リ セ ッ ト さ れます。 何 ら かの理由で gtrxreset 信号を使用 し て GTH RX を リ セ ッ ト す る 場合
は、 『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476) [参照 1] に記載 さ れ
てい る よ う に特定のシーケ ン ス を実行す る 必要があ り ます。 こ のシーケ ン ス には、 シーケ ン ス の一
部を実行中に DRP ポー ト を使用 し て DRP ア ド レ ス 0x011 の ビ ッ ト 11 を変更 し た後、 その ビ ッ
ト を元の値に戻す こ と な ど が含ま れ ます。 通常の SDI 動作では、 こ の ビ ッ ト を 1 に し ます。 GTH
ラ ッ パーにあ る ス テー ト マシ ンは、 GTH ト ラ ン シーバーの gtrxreset 入力がアサー ト さ れ る と 常に
こ の完全なシーケ ン ス を実行 し ます。
•
SDI モー ド を SD-SDI、 HD-SDI、 お よ び 3G-SDI のいずれかに変更する 場合、 rxcdrhold ポー ト 、
LPM イ コ ラ イ ザーの自動適応モー ド の有効化/無効化、 RXCDR_CFG 属性、 お よ び RXOUT_DIV
属性の う ち 1 つ ま たは複数を変更す る 必要があ り ま す。 RXCDR_CFG 属性お よ び RXOUT_DIV
属性は DRP を介 し て変更 し ます。 RX SDI モー ド が SD-SDI であ り 、 ほかの SDI モー ド で Low の
場合、rxcdrhold ポー ト を High にアサー ト す る 必要があ り ます。LPM イ コ ラ イ ザーの自動適応モー
ド は、 SD-SDI モー ド の と き は無効に し 、 HD-SDI モー ド お よ び 3G-SDI モー ド の と き は有効に し
ます。現 ラ イ ン レー ト に対 し て CDR を最適化す る ために HD-SDI ま たは 3G-SDI モー ド に切 り 替
え る と き は、RXCDR_CFG 属性を変更 し ます。 RXOUT_DIV 属性は、GTH RX のシ リ アル ク ロ ッ
ク 分周器を制御 し ます。 上記 4 つのいずれかが動的に変更 さ れた後、 GTH RX は gtrxreset ポー ト
を使用 し て リ セ ッ ト す る 必要があ り ます。同一の SDI モー ド 変更シーケ ン ス で こ れ ら の う ち 2 つ以
上が変更 さ れ る 場合は、 変更がすべて完了 し た後に gtrxreset を 1 回だけ実行 し ます。
SDI ラ ッ パーには RX 部の リ セ ッ ト 入力が 3 つあ り ます。
•
•
•
rx_rst : High にアサー ト さ れ る と 、 SDI コ アにあ る SDI RX デー タ パ ス を リ セ ッ ト し ます。
rx_gth_full_reset : High にアサー ト さ れ る と 、 RX に関連す る PLL を リ セ ッ ト し てか ら 、 GTH ト
ラ ン シーバーの RX 部 (gtrxreset) を リ セ ッ ト し ます。 2 つの リ セ ッ ト の こ の よ う なシーケ ン ス に よ
り 、 PLL リ セ ッ ト が完了 し て PLL が基準 ク ロ ッ ク に ロ ッ ク さ れ る ま で gtrxreset は完了 し ません。
rx_gth_reset : High にアサー ト さ れ る と 、 GTH ト ラ ン シーバーの RX 部 (gtrxreset) のみを リ セ ッ
ト し ます。 gtrxreset シーケ ン ス の開始時に PLL が ロ ッ ク さ れていない場合、 PLL が ロ ッ ク さ れ る
ま で gtrxreset シーケ ン スは完了 し ません。
SDI ア プ リ ケーシ ョ ンの GTH PLL の使用例
こ のセ ク シ ョ ンでは、PLL お よ び SDI アプ リ ケーシ ョ ン で使用す る ト ラ ン シーバーの一般的な コ ン フ ィ
ギ ュ レーシ ョ ンについてい く つか説明 し ます。 可能な コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン をすべて網羅 し てい る わ
けではあ り ま せんが、 こ こ に示す コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンは PLL リ セ ッ ト お よ び ロ ッ ク 信号の適切な
接続について十分に説明す る も のです。
SDI ラ ッ パーには、ど のシ リ アル ク ロ ッ ク の ソ ース を QPLL に し 、シ リ アル ク ロ ッ ク の ソ ース を CPLL
にす る か を指定す る 3 つのパ ラ メ ー タ ーがあ り ます。 こ れ ら の属性に よ っ て PLL ク ロ ッ ク の配線が制
御 さ れ る わけではあ り ません。こ れ ら は RX お よ び TX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器の正 し い値を算出す る
目的にのみ使用 さ れ、 TX については、 tx_m の現在値に基づいて GTH ラ ッ パーの txsysclksel ポー ト に
駆動す る 値を算出 し ます。 こ れ ら 3 つのパ ラ メ ー タ ーは整数であ り 、 次に示す値を指定す る 必要があ り
ます。
•
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
QPLL が GTH RX の ク ロ ッ ク ソ ース の場合、 RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ーを 1 に設定 し ます。
CPLL が ク ロ ッ ク ソ ース の場合は 0 に設定 し ます。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
•
•
SDI ラ ッ パーへの tx_m 入力が Low の と き 、 QPLL が GTH TX の ク ロ ッ ク ソ ース の場合は
TX_CLK0_QPLL パ ラ メ ー タ ーを 1 に設定 し ます。 tx_m が Low の と き 、 CPLL が GTH TX の ク
ロ ッ ク ソ ース の場合は 0 に設定 し ます。
SDI ラ ッ パーへの tx_m 入力が High の と き 、 QPLL が GTH TX の ク ロ ッ ク ソ ース の場合は
TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーを 1 に設定 し ます。 tx_m が High の と き 、 CPLL が GTH TX の ク
ロ ッ ク ソ ース の場合は 0 に設定 し ます。
3 つのパ ラ メ ー タ ーはすべて固定です。 SDI ラ ッ パーの tx_m ポー ト を使用 し て TX が CPLL と QPLL
を動的に切 り 替え る ために、 TX ク ロ ッ ク には 2 つのパ ラ メ ー タ ーがあ り ます。 tx_m が Low の場合は
TX_CLK0_QPLL を使用 し 、 tx_m が High の場合は TX_CLK1_QPLL を使用 し ます。 TX が QPLL と
CPLL を動的に切 り 替え ないアプ リ ケーシ ョ ン では、 QPLL が常に TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース の と
き は TX_CLK0_QPLL お よ び TX_CLK1_QPLL を 1 に設定 し 、 CPLL が常に TX シ リ アル ク ロ ッ ク
ソ ース の と き は 0 に設定 し ます。
使用モデル 1 : ク ワ ッ ド 内で 1 つの ト ラ ン シーバーがア ク テ ィ ブ で、 RX の ク ロ ッ ク ソ ース
が QPLL であ り 、 TX の ク ロ ッ ク ソ ースが QPLL と CPLL の両方の場合
図 4 に示す こ の使用モデルでは、 ク ワ ッ ド 内にあ る ト ラ ン シーバーの 1 つがア ク テ ィ ブであ り 、 RX シ
リ アル ク ロ ッ ク が QPLL に よ っ て提供 さ れ、 GTH TX が QPLL と CPLL を動的に切 り 替え ます。 こ の
場合、 SDI ラ ッ パーの RX 部が QPLL リ セ ッ ト を制御 し 、 TX 部が CPLL リ セ ッ ト を制御 し ます。 ただ
し 、 gttxreset サ イ ク ルが完了す る 前に QPLL お よ び CPLL の両方が ロ ッ ク さ れなければな ら ないため、
TX 部は こ れ ら 両 PLL の ロ ッ ク ス テー タ ス を観察する 必要があ り ます。
次の接続が必要です。
•
•
•
•
•
•
•
•
SDI ラ ッ パーの gth_rxpllreset 出力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qpllreset ポー ト に接続 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_txpllreset 出力は、 GTH ラ ッ パーの cpllreset ポー ト に接続 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_rxplllock 入力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qplllock 出力に接続 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_txplllock 入力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qplllock 出力お よ び GTH ラ ッ パー
の cplllock 出力の ロ ジ ッ ク OR で駆動 し ます。
QPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 SDI ラ ッ パーの rx_refclk_stable 入力
を High にアサー ト し ます。
CPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 SDI ラ ッ パーの tx_refclk_stable 入力
を High にアサー ト し ます。
SDI ラ ッ パーの RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 1 に設定 し ます。
SDI ラ ッ パーの tx_m 入力ポー ト は、 GTH ラ ッ パーの txsysclksel ポー ト に接続 し なければな ら な
い SDI ラ ッ パーの gth_txsysclksel 出力を制御す る こ と で、 TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース の動的切
り 替え を制御 し ます。
•
•
SDI ラ ッ パーの TX_CLK0_QPLL と TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーは、 tx_m ポー ト を使用 し て
QPLL ま た は CPLL を ど の よ う に選択す る か に よ っ て 適切に設定す る 必要が あ り ま す。 通常、
TX_CLK0_QPLL は 1 に設定 し 、 TX_CLK1_QPLL は 0 に設定 し ます。 こ れに よ り 、 tx_m が Low
の場合は QPLL を TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース と し て選択 し 、tx_m が High の場合は CPLL を選
択す る よ う に tx_m が設定 さ れます。
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため QPLL を リ セ ッ ト す る 必要があ る 場合は、
SDI ラ ッ パーの rx_gth_full_reset 入力 を ア サー ト し て QPLL と GTH RX の両方 を リ セ ッ ト し ま
す。 ま た、 SDI ラ ッ パーの tx_gth_reset 入力 も アサー ト し て CPLL を リ セ ッ ト せずに GTH TX を
リ セ ッ ト し ます。
•
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため CPLL を リ セ ッ ト す る 必要があ る 場合は、
SDI ラ ッ パーの tx_gth_full_reset 入力 を ア サー ト し て CPLL と GTH RX の両方 を リ セ ッ ト し ま
す。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
X-Ref Target - Figure 4
TSOOFON
6',:UDSSHU
,%8)'6B*7(
([WHUQDO5HIFON
6RXUFH
JWKBJWU[UHVHW
TSOORXWFON
TSOOORFN
JWKBU[SOOORFN
TSOOUHVHW
JWKBU[SOOUHVHW
JWU[UHVHW
5;
*7+:UDSSHU
43//
U[BUHIFONBVWDEOH
JWKBW[SOOORFN
FORFNBVWDEOH
5HVHW*7+5;
5HVHW43//*7+5;DQG*7+7;
5HVHW*7+7;
5HVHW&3//DQG*7+7;
7;&ORFN6RXUFH6HOHFW
JWKBW[SOOUHVHW
U[BJWKBUHVHW
U[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BJWKBUHVHW
JWKBW[V\VFONVHO
FSOOORFN
FSOOUHVHW &3//
W[V\VFONVHO
W[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BP
JWKBJWW[UHVHW
JWW[UHVHW
7;
W[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
([WHUQDO5HIFON ,%8)'6B*7(
6RXUFH
;BB
図 4 : PLL の使用モデル 1
使用モデル 2 : ク ワ ッ ド 内で 1 つの ト ラ ン シーバーがア ク テ ィ ブ で、 RX の ク ロ ッ ク ソ ース
が QPLL であ り 、 TX の ク ロ ッ ク ソ ースが CPLL の場合
図 5 に示す こ の使用モデルでは、 ク ワ ッ ド 内にあ る ト ラ ン シーバーの 1 つがア ク テ ィ ブで あ り 、 GTH
RX の ク ロ ッ ク が QPLL に よ っ て供給 さ れ、 GTH TX の ク ロ ッ ク が CPLL に よ っ て供給 さ れてい ます。
次の接続が必要です。
•
•
•
•
•
•
•
SDI ラ ッ パーの gth_rxpllreset 出力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qpllreset ポー ト に接続 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_txpllreset 出力は、 GTH ラ ッ パーの cpllreset ポー ト に接続 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_rxplllock 入力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qplllock 出力で駆動 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_txplllock 入力は、 GTH ラ ッ パーの cplllock 出力で駆動 し ます。
QPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 SDI ラ ッ パーの rx_refclk_stable 入力
を High にアサー ト し ます。
CPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 SDI ラ ッ パーの tx_refclk_stable 入力
を High にアサー ト し ます。
各 GTH ラ ッ パーの txsysclksel 入力ポー ト は、 CPLL を TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース と し て永久
的に選択す る よ う 2’b00 値で駆動 し ま す。 SDI ラ ッ パーの txsysclksel 出力ポー ト は未接続に し ま
す。
•
•
•
•
SDI ラ ッ パーの RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 1 に設定 し ます。
SDI ラ ッ パーの TX_CLK0_QPLL お よ び TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 0 に設定 し ます。
SDI ラ ッ パーの tx_m 入力ポー ト は使用 さ れず、 Low に駆動 し ます。
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため QPLL を リ セ ッ ト す る 必要があ る 場合は、
SDI ラ ッ パーの rx_gth_full_reset 入力 を ア サー ト し て QPLL と GTH RX の両方 を リ セ ッ ト し ま
す。
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
•
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため CPLL を リ セ ッ ト す る 必要があ る 場合は、
SDI ラ ッ パーの tx_gth_full_reset 入力 を ア サー ト し て CPLL と GTH RX の両方 を リ セ ッ ト し ま
す。
X-Ref Target - Figure 5
TSOOFON
6',:UDSSHU
,%8)'6B*7(
([WHUQDO5HIFON
6RXUFH
JWU[UHVHW
JWKBJWU[UHVHW
TSOORXWFON
TSOOORFN
JWKBU[SOOORFN
TSOOUHVHW
JWKBU[SOOUHVHW
5;
*7+:UDSSHU
43//
U[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
FSOOORFN
FSOOUHVHW &3//
JWKBW[SOOORFN
JWKBW[SOOUHVHW
5HVHW*7+5;
5HVHW43//*7+5;
5HVHW*7+7;
U[BJWKBUHVHW
5HVHW&3//*7+7;
W[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BP
U[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BJWKBUHVHW
JWKBJWW[UHVHW
W[V\VFONVHO
JWW[UHVHW
7;
W[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
([WHUQDO5HIFON ,%8)'6B*7(
6RXUFH
;BB
図 5 : PLL の使用モデル 2
使用モデル 3 : ク ワ ッ ド 内で複数の ト ラ ン シーバーがア ク テ ィ ブ で、 すべての RX の ク ロ ッ
ク ソ ースが QPLL であ り 、 各 TX の ク ロ ッ ク ソ ース を QPLL と CPLL 間で動的に切 り 替
え る場合
図 6 に示す こ の使用モデルでは、 ク ワ ッ ド 内で複数の ト ラ ン シーバーがア ク テ ィ ブです。すべての GTH
レ シーバーの ク ロ ッ ク が QPLL に よ っ て供給 さ れます。 すべての GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーが、 QPLL と
自身の CPLL を個別に切 り 替え可能です。 全 CPLL が同 じ 基準 ク ロ ッ ク を使用 し ます。 こ のモデルは、
図 3 に示す標準使用モデルに準 じ ます。
こ の 使用 モ デル で は、 SDI ラ ッ パー が QPLL マ ス タ ー と し て 選択 さ れ、 GTH コ モ ン ラ ッ パー の
gth_qpllreset ポー ト を制御 し ます。 その他の SDI ラ ッ パーは QPLL リ セ ッ ト を制御 し ませんが、 QPLL
が ロ ッ ク さ れ る ま で GTH ト ラ ン シーバーの リ セ ッ ト シーケ ン ス が処理 さ れない よ う GTH コ モン ラ ッ
パーの qplllock 出力を監視 し ます。
次の接続が必要です。
•
QPLL マ ス タ ー と し て指定 さ れてい る SDI ラ ッ パーの gth_rxpllreset 出力は、 GTH コ モン ラ ッ
パーの qpllreset ポー ト に接続 し ます。 ク ワ ッ ド にあ る その他の SDI ラ ッ パーの gth_rxpllreset 出力
•
•
•
各 SDI ラ ッ パーの gth_txpllreset 出力は、関連する GTH ラ ッ パーの cpllreset ポー ト に接続 し ます。
•
QPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 QPLL マ ス タ ー SDI ラ ッ パーの
rx_refclk_stable 入力は High にアサー ト し ます。 その他の SDI ラ ッ パーの rx_reflk_stable 入力は
永久的に High に接続 し ます。
は未接続に し ます。
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
全 SDI ラ ッ パーの gth_rxpllock 入力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qplllock 出力で駆動 し ます。
各 SDI ラ ッ パーの gth_txplllock 入力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qplllock 出力 と 関連す る GTH
ラ ッ パーの cplllock 出力の ロ ジ ッ ク OR で駆動 し ます。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
•
各 SDI ラ ッ パーの tx_refclk_stable 入力は、 CPLL 基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ
High にアサー ト し ます。
•
•
全 SDI ラ ッ パーの RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 1 に設定 し ます。
•
各 SDI ラ ッ パーの TX_CLK0_QPLL と TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーは、 tx_m ポー ト を使用 し
て QPLL ま たは CPLL を ど の よ う に選択す る かに よ っ て適切に設定す る 必要が あ り ま す。 通常、
TX_CLK0_QPLL は 1 に設定 し 、 TX_CLK1_QPLL は 0 に設定 し ます。 こ れに よ り 、 tx_m が Low
の場合は QPLL を TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース と し て選択 し 、tx_m が High の場合は CPLL を選
択す る よ う に tx_m が設定 さ れます。
•
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため QPLL を リ セ ッ ト する 必要があ る 場合は、す
べての SDI ラ ッ パーの rx_gth_full_reset 入力を アサー ト し ます。 QPLL マ ス タ ーの SDI ラ ッ パー
は QPLL を リ セ ッ ト し 、 すべての GTH RX ユニ ッ ト が リ セ ッ ト さ れます。 GTH TX ユニ ッ ト を リ
セ ッ ト す る ために、 すべての SDI ラ ッ パーの tx_gth_reset 入力 も アサー ト し ます。
•
CPLL 基準 ク ロ ッ ク ソ ース に対 し て変更ま たは割 り 込みが発生 し た場合、 すべての SDI ラ ッ パー
の tx_gth_full_reset ポー ト を ア サー ト し て その基準 ク ロ ッ ク を使用す る すべての CPLL を リ セ ッ
各 SDI ラ ッ パーの tx_m 入力ポー ト は、関連す る GTH ラ ッ パーの txsysclksel ポー ト に接続 し なけ
ればな ら ない SDI ラ ッ パーの gth_txsysclksel 出力を制御す る こ と で、 関連す る GTH ト ラ ン シー
バーにあ る TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース の動的切 り 替え を制御 し ます。
ト し ます。
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
X-Ref Target - Figure 6
TSOOFON
6',:UDSSHU
,%8)'6B*7(
([WHUQDO5HIFON
6RXUFH
JWKBJWU[UHVHW
TSOORXWFON
TSOOORFN
JWKBU[SOOORFN
TSOOUHVHW
JWKBU[SOOUHVHW
JWU[UHVHW
5;
*7+:UDSSHU
43//
U[BUHIFONBVWDEOH
JWKBW[SOOORFN
FORFNBVWDEOH
JWKBW[SOOUHVHW
U[BJWKBUHVHW
U[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BJWKBUHVHW
JWKBW[V\VFONVHO
5HVHW*7+5;
5HVHW43//$OO*7+5;DQG$OO*7+7;
5HVHW*7+7;
FSOOORFN
FSOOUHVHW &3//
W[V\VFONVHO
W[BJWKBIXOOBUHVHW
5HVHW&3//DQG$OO*7+7;
*7+7;&ORFN6RXUFH6HOHFW
W[BP
JWKBJWW[UHVHW
JWW[UHVHW
7;
W[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
([WHUQDO5HIFON ,%8)'6B*7(
6RXUFH
TSOOFON
6',:UDSSHU
JWKBJWU[UHVHW
JWU[UHVHW
5;
JWKBU[SOOORFN
1&
5HVHW*7+5;
5HVHW*7+7;
JWKBU[SOOUHVHW
U[BUHIFONBVWDEOH
JWKBW[SOOORFN
JWKBW[SOOUHVHW
U[BJWKBUHVHW
U[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BJWKBUHVHW
JWKBW[V\VFONVHO
*7+:UDSSHU
FSOOORFN
FSOOUHVHW &3//
W[V\VFONVHO
W[BJWKBIXOOBUHVHW
*7+7;&ORFN6RXUFH6HOHFW
W[BP
JWKBJWW[UHVHW
JWW[UHVHW
7;
W[BUHIFONBVWDEOH
;BB
図 6 : PLL の使用モデル 3
使用モデル 4 : 1 つの ク ワ ッ ド で複数の ト ラ ン シーバーがア ク テ ィ ブ で、 すべての RX が
QPLL を使用 し 、 すべての TX が自身の CPLL を使用する場合
図 7 に示す こ の使用モデルでは、 ク ワ ッ ド 内で複数の ト ラ ン シーバーが ア ク テ ィ ブです。 すべての レ
シーバーの ク ロ ッ ク が QPLL に よ っ て供給 さ れ ま す。 各 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの ク ロ ッ ク はその ト ラ ン ス
ミ ッ タ ーに関連す る CPLL に よ っ てのみ供給 さ れます。 各 CPLL にはそれぞれの基準 ク ロ ッ ク ソ ース
があ り ます。
こ の使用モデルは、 ク ワ ッ ド 内の複数の ト ラ ン シーバーがア ク テ ィ ブで、 いずれ も SDI イ ン タ ーフ ェ イ
ス を実装 し てい る 一般的な例です。 ク ワ ッ ド 内のア ク テ ィ ブな GTH RX ユニ ッ ト はすべて同 じ QPLL
か ら のシ リ アル ク ロ ッ ク を使用 し ます。 GTH TX ユニ ッ ト はすべて、 それ ら に関連す る CPLL か ら の
シ リ アル ク ロ ッ ク を使用 し ます。
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
こ の 使用 モ デル で は、 SDI ラ ッ パー が QPLL マ ス タ ー と し て 指定 さ れ、 GTH コ モ ン ラ ッ パー の
gth_qpllreset ポー ト を制御 し ます。 その他の SDI ラ ッ パーは QPLL リ セ ッ ト を制御 し ませんが、 GTH
コ モン ラ ッ パーの QPLL ロ ッ ク 出力を監視 し ます。
次の接続が必要です。
•
•
•
QPLL マ ス タ ーの SDI ラ ッ パーの gth_rxpllreset 出力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qpllreset ポー ト
に接続 し ます。 その他の SDI ラ ッ パーの gth_rxpllreset 出力は未接続に し ます。
各 SDI ラ ッ パーの gth_txpllreset 出力は、関連す る GTH ラ ッ パーの cpllreset ポー ト に接続 し ます。
あ ら ゆ る SDI ラ ッ パーの gth_rxplllock 入力は、 GTH コ モン ラ ッ パーの qplllock 出力で駆動 し ま
す。
•
•
•
•
•
•
•
•
各 SDI ラ ッ パーの gth_txplllock 入力は、 関連す る GTH ラ ッ パーの cplllock 出力で駆動 し ます。
QPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 QPLL マ ス タ ー SDI ラ ッ パーの
rx_refclk_stable 入力は High にアサー ト し ます。 その他の SDI ラ ッ パーの rx_refclk_stable 入力は
High に接続 し ます。
関連す る ト ラ ン シーバー CPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 各 SDI ラ ッ
パーの tx_refclk_stable 入力を High にアサー ト し ます。
各 GTH ラ ッ パーの txsysclksel ポー ト は、 CPLL を TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース と し て永久的に
選択す る よ う に 2’b00 値に接続 し ます。 SDI ラ ッ パーの txsysclksel 出力ポー ト は未接続に し ます。
あ ら ゆ る SDI ラ ッ パーの RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 1 に設定 し ます。
各 SDI ラ ッ パーの TX_CLK0_QPLL お よ び TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 0 に設定 し ます。
各 SDI ラ ッ パーの tx_m 入力ポー ト は使用 さ れず、 Low に接続 し ます。
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため QPLL を リ セ ッ ト する 必要があ る 場合は、各
SDI ラ ッ パーの rx_gth_full_reset 入力を アサー ト し て QPLL と すべての GTH RX の両方を リ セ ッ
ト し ます。
•
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため特定 ト ラ ン シーバーの CPLL を リ セ ッ ト す
る 必要が あ る 場合は、 関連す る SDI ラ ッ パーの tx_gth_full_reset 入力 を ア サー ト し て CPLL と
GTH RX の両方を リ セ ッ ト し ます。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
X-Ref Target - Figure 7
TSOOFON
6',:UDSSHU
,%8)'6B*7(
([WHUQDO5HIFON
6RXUFH
JWU[UHVHW
JWKBJWU[UHVHW
TSOORXWFON
TSOOORFN
JWKBU[SOOORFN
TSOOUHVHW
JWKBU[SOOUHVHW
5;
*7+:UDSSHU
43//
U[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
FSOOORFN
FSOOUHVHW &3//
JWKBW[SOOORFN
JWKBW[SOOUHVHW
5HVHW*7+5;
5HVHW43//DQG$OO*7+5;
5HVHW*7+7;
5HVHW&3//*7+7;
U[BJWKBUHVHW
U[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BJWKBUHVHW
W[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BP
W[V\VFONVHO
JWW[UHVHW
JWKBJWW[UHVHW
7;
W[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
([WHUQDO5HIFON ,%8)'6B*7(
6RXUFH
TSOOFON
6',:UDSSHU
JWU[UHVHW
JWKBJWU[UHVHW
5;
JWKBU[SOOORFN
1&
*7+:UDSSHU
JWKBU[SOOUHVHW
U[BUHIFONBVWDEOH
FSOOORFN
FSOOUHVHW &3//
JWKBW[SOOORFN
JWKBW[SOOUHVHW
5HVHW*7+5;
5HVHW*7+7;
5HVHW&3//DQG*7+7;
U[BJWKBUHVHW
U[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BJWKBUHVHW
W[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BP
JWKBJWW[UHVHW
W[V\VFONVHO
JWW[UHVHW
7;
W[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
([WHUQDO5HIFON ,%8)'6B*7(
6RXUFH
;BB
図 7 : PLL の使用モデル 4
使用モデル 5 : CPLL のみを使用
図 8 に示す こ の使用モデルでは、 –1 ス ピー ド グ レー ド デバ イ ス の使用時 と 同様に CPLL のみを シ リ ア
ル ク ロ ッ ク ソ ース と し て使用 し ます。 2 つの GTH ト ラ ン シーバーがあ り 、 1 つは SDI RX 用に、 も う
1 つは SDI TX 用に使用 し ます。 1 つの SDI ラ ッ パーが使用 さ れ、 両方の GTH ト ラ ン シーバーに接続
さ れます。
次の接続が必要です。
•
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
SDI ラ ッ パーの gth_rxpllreset 出力は、 RX GTH ラ ッ パーの cpllreset ポー ト に接続 し ます。
japan.xilinx.com
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
SDI ラ ッ パーの gth_txpllreset 出力は、 TX GTH ラ ッ パーの cpllreset ポー ト に接続 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_rxplllock 入力は、 RX GTH ラ ッ パーの cplllock 出力で駆動 し ます。
SDI ラ ッ パーの gth_txplllock 入力は、 TX GTH ラ ッ パーの cplllock 出力で駆動 し ます。
RX GTH ラ ッ パーの CPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 SDI ラ ッ パーの
rx_refclk_stable 入力を High にアサー ト し ます。
TX GTH ラ ッ パーの CPLL への基準 ク ロ ッ ク ソ ース が安定 し てい る 場合にのみ、 SDI ラ ッ パーの
tx_refclk_stable 入力を High にアサー ト し ます。
TX GTH ラ ッ パーの txsysclksel ポー ト は、 CPLL を TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース と し て永久的に
選択す る よ う に 2’b00 値に接続 し ます。 SDI ラ ッ パーの txsysclksel 出力ポー ト は未接続に し ます。
SDI ラ ッ パーの RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 0 に設定 し ます。
SDI ラ ッ パーの TX_CLK0_QPLL お よ び TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーは 0 に設定 し ます。
各 SDI ラ ッ パーの tx_m 入力ポー ト は使用 さ れず、 Low に接続 し ます。 TX のビ ッ ト レー ト を整数
と 1/1.001 間で切 り 替え る 唯一の方法が、TX GTH ラ ッ パーにあ る CPLL への基準 ク ロ ッ ク の周波
数を変更す る こ と です。 こ の よ う な基準 ク ロ ッ ク 周波数への変更が発生 し た場合、 SDI ラ ッ パーの
tx_gth_full_reset 入力を アサー ト し て TX GTH ラ ッ パーの CPLL を リ セ ッ ト し ます。
基準 ク ロ ッ ク に対す る 変更や割 り 込みが発生 し たため RX GTH ラ ッ パーの CPLL を リ セ ッ ト す る
必要があ る 場合は、 SDI ラ ッ パーの rx_gth_full_reset 入力を アサー ト し て CPLL と GTH RX を リ
セ ッ ト し ます。
X-Ref Target - Figure 8
,%8)'6B*7(
*7+:UDSSHU5;
6',:UDSSHU
([WHUQDO5HIFON
6RXUFH
JWU[UHVHW
JWKBJWU[UHVHW
FORFNBVWDEOH
5;
U[BUHIFONBVWDEOH
FSOOORFN
JWKBU[SOOORFN
FSOOUHVHW
JWKBU[SOOUHVHW
&3//
U[BJWKBUHVHW
5HVHW*7+5;
5HVHW&3//DQG*7+5;
U[BJWKBIXOOBUHVHW
FSOOORFN
FSOOUHVHW &3//
JWKBW[SOOORFN
JWKBW[SOOUHVHW
5HVHW*7+7;
5HVHW&3//DQG*7+7;
W[BJWKBUHVHW
W[BJWKBIXOOBUHVHW
W[BP
JWKBJWW[UHVHW
W[V\VFONVHO
JWW[UHVHW
7;
W[BUHIFONBVWDEOH
FORFNBVWDEOH
*7+:UDSSHU7;
([WHUQDO5HIFON ,%8)'6B*7(
6RXUFH
;BB
図 8 : PLL の使用モデル 5
SDI 電気的イ ン タ ー フ ェ イ ス
GTH ト ラ ン シーバーか ら /GTH ト ラ ン シーバーへ送信 さ れ る シ リ アル信号を SDI の電気的規格へ変換
す る には、 外部に SDI ケーブル イ コ ラ イ ザー と ケーブル ド ラ イ バーが必要です。
外部 SDI ケーブル イ コ ラ イ ザーを使用 し 、 シ ン グルエン ド の 75Ω SDI 信号を GTH ト ラ ン シーバーの
レ シーバー入力信号要件に対応す る 50Ω 差動信号へ変換す る 必要があ り ます。 複数の メ ーカーが、 それ
ぞれに適切な SDI ケーブル イ コ ラ イ ザーを提供 し てい ます。 同相電圧が異な る ため、 こ れ ら のケーブ
ル イ コ ラ イ ザーの差動出力は通常 AC カ ッ プ リ ン グ を用いて GTH レ シーバー入力信号 と 接続す る 必要
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があ り ます。図 9 に、標準的な SDI ケーブル イ コ ラ イ ザー と GTH レ シーバーの イ ン タ ーフ ェ イ ス例を
示 し ます。
重要 : 外部 SDI ケーブル イ コ ラ イ ザーの出力 と GTH RX のシ リ アル入力間の AC カ ッ プ リ ン グ キ ャ パ
シ タ の電気容量値は、 SDI パ ソ ロ ジ カル信号を減衰 さ せ る こ と な く 渡すのに十分な大 き さ が必要です。
少な く と も 1.0µF 以上の AC カ ッ プ リ ン グ キ ャ パシ タ が必要で、 4.7µF のキ ャ パシ タ を推奨 し ます。
GTH RX の差動入力には、 ビ ル ト イ ン の差動終端が あ り ま す。 『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH ト ラ ン
シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476) [参照 1] で説明 し てい る と お り 、SDI アプ リ ケーシ ョ ンの GTH RX
入力の RX 終端使用モー ド は 3 が推奨 さ れてい ます。 SDI アプ リ ケーシ ョ ンの場合、 GTH の内部プ ロ
グ ラ ム可能な終端電圧は 800mV に設定 し ます。
X-Ref Target - Figure 9
w)W\S
*7+
5;3
%1&
&RQQHFWRU
1HWZRUN
6',&DEOH(4
P9
w)W\S
5;1
1RWHV
&RQVXOWWKH6',FDEOH(4PDQXIDFWXUHULQIRUPDWLRQIRUWKHQHWZRUNEHWZHHQWKH6',FDEOH(4DQG
WKH%1&FRQQHFWRU
;BB
図 9 : SDI ケーブル イ コ ラ イザー と GTH レ シーバー入力のイ ン タ ー フ ェ イ ス
同様に、 GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの差動シ リ アル出力は、 SDI ケーブル ド ラ イ バーの入力へ接続 し 、 通
常は AC カ ッ プ リ ン グ を用いて接続 し ます (図 10 を参照)。 ケーブル ド ラ イ バーは、 電気的特性が SDI
仕様を満たす よ う に、 GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーか ら の差動信号を シ ン グル エ ン ド 信号へ変換 し ます。 通
常、 SDI ケーブル ド ラ イ バーには、 スルー レー ト を設定する ための スルー レー ト 制御入力があ り ます。
SD-SDI の スルー レー ト 要件は、 HD-SDI お よ び 3G-SDI の スルー レー ト 要件 と は大 き く 異な り ます。
SDI ケーブル ド ラ イ バーの スルー レー ト 制御入力は一般的に FPGA で制御 さ れます。 こ のアプ リ ケー
シ ョ ン ノ ー ト で提供す る 制御モ ジ ュ ールでは、 外部の SDI ケーブル ド ラ イ バーで使用す る た めの ス
ルー レー ト 制御入力を生成 し ます。
重要 : GTH TX シ リ アル出力 と 外部 SDI ケーブル ド ラ イ バーの入力間の AC カ ッ プ リ ン グ キ ャ パシ タ
の電気容量値は、 SDI パ ソ ロ ジ カル信号を減衰 さ せ る こ と な く 渡すのに十分な大き さ が必要です。 少な
く と も 1.0µF 以上の AC カ ッ プ リ ン グ キ ャ パシ タ が必要で、 4.7µF のキ ャ パシ タ を推奨 し ます。
X-Ref Target - Figure 10
*7+
w)W\S
6',&DEOH
'ULYHU
%1&
&RQQHFWRU
7;3
1HWZRUN
w)W\S
7;1
6OHZ
5DWH
)3*$/RJLF
1RWHV
&RQVXOWWKH6',FDEOH(4PDQXIDFWXUHULQIRUPDWLRQIRUWKHQHWZRUNEHWZHHQWKH6',FDEOH(4DQG
;BB
WKH%1&FRQQHFWRU
図 10 : SDI ケーブル ド ラ イバー と GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ー出力のイ ン タ ー フ ェ イ ス
SD-SDI の考察
SD-SDI の受信
270Mb/s ビ ッ ト レー ト の SD-SDI は、 GTH RX でサポー ト さ れてい る 最低 ラ イ ン レー ト 未満にな り ま
す。 270Mb/s の SD-SDI を受信す る には、 GTH RX を非同期オーバーサ ン プ ラ ー と し て使用 し 、 ビ ッ
ト ト ラ ン ザ ク シ ョ ン が行われ る 場所を問わずに 270Mb/s の 11 倍 (2.97 ギ ガサ ン プル/秒) で SD-SDI
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ビ ッ ト ス ト リ ー ム を サ ン プ リ ン グ し ま す。 GTH RX の ク ロ ッ ク デー タ リ カ バ リ (CDR) ユ ニ ッ ト が
GTH ト ラ ン シーバーの rxcdrhold 入力ポー ト を High にアサー ト し 、 基準 ク ロ ッ ク に ロ ッ ク し ます。 こ
れに よ り 、 CDR が低速な SD-SDI 信号に ロ ッ ク する こ と を防ぎ、 SD-SDI 信号のオーバーサンプ リ ン グ
を よ り 一定 し て実行で き ます。
SD-SDI 信号を受信す る 場合は、低消費電力モー ド (LMP) イ コ ラ イ ザーの自動適応機能を無効にす る 必
要があ り ます。 低速ビ ッ ト レー ト において ラ ン レ ン グ ス が長 く な る と 、 LPM イ コ ラ イ ザーの自動適応
機能にエ ラ ーが発生 し ます。LPM 自動適応機能を無効にす る には GTHE2_CHANNEL プ リ ミ テ ィ ブの
RXOSOVRDEN、 RXLPMHFOVRDEN、 お よ び RXLPMLFKLOVRDEN ポー ト を High に アサー ト
し ま す。 7 Series FPGAs Transceivers Wizard バージ ョ ン 3.0 では、 こ れ ら 3 つのポー ト は通常 GTH
ラ ッ パーに存在せず、 GTH ラ ッ パー内部で永久的に Low に接続 さ れ る ため、 手動で変更す る 必要があ
り ま す。 最 も 簡単な方法は、 GTH ラ ッ パーの rxcdrhold_in ポー ト を GTHE2_CHANNEL プ リ ミ テ ィ
ブの こ れ ら のポー ト に接続す る こ と です。 レ シーバーが SD-SDI モー ド の と き は rxcdrhold_in ポー ト が
SDI 制御 ロ ジ ッ ク に よ っ て High に駆動 さ れ る た め、 こ の よ う に接続 さ れた 3 つのポー ト は SD-SDI
モー ド で High に駆動 さ れます。
FPGA のプ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク に実装 さ れたデー タ リ カバ リ ユニ ッ ト (DRU) は、 GTH RX でオー
バーサンプル さ れた SD-SDI デー タ を解析 し 、 各ビ ッ ト の最 も 可能性が高い値を決定 し て回復デー タ を
出力 し ます。 こ の DRU は SDI コ アの一部ではな く 、 アプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト の SDI 制御モジ ュ ール
の一部 と し て提供 さ れてい ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供す る DRU は、 『高速シ リ アル I/O 向けに動的にプ ロ グ ラ ム可能な
DRU』 (XAPP875) [参照 2] で説明 し てい る DRU です。提供 さ れ る DRU は、 11 倍のオーバーサンプ リ
ン グ デー タ か ら 270Mb/s SD-SDI ビ ッ ト ス ト リ ーム を回復する よ う 最適化 さ れた も のです。 XAPP875
で説明 さ れてい る 汎用 DRU は、 さ ま ざ ま なオーバーサ ン プ リ ン グ係数を使用 し てデー タ を回復で き 、
SDI コ ア用に最適化 さ れた こ のバージ ョ ン よ り も 大規模で、 多 く の FPGA リ ソ ース を使用 し ます。
SMPTE ST 259 (SD-SDI 規格) では、 270Mb/s 以外の ビ ッ ト レー ト も 定め ら れてい ます。 ほ と ん ど の
SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス では 270Mb/s の SD-SDI ビ ッ ト レー ト のサポー ト で十分であ る ため、 こ のアプ
リ ケ ーシ ョ ン ノ ー ト で提供す る 最適化 さ れ た DRU は、 270Mb/s のみ を サ ポー ト し ま す。 そ の他の
SD-SDI ビ ッ ト レー ト をサポー ト す る 必要があ る アプ リ ケーシ ョ ンでは、 こ の DRU を XAPP875 の汎
用 DRU に置 き 換え る こ と がで き ます。 汎用 DRU は分数のオーバーサン プ リ ン グ係数を サポー ト し て
い る ため、 追加の RX 基準 ク ロ ッ ク 周波数を使用 し な く て も 270Mb/s 以外の SD-SDI ビ ッ ト レー ト を
受信で き ます。 SMPTE ST 344 で指定 さ れてい る 540Mb/s の SD-SDI ビ ッ ト レー ト は、 GTH ト ラ ン
シーバーでサポー ト さ れ る ラ イ ン レー ト 範囲内であ る ため、GTH RX で こ れを受信する 目的で DRU を
使用す る 必要はあ り ません。 ただ し 、 DRU を使用せずに 540Mb/s ビ ッ ト レー ト を受信す る には、 その
他の SDI ビ ッ ト レ ー ト で使用 さ れてい る も の と は異な る 基準 ク ロ ッ ク 周波数が必要です。 こ のため、
XAPP875 の DRU を使用 し て 5.5 倍のオーバーサンプ リ ン グで 540Mb/s の ST344 を受信 し た方が、標
準の SDI 基準 ク ロ ッ ク 周波数を使用で き る ので、 よ り 簡単な方法 と いえ ます。
ま た、 その他の SD-SDI ビ ッ ト レー ト を受信す る 場合は、 レ シーバーが ロ ッ ク す る ま ですべての SDI
ビ ッ ト レー ト を順に検索す る こ と で SDI RX の ロ ッ ク を制御す る 、 SDI RX レー ト 検出機能を変更す る
SDI
コ ア と 共 に 提供 さ れ る
必 要 も あ り ま す。 レ ー ト 検出 ア ル ゴ リ ズ ム は、 SMPTE
triple_sdi_rx_autorate.v フ ァ イ ルに実装 さ れてい ま す。 ザ イ リ ン ク ス では、 その他の SD-SDI
ビ ッ ト レー ト をサポー ト す る 同等のモジ ュ ールを提供 し てい ません。
DRU は リ カバ リ ク ロ ッ ク を提供 し ません。 ま た、 GTH RX の CDR ユニ ッ ト は、 その基準 ク ロ ッ ク に
ロ ッ ク さ れてい る ため、 SD-SDI モー ド では rxoutclk は入力 さ れ る ビ ッ ト レー ト に ロ ッ ク さ れ ません。
DRU は、出力で 10 ビ ッ ト デー タ ワ ー ド が有効であ る こ と を示すデー タ ス ト ロ ーブ信号を生成 し ます。
SDI コ アは、 こ のデー タ ス ト ロ ーブ信号を使用 し て ク ロ ッ ク イ ネーブルを生成 し ます。 こ れは 27MHz
レー ト でアサー ト さ れ、 GTH か ら の rxoutclk ク ロ ッ ク に対 し て通常 5/6/5/6 の ク ロ ッ ク サ イ ク ル リ ズ
ムでアサー ト さ れます。 SDI ラ ッ パーか ら の rx_ce_sd 信号は、 DRU のデー タ ス ト ロ ーブ信号で生成 さ
れ る ため、 同 じ リ ズ ム と な り ます。 DRU デー タ ス ト ロ ーブ と rx_ce_sd 信号は、 通常の 5/6/5/6 リ ズ ム
か ら 外れ る 場合があ り ます。 こ れは、 実際の SD-SDI ビ ッ ト レー ト と 、 GTH RX が使用する PLL へ供
給 さ れ る ロ ーカル基準 ク ロ ッ ク の周波数の間に発生 し たずれ を DRU が補正す る ために生 じ る も ので
す。
図 11 に、 27MHz rx_ce_sd 信号を示 し たオシ ロ ス コ ープの ス ク リ ーン シ ョ ッ ト を示 し ます。 画面中央
の rx_ce_sd の立ち上が り エ ッ ジで ス コ ープが ト リ ガー さ れてい ます。ス コ ープは無制限に継続す る モー
ド であ り 、 数分間分の波形を取 る こ と がで き ま し た。 波形は温度で色分け し 、 信号の最 も 標準的な位置
を示す赤色か ら 、 極めて まれな位置を示す青色で表示 さ れてい ます。 こ の ス ク リ ーン キ ャ プチ ャ の作成
に用い ら れた SD-SDI 入力信号は、 GTH レ シーバーで使用 さ れ る ロ ーカル基準 ク ロ ッ ク と 非同期です。
中心パルス の左側ま たは右側のいずれかにあ る rx_ce_sd 信号は、中心パルス か ら 常に 5 ま たは 6 ク ロ ッ
ク サ イ ク ルの間隔があ り ます。 こ れは、 rx_ce_sd 信号の リ ズ ムが 5/6/5/6 であ る ためです。
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ト レース の左右両端にあ る 2 つのパルス は、 5/6/5/6 リ ズ ムに よ っ て中心パルス か ら 名目上 11 サ イ ク ル
ク ロ ッ ク 離れてい ます。 こ の名目上の位置は、 黄色 と 赤色のパルス でマー ク さ れてい ます。 一番右のパ
ル ス には、 中心パルス の立ち上が り エ ッ ジか ら 11 サ イ ク ル ク ロ ッ ク の位置を縦方向の黄色い破線カー
ソ ルで示 し てい ます。 青色のパルス で両側を挟まれた黄色 と 赤色のパルスは、 ロ ーカルの基準 ク ロ ッ ク
と 入力 さ れ る SD-SDI 信号の周波数差を補 う ために、 DRU が rx_ce_sd の周期を 10 ク ロ ッ ク サ イ ク ル
ま たは 12 ク ロ ッ ク サ イ ク ルのいずれかにす る 必要があ る こ と を表 し てい ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト の SD-SDI DRU は、 生成済みの dru.ngc と い う 名前の フ ァ イ ル内に暗
号化 さ れた状態で提供 さ れてい ます。 暗号化 さ れてい る ため、 dru.ngc フ ァ イ ルを使用す る デザ イ ンの
シ ミ ュ レーシ ョ ンは実行で き ませんが、 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト に含まれ る dru_sim.v フ ァ イ ル
には簡略化 さ れた DRU のシ ミ ュ レーシ ョ ン モデルがあ り ます。シ ミ ュ レーシ ョ ンには、dru.ngc フ ァ
イ ルの代わ り に こ の フ ァ イ ルを使用可能です。 ただ し 、 こ のシ ミ ュ レーシ ョ ン モデルは GTH RX の基
準 ク ロ ッ ク や SD-SDI ビ ッ ト ス ト リ ームの周波数変動に対応 し ていないため、実際の FPGA で使用す る
こ と を目的 と し たデザ イ ンには使用 し ないで く だ さ い。
X-Ref Target - Figure 11
;BB
図 11 : SD-SDI ク ロ ッ ク イ ネーブル信号のキ ャ プ チ ャ ( オシ ロ ス コ ープ画面)
SD-SDI の送信
SD-SDI の受信 と 同様に、 低速な 270Mb/s SD-SDI ビ ッ ト レー ト の送信は、 GTH TX で直接サポー ト
さ れてい ません。 SD-SDI 信号を送信する には、 GTH TX を 2.97Gb/s ラ イ ン レー ト 用に コ ン フ ィ ギ ュ
レーシ ョ ン し ます。SDI コ アは送信 さ れ る 各ビ ッ ト を 11 回複製す る ため、SDI コ アか ら 出力 さ れて GTH
TX の txdata ポー ト へ入力 さ れ る デー タ には、 各ビ ッ ト が 11 回連続 し て複製 さ れた も のが含まれます。
最終的に GTH TX か ら 出力 さ れ る 信号は、 有効な 270Mb/s SD-SDI 信号 と な り ます。
SD-SDI リ カバ リ ク ロ ッ ク の生成
SD-SDI モー ド の場合、 CDR ユニ ッ ト は SD-SDI ビ ッ ト ス ト リ ームではな く 、 基準 ク ロ ッ ク の周波数に
ロ ッ ク さ れ る た め、 GTH RX の rxoutclk は実際は リ カ バ リ ク ロ ッ ク で は あ り ま せん。 入力 さ れ る
SD-SDI ビ ッ ト ス ト リ ームのデー タ レー ト を示す唯一の信号は、 SDI ラ ッ パーの 27MHz rx_ce_sd 出力
です。
一部の ビデオ アプ リ ケーシ ョ ン、 特に、 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス上に回復 さ れた ビデオ デー タ を再送信
す る 必要がない ビデオ アプ リ ケーシ ョ ン では、 rx_ce_sd 信号が リ カバ リ ク ロ ッ ク と し て十分機能 し ま
す。 通常、 こ の信号は、 GTH RX レ シーバーか ら の rxoutclk で ク ロ ッ ク 供給 さ れてい る ダ ウ ン ス ト リ ー
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
ム モジ ュ ール用の ク ロ ッ ク イ ネーブル と し て使用 さ れます。 SDI コ ア内の SDI デー タ パ ス は こ の よ う
に機能 し てい ます (rx_ce_sd を ク ロ ッ ク イ ネーブル と し て使用)。
GTH TX を使用 し 、 受信 し た ビデオ デー タ を SD-SDI 信号 と し て再送信す る 場合は、 低ジ ッ タ ーの リ
カバ リ ク ロ ッ ク が必要です。 リ カバ リ ク ロ ッ ク は、 GTH TX 向けにシ リ アル ク ロ ッ ク を生成す る PLL
の基準 ク ロ ッ ク と し て使用で き る よ う に、 十分に低ジ ッ タ ーであ る 必要があ り ます。 さ ら に、 GTH TX
ト ラ ン ス ミ ッ タ ーが 11 倍のオーバーサンプ リ ン グ を実行 し て 270Mb/s SD-SDI デー タ を送信で き る よ
う に、 リ カバ リ ク ロ ッ ク の周波数は 148.5MHz と な る こ と が求め ら れ ま す。 こ れには、 外部に配置 さ
れ る 低帯域幅の PLL を使用す る 必要があ り ます。Virtex-7 FPGA の MMCM ( ミ ッ ク ス ド モー ド ク ロ ッ
ク マネージ ャ ー ) の帯域幅は広すぎ る ため、 SDI レ シーバーか ら rx_ce_sd 信号に現れ る 大量の低周波
ジ ッ タ ーを適切に除去で き ま せん。 こ のジ ッ タ ー除去には、 Texas Instruments 社製 LMH1983 お よ び
Silicon Labs 社製 Si5324 が効果的です。 こ れ ら のデバ イ ス は、 rx_ce_sd 信号を 27MHz の基準 ク ロ ッ
ク と し て使用 し 、 それ を最大 148.5MHz ま で逓倍で き る と 同時にジ ッ タ ー も 除去で き ま す。 最終的に
ジ ッ タ ーが除去 さ れた ク ロ ッ ク は、 GTH TX の基準 ク ロ ッ ク と し ての使用に最適です。 こ のアプ リ ケー
シ ョ ン ノ ー ト で提供す る パ ス スルー デモでは、 SD-SDI モー ド で、 こ の よ う に し て Si5324 を使用 し て
27MHz rx_ce_sd 信号か ら GTH TX 用の 148.5MHz 基準 ク ロ ッ ク を生成 し てい ます。 HD-SDI ま たは
3G-SDI のいずれか を再送信する 場合は、 同 じ Si5324 を再プ ロ グ ラ ム し て GTH RX の rxoutclk 出力か
ら ジ ッ タ ーを排除 し 、HD-SDI の場合はその周波数を 2 逓倍 し て GTH TX 用に低ジ ッ タ ーの 148.5MHz
基準 ク ロ ッ ク を生成 し ます。
も う 1 つの方法は、 外部ゲ ン ロ ッ ク PLL を使用 し 、 回復 さ れた ビデオ デー タ か ら のビデオ同期信号に
ロ ッ ク さ せる 方法です。 ゲン ロ ッ ク PLL の出力が SD-SDI リ カバ リ ク ロ ッ ク と な り ます。
リ カバ リ ク ロ ッ ク は、外部のビデオ ASSP (Application-Specific Standard Product) デバ イ ス の駆動に必
要 な 場合 が あ り ま す。 SD-SDI モ ー ド の 場合、 こ の よ う な ク ロ ッ ク に は 27MHz 周波数 が 必要 で、
rx_ce_sd 信号 よ り も 低いジ ッ タ ーが求め ら れ ま すが、 GTH TX の 基準 ク ロ ッ ク を生成す る 場合 と 同様
に極端に低いジ ッ タ ーは必要あ り ません。前述のテ ク ニ ッ ク を使用す る こ と も 可能ですが、外部 コ ン ポー
ネ ン ト を使用せずに FPGA 全体に リ カバ リ ク ロ ッ ク を生成す る 方が理想的です。 rx_ce_sd 信号はジ ッ
タ ーが大 き すぎ る ため、 Virtex-7 デバ イ ス MMCM の基準 ク ロ ッ ク 入力 と し て直接使用で き ませんが、
図 12 に示す よ う に、 未使用 GTH TX ト ラ ン ス ミ ッ タ ーを用いて SD-SDI リ カバ リ ク ロ ッ ク を生成す
る 方法があ り ます。
未使用 GTH TX の txdata ポー ト へ制御モジ ュ ールの recclk_txdata ポー ト を接続 し ます。 GTH TX は、
SDI 入力信号を 受信 し て い る GTH RX と 同 じ 基準 ク ロ ッ ク を 使用す る 必要が あ り ま す。 GTH TX の
txusrclk お よ び txusrclk2 ポー ト は、 GTH TX の rxusrclk と rxusrclk2 ポー ト お よ び SDI ラ ッ パーの
rx_usrclk ポー ト を駆動 し てい る ク ロ ッ ク と 同 じ ク ロ ッ ク へ接続 し なければな り ません。GTH TX は、エ
ン コ ー ド な し で 20 ビ ッ ト の txdata ポー ト を 使用す る 2.97Gb/s ラ イ ン レ ー ト 用に コ ン フ ィ ギ ュ レ ー
シ ョ ン し ます。
こ の よ う に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン し た場合、 GTH TX のシ リ アル出力は、 入力 さ れ る SD-SDI 信号へ
周波数が ロ ッ ク さ れた 270MHz ク ロ ッ ク と な り ます。 つま り 、 こ れは SD-SDI の真の リ カバ リ ク ロ ッ
ク と な り ま す。 GTH TX の シ リ ア ル出力は、 CML 出力 を 正 し く 終端 し て LVDS へ転換す る こ と で、
Virtex-7 デバ イ ス の グ ロ ーバル ま た は リ ー ジ ョ ナル ク ロ ッ ク LVDS 入力へ接続で き ま す。 さ ら に、
FPGA 内で必要 と さ れ る 場合に 270MHz ク ロ ッ ク を使用で き ます。 た と えば、 こ の ク ロ ッ ク を 10 で分
周 し 、 内部/外部ビデオ デー タ パ ス を駆動す る 27MHz リ カバ リ ク ロ ッ ク を得 る こ と が可能です。 こ の
信号は、 十分ジ ッ タ ーが低いため、 MMCM の基準 ク ロ ッ ク と し て使用で き ます。
DRU の recclk_txdata ポー ト は、SDI 制御モジ ュ ールか ら SDI ラ ッ パーの出力ポー ト へ接続 さ れてい ま
せん。 こ の機能が必要な場合は、 こ の出力ポー ト を追加す る ために SDI ラ ッ パーを変更で き ます。
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Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実現
X-Ref Target - Figure 12
*7+5;
6',,Q
&DEOH
(4
U[S
6',:UDSSHU
U[Q
TSOOFON
U[GDWD
JWSBU[GDWD
U[XVUFON
6',
&RUH
'LJLWDO
9LGHR
2XW
U[XVUFON
U[RXWFON
43//5()&/.
5HFRYHUHG
6''DWD
U[BXVUFON
43//
*7+7;
W[XVUFON
W[GDWD
UHFFONBW[GDWD
'58
W[XVUFON
TSOOFON
W[S
0+]5HFRYHUHG6'&ORFN
W[Q
;BB
図 12 : GTH TX を使用 し て SD-SDI リ カバ リ ク ロ ッ ク を生成
SD-SDI リ カバ リ ク ロ ッ ク の生成に使用 さ れ る GTH TX は、 SDI 用に コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンす る 必
要はあ り ませんが、 エ ン コ ー ド な し で常に 2.97Gb/s で動作す る こ と が求め ら れ ます。 制御モジ ュ ール
の recclk_txdata ポー ト か ら GTH ト ラ ン シーバーの txdata ポー ト へ送信 さ れたデー タ 信号が、GTH TX
シ リ アル出力ピ ンに対 し て 270MHz ク ロ ッ ク を生成 し ます。 生成 さ れた ク ロ ッ ク のエ ッ ジは、 2.97Gb/s
ラ イ ン レー ト の ± 1 ビ ッ ト 時間で移動 し 、 出力信号の周波数が入力 SD-SDI 信号の ビ ッ ト レー ト と 正
確に一致す る よ う に変更 さ れ ます。 こ のため、 GTH TX で生成 さ れた 270MHz ク ロ ッ ク のサ イ ク ル間
ジ ッ タ ーは、±337ps (2.97Gb/s の 1 ビ ッ ト 時間は 337ps) と GTH TX 出力信号に本来生 じ る ジ ッ タ ーを
合計 し た値 と な り ます。こ れを図 13 に示 し ます。一番上の ト レース は、GTH TX で生成 さ れた 270MHz
ク ロ ッ ク です。 画面中央の リ カバ リ ク ロ ッ ク の立ち上が り エ ッ ジで ス コ ープが ト リ ガー さ れてい ます。
ト リ ガー ポ イ ン ト の左右いずれかのサ イ ク ルの立ち上が り エ ッ ジ を観察す る と 、 こ れ ら の立ち上が り
エ ッ ジはそれぞれが明確に区別 さ れた立ち上が り ポ イ ン ト を示 し てい る ため、±337ps のサ イ ク ル間ジ ッ
タ ーを容易に確認で き ま す。 図 13 の下に あ る ト レ ー ス は、 も う 1 つの GTH TX で再送信 さ れてい る
SD-SDI です。
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
X-Ref Target - Figure 13
;BB
図 13 : GTH ト ラ ン シーバーを使用 し て SD-SDI リ カバ リ ク ロ ッ ク を生成
RX のビ ッ ト レー ト 検出
SDI コ アは、 GTH RX で受信する SDI 信号の SDI モー ド (SD-SDI、 HD-SDI、 3G-SDI) を自動で判断
で き ます。 現時点で SDI 入力信号に ロ ッ ク さ れていない と 判断 さ れた場合、 SDI コ アは GTH ラ ッ パー
の rxdata 出力ポー ト に適切な SDI デー タ を確実に検出す る ま で 3 つの異な る SDI モー ド で GTH RX
を順に制御 し ます。 こ れが検出 さ れ る と 、 SDI コ アは rx_mode_locked 出力を アサー ト し 、 SDI 信号へ
ロ ッ ク し た こ と を示 し ます。 sdi_mod 出力には RX が ロ ッ ク し た SDI モー ド が示 さ れます。
し か し 、 SDI コ ア が HD-SDI モ ー ド の 場合、 入力 SDI 信号 の ビ ッ ト レ ー ト が 1.485Gb/s ま た は
1.485/1.001Gb/s のいずれで あ る か を判断す る 方法があ り ま せん。 3G-SDI モー ド で も 同様、 SDI コ ア
は、入力 SDI 信号のビ ッ ト レー ト が 2.97Gb/s ま たは 2.97/1.001Gb/s のいずれであ る か を判断で き ませ
ノ ー ト で 提供す る 制御 モ ジ ュ ー ル に は、 1.485Gb/s
と
ん。 そ こ で、 こ の ア プ リ ケ ー シ ョ ン
1.485/1.001Gb/s お よ び 2.97Gb/s と 2.97/1.001Gb/s を区別で き る ビ ッ ト レー ト 検出器が含ま れてい ま
す。 入力 SDI 信号のビ ッ ト レー ト が 1.485Gb/s ま たは 2.97Gb/s のいずれかの場合は、 SDI ラ ッ パーの
出力ポー ト rx_bit_rate が Low にな り ま す。 入力 SDI 信号の ビ ッ ト レ ー ト が 1.485/1.001Gb/s ま たは
2.97/1.001Gb/s のいずれかの場合は、 rx_bit_rate が High にな り ます。
ビ ッ ト レー ト 検出回路を駆動す る には、 SDI ラ ッ パーの clk 入力ポー ト に固定周波数 ク ロ ッ ク を供給す
る 必要があ り ます。 こ の ク ロ ッ ク の周波数は 10MHz 以上にす る こ と を推奨 し ます。 150Mhz 以上にな
る と 、 ビ ッ ト レ ー ト 検出 ロ ジ ッ ク 内で タ イ ミ ン グ を満たす こ と が難 し く な る 可能性が あ り ま す。 SDI
ラ ッ パーには、 FXDCLK_FREQ と い う パ ラ メ ー タ ーがあ り 、 こ れは clk ポー ト へ接続 さ れ る ク ロ ッ ク
周波数の指定に使用 さ れます。 FXDCLK_FREQ の値は、 固定周波数 ク ロ ッ ク の周波数 と 同 じ に設定す
る 必要があ り ます (Hz)。
SDI ラ ッ パーは RX ビ ッ ト レー ト 検出機能以外の目的に固定周波数 ク ロ ッ ク を使用 し ます。 こ のため、
ビ ッ ト レー ト 検出機能を使用 し ないアプ リ ケーシ ョ ンで も 、 SDI ラ ッ パーの clk ポー ト には固定周波数
ク ロ ッ ク を供給 し 、 FXDCLK_FREQ パ ラ メ ー タ ーを正 し く 設定す る 必要があ り ます。
Virtex-7 に SDI
イン ターフ ェ イス
を実装
Virtex-7 FPGA デザ イ ンに SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス を実装す る には、い く つかの手順に従 う 必要があ り ま
す。 こ れ ら の手順は、 次の と お り です。
1.
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
Vivado IP カ タ ロ グにあ る 7 Series FPGAs Transceivers Wizard を使用 し 、 GTH ラ ッ パー と GTH
コ モン ラ ッ パーを生成 し ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
2.
3.
4.
5.
Vivado IP カ タ ロ グか ら SMPTE SD/HD/3G-SDI IP LogicCORE を生成 し ます。
手順 1 で生成 さ れた GTH ラ ッ パーお よ び GTH コ モン ラ ッ パー と 、 こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト
で提供す る SDI ラ ッ パーを アプ リ ケーシ ョ ンに イ ン ス タ ン シエー ト し ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供す る dru.ngc フ ァ イ ルを ソ ース と し て Vivado プ ロ ジ ェ ク ト
に追加 し ます (詳細は、 xapp1187.zip の readme.txt フ ァ イ ルを参照)。
SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス に適切な タ イ ミ ン グ制約を適用 し ます。
GTH ラ ッ パーの生成
7 Series FPGAs Transceivers Wizard を使用 し て GTH ラ ッ パーを生成 し ま す。 バージ ョ ン 3.0 以降の
ウ ィ ザー ド では、 GTHE2_COMMON ブ ロ ッ ク は GTH ラ ッ パーに含まれませんが、 GTH コ モン ラ ッ
パー と 呼ばれ る 独立 し た ラ ッ パーに イ ン ス タ ン シエー ト さ れます。
ウ ィ ザー ド で生成 さ れた GTH ラ ッ パーは、 実際には ラ ッ パー レ ベルの 1 つの階層です。 バージ ョ ン
3.0 以降の ウ ィ ザー ド では、上位 ラ ッ パーに SDI 動作 と 互換性のない追加の リ セ ッ ト ロ ジ ッ ク が含まれ
ます。 こ のため、 実際には最下層の GTH ラ ッ パー フ ァ イ ルのみが SDI アプ リ ケーシ ョ ンに有用です。
最下層の GTH ラ ッ パーには常に GTHE2_CHANNNEL イ ン ス タ ン ス が 1 つ含 ま れ ま す。 GTH ラ ッ
パーを生成お よ び使用す る 最 も 簡単な方法は、 ウ ィ ザー ド を使用 し て ト ラ ン シーバーを 1 つだけ生成 し
てか ら アプ リ ケーシ ョ ンで最下層の GTH ラ ッ パーを複数回 (SDI に使用す る 各 GTH ト ラ ン シーバーに
つ き 1 回) イ ン ス タ ン シエー ト す る こ と です。さ ら に、GTH コ モン ラ ッ パー も 必要に応 じ て複数回 (SDI
イ ン タ ーフ ェ イ ス を実装 し てい る ト ラ ン シーバーを含む各 GTH ク ワ ッ ド につ き 1 回) イ ン タ ン シエー
ト す る 必要があ り ます。GTH ト ラ ン シーバーへのシ リ アル ク ロ ッ ク 供給に CPLL のみを使用す る 場合、
QPLL し か含 ま ない GTH コ モ ン ラ ッ パー を イ ン ス タ ン シエー ト す る 必要はあ り ま せん。 こ の ア プ リ
ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供す る 2 つの SDI デモン ス ト レーシ ョ ン アプ リ ケーシ ョ ンでは、GTH ラ ッ パー
お よ び GTH コ モン ラ ッ パーを イ ン ス タ ン シエー ト す る 方法を例示 し てい ます。
次のセ ク シ ョ ン では、 Vivado IP カ タ ロ グか ら ウ ィ ザー ド バージ ョ ン 3.0 を使用 し て GTH ラ ッ パーを
生成す る 手順を詳 し く 説明 し ます。
重要 : バージ ョ ン 3.0 で作成 し た GTH ラ ッ パーは、 GTH ラ ッ パーお よ び GTH コ モン ラ ッ パーの フ ァ
イ ルを生成 し ま すが、 こ れ ら の フ ァ イ ルは SDI と 完全に互換性が あ る わけではあ り ま せん。 こ れ ら の
ラ ッ パーは手動で多少変更 し ます。 ラ ッ パー フ ァ イ ルを変更す る 手順は、 こ の資料の 「GTH ラ ッ パー
の変更」 で説明 し ます。
上位 GTH ラ ッ パーは SDI アプ リ ケーシ ョ ンで使用 さ れないため、SDI アプ リ ケーシ ョ ン と 同 じ Vivado
プ ロ ジ ェ ク ト では GTH ラ ッ パーを生成 し ない よ う に し ます。 SDI 用に GTH ラ ッ パーを生成す る こ と
だけ を目的 と し て Vivado ツールを実行 し て新 し いプ ロ ジ ェ ク ト を作成 し ます。 GTH ラ ッ パーの生成後
に、SDI に必要な GTH ラ ッ パー フ ァ イ ルのみを実際の SDI Vivado プ ロ ジ ェ ク ト に追加で き ます。GTH
ラ ッ パーの Vivado プ ロ ジ ェ ク ト と SDI Vivado プ ロ ジ ェ ク ト では、 必ず同 じ Virtex-7 FPGA デバ イ ス
を指定 し て く だ さ い。
GTH ラ ッ パー の Vivado プ ロ ジ ェ ク ト が 生成 さ れ た ら 、 IP カ タ ロ グ を 開 き ま す。 7 Series FPGAs
Transceivers Wizard は、Vivado IP カ タ ロ グの最上位の [FPGA Features and Design] フ ォ ルダー内にあ
る [I/O Interfaces] に含ま れてい ま す。 IP カ タ ロ グで こ の ウ ィ ザー ド を見つけて、 ダブル ク リ ッ ク し て
開始 し ます。
バージ ョ ン 3.0 の ウ ィ ザー ド には SDI 用のプ ロ ト コ ル テ ンプ レー ト が含まれてい ません。こ のセ ク シ ョ
ンの手順では、 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス の実装に必要な正 し い設定 と ポー ト を用いて GTH ラ ッ パーを作
成す る 方法を説明 し ます。 将来的には SDI テ ンプ レー ト が GTH ラ ッ パーに追加 さ れ る 予定です。
[GT Selection] タ ブ が 開 く と 同時 に ウ ィ ザ ー ド が 起動 し ま す ( 図 14 を 参照)。 タ ブ の 上部 に は
[Component Name] と い う フ ィ ール ド があ り ます。 こ こ で入力 し た名前は、 GTH ラ ッ パー フ ァ イ ル名、
お よ び GTH コ ン ポーネ ン ト 名 と し て使用 さ れ ま す。 こ の例の コ ン ポーネ ン ト 名は v7gth_sdi_wrapper
です。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
X-Ref Target - Figure 14
;BB
図 14 : 7 Series FPGAs Transceivers Wizard – [GT Selection] タ ブ
[GT Selection] タ ブ の上部付近で、 ト ラ ン シ ーバーの種類 を 指定 し ま す。 プ ロ ジ ェ ク ト で選択 し た
Virtex-7 デバ イ ス に応 じ て GTX お よ び/ ま た は GTH ト ラ ン シ ーバー を 選択で き ま す。 こ の例で は
Vivado プ ロ ジ ェ ク ト に選択 し たデバ イ ス には GTH ト ラ ン シーバー し かないめ、 GTH ト ラ ン シーバー
のみが選択肢 と な り 、 [GT Type] の選択 メ ニ ュ ーはグ レーア ウ ト さ れてい ます (図 14 を参照)。
[Shared Logic] で、 [include Shared Logic in example design] を オンに し ます。
タ ブ を切 り 替え る 場合は、 [Component Name] の下部にあ る タ ブを ク リ ッ ク し ます。 すべての タ ブで設
定を完了す る ま では、 [OK] を ク リ ッ ク し ないで く だ さ い。 [OK] を ク リ ッ ク す る と 、 ウ ィ ザー ド が閉 じ
ます。
図 15 に示す [Line Rate, RefClk Selection] タ ブ を ク リ ッ ク し ます。 ウ ィ ザー ド に利用可能な SDI プ ロ
ト コ ル テ ンプ レー ト があ る 場合、 それは hd sdi と 呼ばれ、 [Protocol] の ド ロ ッ プダ ウ ン リ ス ト か ら 選
択で き ます。 こ れに よ り 、 GTH ト ラ ン シーバーを使用 し た SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス に必要なすべての設
定が選択 さ れます。 ただ し 、 バージ ョ ン 3.0 の ウ ィ ザー ド には こ の よ う なプ ロ ト コ ル テ ンプ レー ト がな
いため、 [Protocol] の設定をデフ ォ ル ト の [Start from scratch] の ま ま に し ておき ます。
図 15 に示す よ う に、 TX お よ び RX 両方の [Line Rate] を 1.485Gb/s に設定 し ま す。 SDI ア プ リ ケー
シ ョ ン で実際にサポー ト さ れ る SDI ビ ッ ト レ ー ト に関係な く 、 ラ イ ン レー ト を こ の値に設定 し ま す。
TX お よ び RX 両方の [Reference Clock] 周波数を目標値 (一般に 148.5MHz) に設定 し ます。
こ れに よ り 、 ラ イ ン レ ー ト が 1.485Gb/s に設定 さ れ、 RX お よ び TX 両方の基準 ク ロ ッ ク 周波数が
148.5MHz に設定 さ れます。 ラ イ ン レー ト ま たは基準 ク ロ ッ ク 周波数を それぞれ 1.485/1.001Gb/s お よ
び 148.5/1.001MHz に変更 し な い で く だ さ い。 SDI 制御モ ジ ュ ール が、 ラ イ ン レ ー ト を 1/11 か ら
1/1.001 へ切 り 替え ます。 ま た、 その他の ラ イ ン レー ト への動的な切 り 替え も SDI 制御モジ ュ ールが管
理 し 、 3G-SDI の場合は 2.97Gb/s に、 SD-SDI の場合は 270Mb/s に変更 し ま す。 こ の タ ブで指定す る
ラ イ ン レ ー ト は必ず 1.485Gb/s にす る 必要が あ り ま す。 ほかの基準 ク ロ ッ ク 周波 も 選択で き ま すが、
[Reference Clock] プルダ ウ ン リ ス ト で選択可能な数値に限定 さ れます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
[TX off] お よ び [RX off] のチ ェ ッ ク ボ ッ ク ス を使用す る と 、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーのみ ([RX off] をオ ン )
ま たは レ シーバーのみ ([TX off] を オン ) を含む GTH ラ ッ パーを作成で き ます。 こ の例では、 こ れ ら の
オプシ ョ ンはいずれ も オンに し てい ません。
こ の例では [Quad Column] は関係ないため、 デフ ォ ル ト 値の ま ま に し ます。
[Use Common DRP] は SDI アプ リ ケーシ ョ ンではオンに し ません。
[Line Rate, RefClk Selection] タ ブでは、 最上位 GTH ラ ッ パーに含め る GTH ト ラ ン シーバー と ク ワ ッ
ド を選択で き ま す。 こ こ では、 PLL が使用す る 基準 ク ロ ッ ク 、 お よ び各 ト ラ ン シーバーへシ リ アル ク
ロ ッ ク を供給す る PLL を選択で き ます。 SDI アプ リ ケーシ ョ ンでは、 1 つの GTH ト ラ ン シーバーを使
用す る GTH ラ ッ パーを 1 つ常に生成 し ます。ど の ト ラ ン シーバーが選択 さ れてい る かは問題ではな く 、
デフ ォ ル ト で選択 さ れてい る ト ラ ン シーバーを使用す る こ と が最 も 簡単です。
こ の例の RX ユニ ッ ト は、 REFCLK0 Q1 を基準 ク ロ ッ ク と し て使用す る QPLL を利用 し ます。 TX ユ
ニ ッ ト は、 REFCLK1 Q1 を 基準 ク ロ ッ ク と し て使用す る CPLL を 利用 し ま す。 TX ユ ニ ッ ト に よ る
QPLL と CPLL 間の動的な切 り 替えは、 ウ ィ ザー ド を使用 し て明示的に処理す る わけではあ り ません。
SDI 制御モジ ュ ールが こ の動的な切 り 替え を制御 し ます。 ただ し 、 すべての PLL がア ク テ ィ ブで、 TX
が QPLL お よ び CPLL を 動的に切 り 替 え る よ う 正 し く 接続 さ れ る GTH ラ ッ パー を 構築す る に は、
QPLL を RX ク ロ ッ ク ソ ース に、 CPLL を TX ク ロ ッ ク ソ ース に指定 し 、 QPLL と CPLL それぞれに
異な る 基準 ク ロ ッ ク を指定 し ます (図 15 を参照)。 QPLL が使用 さ れず、 CPLL のみが使用 さ れ る 場合、
RX お よ び TX の両ユニ ッ ト への基準 ク ロ ッ ク ソ ース と し て CPLL を使用 し ます。
[Advanced Clocking Option] を オンに し ます。
X-Ref Target - Figure 15
;BB
図 15 : 7 Series FPGAs Transceivers Wizard – [Line Rate, RefClk Selection] タ ブ
図 16 に示す [Encoding and Clocking] タ ブ を ク リ ッ ク し ます。
[TX] お よ び [RX] の両セ ク シ ョ ンで、 [External Data Width] を 20 に、 [Internal Data Width] を 20 に設
定 し ます。 TX の [Encoding] お よ び RX の [Decoding] を [None] に設定 し ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
[Use DRP] は常にオンにな っ てお り 、 オ フ にで き ません。 GTH の drpclk ポー ト に接続 さ れ る ク ロ ッ ク
の DRP 周波数は、 公称周波数に設定 し ます。
[DRP Clock Freaquency] 下にあ る [Optional Ports] セ ク シ ョ ンのポー ト はいずれ も SDI では不要です。
SDI アプ リ ケーシ ョ ンには RX バ ッ フ ァ ーお よ び TX バ ッ フ ァ ーを使用す る こ と を推奨 し ます。つま り 、
[Enable TX Buffer] お よ び [Enable RX Buffer] を オ ン に し ま す。 [TXUSRCLK Source] は
[TXOUTCLK] に設定 さ れてお り 、 変更で き ません。 ただ し [RXUSRCLK Source] は、 図 16 に示す よ
う にデフ ォ ル ト 設定の [TXOUTCLK] か ら [RXOUTCLK] に変更 し て く だ さ い。
下部の [Optional Ports] セ ク シ ョ ン では、 SDI アプ リ ケーシ ョ ン に必要な TXPCSRESET、 TXRATE、
TXBUFSTATUS、 お よ び RXCDRHOLD ポー ト を オンに し ます。 TX ユニ ッ ト が QPLL と CPLL を動
ポ ー ト も 必要 で す。
的 に 切 り 替 え る 必要 が あ る ア プ リ ケ ー シ ョ ン で は、 TXSYSCLKSEL
TXSYSCLKSEL ポー ト は常にオ ン にす る こ と を推奨 し ま す。 TX の動的な切 り 替え が不要な場合は、
QPLL ま たは CPLL のいずれか を シ リ ア ル ク ロ ッ ク ソ ー ス と し て選択す る た めに TXSYSCLKSEL
ポー ト をハー ド 接続で き ます。
X-Ref Target - Figure 16
;BB
図 16 : 7 Series FPGAs Transceivers Wizard – [Encoding and Clocking] タ ブ
図 17 に示す [Comma Alignment and Equalization] タ ブを ク リ ッ ク し ます。
こ の タ ブの [RXCOMMA Alignment] セ ク シ ョ ン では、[Use comma detection] お よ び [RXSLIDE] ポー
ト が デ フ ォ ル ト で オ ン に な っ て い ま す。 [Use comma detection] を オ フ に し ま す。 そ う す る と 、
[RXSLIDE] ポー ト が自動的に無効 (オ フ ) にな り ます。カ ン マ検出機能お よ び RXSLIDE 機能は SDI で
使用 さ れません。
[Termination and Equalization] セ ク シ ョ ンの設定を図 17 に示す よ う に変更 し ます。 [Differential Swing
and Emphasis Mode] は [Custom] に、[RX Equalization] の [Mode] は [LPM-Auto] に、[RX Termination]
の [Voltage] は [Programmable] に、 [Trim Value (mV)] は [800mV] に設定 し ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
[Optional Ports] のポー ト は、 アプ リ ケーシ ョ ンの要件に応 じ て有効 (オン ) ま たは無効 (オ フ ) にで き ま
す。 [TXDIFFCTRL] ポー ト は一般に有効に し ます。 こ れに よ り 、 TX の出力範囲が外部の SDI ケーブ
ル ド ラ イ バーの入力電圧要件を満たす よ う にアプ リ ケーシ ョ ン で設定 さ れ ます。 外部の SDI ケーブル
ド ラ イ バ ー に 対 し て TX か ら の 信号 の 整合性 を 向上 さ せ る た め に [TXPOSTCURSOR] お よ び
[TXPRECURSOR] ポー ト が必要な場合、 こ れ ら のポー ト を オンにで き ます。
X-Ref Target - Figure 17
;BB
図 17 : 7 Series FPGAs Transceivers Wizard – [Comma Alignment and Equalization] タ ブ
図 18 に示す [PCIE、 SATA、 PRBS] タ ブを ク リ ッ ク し ます。 こ のページの多 く のオプシ ョ ンは SDI と
の関連性がないため、 デフ ォ ル ト 値の ま ま 変更 し ないで く だ さ い。 [Optional Ports] には、 SDI アプ リ
ケーシ ョ ンで役立つポー ト がい く つかあ り ます。
[LOOPBACK] ポー ト はデフ ォ ル ト でオンにな っ てい ます。 こ のポー ト を使用す る と 、 GTH TX で送信
さ れたデー タ を同 じ ト ラ ン シーバー内にあ る GTH RX へループ バ ッ ク す る 、 さ ま ざ ま なループバ ッ ク
モー ド を動的に選択で き ま す。 ループバ ッ ク モー ド はデバ ッ グ目的での使用は有用ですが、 プ ロ ダ ク
シ ョ ン アプ リ ケーシ ョ では一般に使用 さ れません。
[TXPOWERDOWN] お よ び [RXPOWERDOWN] ポー ト を使用する と 、消費電力を削減する ために TX
お よ び RX の電源を動的に切断で き ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
X-Ref Target - Figure 18
;BB
図 18 : 7 Series FPGAs Transceivers Wizard – [PCIE、 SATA、 PRBS] タ ブ
こ れで、 SDI アプ リ ケーシ ョ ン用の GTH ラ ッ パー作成に必要なすべての選択が完了です。 [CB and CC
Sequence] タ ブは、 チ ャ ネル ボ ンデ ィ ン グお よ び ク ロ ッ ク コ レ ク シ ョ ン を使用す る プ ロ ト コ ル用です。
SDI では こ れ ら のいずれか を使用 し ます。 [Summary] タ ブは、 ほかの タ ブで設定 し た内容を ま と めてい
ます。 GTH ラ ッ パーを生成す る には、 [OK] を ク リ ッ ク し て、 次の メ ニ ュ ーが開いた ら [Generate] を
ク リ ッ ク し ます。
ウ ィ ザー ド では複数の フ ァ イ ルが生成 さ れますが、 こ れ ら の一部は SDI アプ リ ケーシ ョ ンに必要な フ ァ
イ ルであ り 、 その他の フ ァ イ ルは SDI で使用で き ないサ ン プル フ ァ イ ルです。 使用 さ れ る フ ァ イ ルは
すべて、 ウ ィ ザー ド で GTH ラ ッ パーに割 り 当て た コ ン ポーネ ン ト 名で開始 し ます。 必要な フ ァ イ ルを
次に示 し ます。
<component_name>_gt.v/vhd
最下層の GTH ラ ッ パー
<component_name>_gtrxreset_seq.v/vhd
gtrxreset シーケ ン ス ロ ジ ッ ク
<component_name>_sync_block.v/vhd
同期 ロ ジ ッ ク
<component_name>_common.v/vhd
コ モン ラ ッ パー
Vivado のプ ロ ジ ェ ク ト 名が sdi_wrapper で Verilog がデフ ォ ル ト の言語 と し て選択 さ れ、GTH ラ ッ パー
に割 り 当て ら れた コ ン ポーネ ン ト 名が v7gth_sdi_wrapper の場合、 必要な フ ァ イ ルへのパ ス は次の よ う
にな り ます。
sdi_wrapper/sdi_wrapper.srcs/sources_1/ip/v7gth_sdi_wrapper/v7gth_sdi_wrappe
r_gt.v
sdi_wrapper/sdi_wrapper.srcs/sources_1/ip/v7gth_sdi_wrapper/v7gth_sdi_wrappe
r/example_design/v7gth_sdi_wrapper_gtrxreset_seq.v
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
sdi_wrapper/sdi_wrapper.srcs/sources_1/ip/v7gth_sdi_wrapper/v7gth_sdi_wrappe
r/example_design/v7gth_sdi_wrapper_sync_block.v
sdi_wrapper/sdi_wrapper.srcs/sources_1/ip/v7gth_sdi_wrapper/v7gth_sdi_wrappe
r/example_design/support/v7gth_sdi_wrapper_common.v
ウ ィ ザー ド を使用 し て GTH ラ ッ パーを生成す る 場合、サポー ト デ ィ レ ク ト リ お よ びそのサポー ト デ ィ
レ ク ト リ にあ る GTH コ モン ラ ッ パーは自動的に作成 さ れません。図 19 に示す よ う に、[Sources] ビ ュ ー
の SDI ラ ッ パーを右 ク リ ッ ク し 、 [Open IP Example Design] を ク リ ッ ク し ます。
X-Ref Target - Figure 19
;BB
図 19 : サポー ト デ ィ レ ク ト リ の生成
GTH ラ ッ パーの変更
バージ ョ ン 3.0 の ウ ィ ザー ド が生成する GTH ラ ッ パーお よ び GTH コ モン ラ ッ パーは、 SDI と 互換性
を持つ よ う に手動で一部を変更す る 必要があ り ます。 こ のセ ク シ ョ ンでは、 こ れ ら ラ ッ パー フ ァ イ ルに
必要な変更について説明 し ます。
バージ ョ ン 3.0 の ウ ィ ザー ド で生成 さ れ る <component_name>_common.v/vhd と い う GTH コ モ ン
ラ ッ パーには不正なパ ラ メ ー タ ーがあ り 、 こ れが原因で QPLL が誤っ た周波数で動作 し ます。 そのパ ラ
メ ー タ ーは QPLL_FBDIV_TOP です。 148.5MHz ま たは 148.5/1.001MHz の基準 ク ロ ッ ク を使用 し て
い る 場合、 SDI 用の こ のパ ラ メ ー タ ーの正 し い値は 80 です。
QPLL_FBDIV_TOP パ ラ メ ー タ ーを使用 し 、 GTHE2_COMMON プ リ ミ テ ィ ブの QPLL_FBDIV パ ラ
メ ー タ ーお よ び QPLL_FBDIV_RATIO パ ラ メ ー タ ーの 正 し い 値 を 算出 し ま す。 148.5MHz ま た は
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
148.5/1.001MHz 以 外 の 基準 ク ロ ッ ク 周波数 を 使用す る 場合、 QPLL_FBDIV パ ラ メ ー タ ー と
QPLL_FBDIV_RATIO パ ラ メ ー タ ーの正 し い値を判断する 詳細な方法については、 『7 シ リ ーズ FPGA
GTX/GTH ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476) [参照 1] を参照 し て く だ さ い。バージ ョ ン 3.1 の
ウ ィ ザー ド には、 こ の問題の修正が含まれ る 予定です。
<component_name>_gt.v/.vhd と い う 最下層の GTH ラ ッ パーは、 SD-SDI モー ド で LPM イ コ ラ イ ザー
の自動適応機能がオ フ にな る よ う 一部変更す る 必要があ り ま す。 GTH ラ ッ パーを変更す る には、 こ の
ラ ッ パー内に あ る
rxcdrhold_in 入力信号 を 同 ラ ッ パ ー内 で イ ン ス タ ン シ エ ー ト さ れ て い る
GTHE2_CHANNEL プ リ ミ テ ィ ブの次の 3 つのポー ト に接続 し ます。
• RXOSOVRDEN
• RXLPMHFOVRDEN
• RXLPMLFKLOVRDEN
こ れ ら 3 つのポー ト はデフ ォ ル ト で tied_to_ground_i と い う ネ ッ ト に接続 さ れてい ます。 こ れ ら のポー
ト に接続 さ れてい る 信号を rxcdrhold_in に変更 し ます。こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト に含まれ る デモン
ス ト レーシ ョ ン アプ リ ケーシ ョ ンで提供 さ れ る GTH ラ ッ パーは、 例 と し て使用で き る よ う に こ れ ら の
変更が加え ら れてい ます。
SMPTE SD/HD/3G-SDI IP LogicCORE の生成
Vivado IP カ タ ロ グ を使用 し て SMPTE SD/HD/3G-SDI コ ア を生成 し ます。SMPTE SD/HD/3G-SDI コ
アは、 IP カ タ ロ グの [Video and Image Processing] フ ォ ルダーにあ り ます。
SDI コ アは ソ ース コ ー ド で提供 さ れ、 コ ンパ イ ル済みの コ アではあ り ません。 SDI コ ア を生成する と 、
SDI コ ア用の Verilog ソ ース コ ー ド フ ァ イ ルを含むフ ォ ルダーが作成 さ れます。
SDI コ アの生成時に利用で き る 唯一のオプシ ョ ンは、 RX 部分に EDH ( エ ラ ー検出 と 処理) プ ロ セ ッ サ
を含め る か否かです。
GTH および SDI ラ ッ パーのイ ン ス タ ン シ エー ト
GTH ラ ッ パー と SDI ラ ッ パーは、ユーザー デザ イ ンで イ ン ス タ ンシエー ト し て接続する必要があ り ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供する SDI ラ ッ パーを使用せずに SDI イ ン ターフ ェ イ ス を実装する こ
と も 可能ですが、 ラ ッ パーは SDI 制御モジ ュール と SDI コ ア を相互接続する ため、 こ れを使用し た方が
簡単にな り ます。 ラ ッ パーを使用し ない場合は、 ユーザーが こ れ ら をすべて接続し ます。 標準の SDI ラ ッ
パー フ ァ イルは、 v7gth_sdi_rxtx_wrapper.v と 呼ばれます。 RX EDH プ ロ セ ッ サな し の SDI コ ア を
生成す る 場合に使用 し な ければな ら な い v7gth_sdi_rxtx_noedh_wrapper.v と い う 代替 SDI ラ ッ
パー フ ァ イル も あ り ます。
SDI コ アのほかに、 SDI ラ ッ パーは次の フ ァ イ ルを イ ン ス タ ン シエー ト し ます。
•
v7gth_sdi_control.v
•
v7gth_tx_control.v
•
v7gth_tx_control_sequence.v
•
v7gth_tx_control_fsm.v
•
v7gth_sdi_drp_control.v
•
v7gth_sdi_drp_arbit.v
•
v7gth_sdi_rx_reset_control.v
•
sdi_rate_detect.v
•
sdi_control_sync_block.v
•
dru_bshift10to10.v
•
dru_maskencoder.v
•
dru_control.v
•
dru_rot20.v
•
dru.v
dru.v フ ァ イ ルは空のモジ ュ ールで、 Verilog で コ ンパ イ ル済みの dru.ngc フ ァ イ ルでポー ト を指定
し ま す。 SDI ラ ッ パーを使用す る 場合は、 プ ロ ジ ェ ク ト に dru.v を追加す る 必要が あ り ま す。 Verilog
フ ァ イ ルの追加 と 同 じ よ う に、 コ ン パ イ ル さ れた実際の DRU モ ジ ュ ールで あ る dru.ngc も ソ ー ス
フ ァ イ ル と し てプ ロ ジ ェ ク ト に追加す る 必要があ り ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
注記 : こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト に含まれ る dru_sim.v フ ァ イ ルは、実際の FPGA で使用す る デザ
イ ンに使用で き ません。 こ の フ ァ イ ルは、 シ ミ ュ レーシ ョ ン で使用す る こ と を目的 と し てい ます。 実際
のハー ド ウ ェ ア イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンで使用す る と 、SDI レ シーバーで SD-SDI 信号を正 し く 受信で
き ない こ と があ り ま す。 シ ミ ュ レーシ ョ ン用には、 dru.v フ ァ イ ル と dru.ngc フ ァ イ ルの代わ り に、
dru_sim.v フ ァ イ ルをデザ イ ンに追加で き ます。
重要 : SDI ラ ッ パーには、 SMPTE SD/HD/3G-SDI コ ア の イ ン ス タ ン ス が含 ま れてい ま す。 SDI ラ ッ
パーに コ アが イ ン ス タ ン シエー ト さ れてい る 場所で SDI コ アの生成時 コ アに与え ら れた名前が使用 さ
れ る よ う に、 SDI ラ ッ パーを変更す る 必要があ り ます。 こ れは、 SMPTE SDI コ ア を生成する 際に コ ン
ポーネ ン ト 名 smpte_sdi を使用する こ と で解決で き ます。
表 1 で、 SDI ラ ッ パーのすべてのポー ト について説明 し てい ます。 こ れは SDI コ アのポー ト リ ス ト と
類似 し てい ますが、 い く つか相違点があ り ます。 ま た、 GTH と SDI ラ ッ パーの接続方法の例は、 こ の
アプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供す る SDI アプ リ ケーシ ョ ン例を参照 し て く だ さ い。
一部の信号は、 ビデオ サンプル周期の数サ イ ク ル間アサー ト さ れ る も の と し て説明 さ れてい ます。 ビデ
オ サンプル周期は、SDI モー ド に応 じ た適切な ク ロ ッ ク (tx_usrclk ま たは rx_usrclk) のサ イ ク ル数 と な
り ます。 HD-SDI お よ び 3G-SDI level A モー ド の場合、 サンプル周期は 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル続 き ます。
SD-SDI level B の場合、サンプル周期は 5 ま たは 6 ク ロ ッ ク サ イ ク ル続き 、ク ロ ッ ク イ ネーブル (tx_ce
ま た は rx_ce_sd) が ア サー ト さ れ る ク ロ ッ ク の立ち上が り エ ッ ジ で開始お よ び終了 し ま す。 3G-SDI
level B モー ド の場合、3G-SDI デー タ レデ ィ 信号 (tx_din_rdy ま たは rx_dout_rdy_3G) のアサー ト で制
御 さ れ、 サンプル周期は 2 ク ロ ッ ク サ イ ク ル間 と な り ます。
こ の リ ス ト にあ る ほ と ん ど の RX お よ び TX ポー ト は、 SDI ラ ッ パーに イ ン ス タ ン シエー ト さ れた SDI
コ ア と 同 じ 名前のポー ト へ直接接続 さ れます。 ビデオ信号お よ びビデオ タ イ ミ ン グ信号の タ イ ミ ン グ図
は、 『SMPTE SD/HD/3G-SDI 製品ガ イ ド 』 (PG071) [参照 4] を参照 し て く だ さ い。
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト
ポー ト 名
clk
I/O
入力
幅
説明
1
固定周波数の フ リ ー ラ ン ニ ン グ ク ロ ッ ク へ接続す る 必要があ り ます。 こ の ク ロ ッ ク は、 さ
ま ざ ま な タ イ ミ ン グ目的 と し て SDI ラ ッ パーで使用 さ れ ま す。 こ の ク ロ ッ ク の周波数は、
FXDCLK_FREQ パ ラ メ ー タ ーで指定 さ れ ま す。 こ の ク ロ ッ ク 周波数が FXDCLK_FREQ
で指定 し た周波数 と 正確に一致 し ない場合は、ラ ッ パーで生成 さ れた タ イ ミ ン グ遅延が不正
で、 RX ビ ッ ト レー ト 検出回路が機能 し ていない可能性があ り ます。
多 く の SDI イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンは、 同 じ グ ロ ーバル ク ロ ッ ク を使用 し 、 SDI ラ ッ パー
の clk ポー ト と gth_drpclk ポー ト お よ び GTH ラ ッ パーの drpclk ポー ト を駆動 し ます。 た
だ し 、 clk と drpclk は同 じ clk と な る 必要はあ り ません。
1
こ の同期 リ セ ッ ト 入力は SDI コ アの レ シーバー部を リ セ ッ ト し ます。 リ セ ッ ト は必要ない
ため、通常は Low に接続で き ます。 FPGA の コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンが完了 し てか ら GTH
RX が完全に初期化 さ れ る ま で、 SDI ラ ッ パーは SDI コ アの RX 部を リ セ ッ ト 状態に保持
し ま す。 rx_change_done 出力が ア サー ト さ れ る と GTH RX の初期化が完了 し 、 SMPTE
SDI コ アは完全な動作モー ド と な る ため、 リ セ ッ ト は必要あ り ません。
こ の入力は SDI コ アの レ シーバー部のみを リ セ ッ ト し ます。 GTH ト ラ ン シーバーのいずれ
の部分 も リ セ ッ ト さ れ る こ と はあ り ません。
レ シーバー を 完全に リ セ ッ ト す る た めに rx_rst を High に設定す る 場合は、 rx_ce_sd と
rx_din_rdy_3g の両方を High に し ます。
rx_rst を アサー ト する と 、 自動 SDI モー ド ロ ッ ク 検出機能を制御す る ス テー ト マシ ン も リ
セ ッ ト さ れます。SDI RX が単に ロ ッ ク さ れていない と い う 理由で rx_rst を アサー ト し ない
で く だ さ い。 アサー ト す る と 、 SDI RX は ロ ッ ク し な く な り ます。
1
GTH の rxusrclk 入力を駆動する 同 じ ク ロ ッ ク で こ の入力を駆動す る 必要があ り ます (一般
にグ ロ ーバル ク ロ ッ ク バ ッ フ ァ ーを介す る GTH の rxoutclk)。 ク ロ ッ ク 周波数は、 3G-SDI
お よ び SD-SDI モ ー ド で は 148.5MHz ( ま た は 148.5/1.001MHz)、 HD-SDI モ ー ド で は
74.25MHz ( ま たは 74.25/1.001MHz) と し ます。 特記のない限 り 、 名前の先頭に rx_ があ る
SDI ラ ッ パーのすべての入力お よ び出力は、 こ の ク ロ ッ ク と 同期 し ます。
受信ポー ト
rx_rst
rx_usrclk
入力
入力
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表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
rx_gth_full_reset
rx_gth_reset
rx_fabric_reset_out
I/O
入力
入力
出力
幅
説明
1
こ の入力が High にアサー ト さ れ る と 、 GTH RX の完全な リ セ ッ ト シーケ ン ス が開始 し ま
す。 まず、 こ のモジ ュ ールの gth_rxpllreset 出力が GTH PLL リ セ ッ ト 入力に接続 さ れ る と 、
PLL が リ セ ッ ト さ れ ます。 PLL が基準 ク ロ ッ ク 入力に ロ ッ ク さ れた後、 GTH ト ラ ン シー
バーの gtrxreset を使用 し て GTH RX が リ セ ッ ト さ れます。 rx_change_done 出力がアサー
ト さ れ る と 、 こ の リ セ ッ ト シーケ ン ス は完了 し ます。 GTH RX と 関連す る PLL を リ セ ッ
ト す る には、 こ の入力を High にアサー ト し 、 SDI ラ ッ パーが gth_gtrxreset を High にア
サ ー ト す る ま で High に 保持す る 必要 が あ り ま す。 gth_gtrxreset が High に な っ た ら 、
rx_gth_full_reset を Low に駆動 し ます。 rx_gth_full_reset が High の間 リ セ ッ ト シーケ ン
ス は継続 し ません。
こ の入力に接続 さ れ る 信号は gth_drpclk ク ロ ッ ク と 同期する 必要があ り ます。
1
こ の入力が High にアサー ト さ れ る と 、 GTH の gtrxreset を使用 し て GTH RX が リ セ ッ ト
さ れます。 GTH RX にシ リ アル ク ロ ッ ク を供給す る PLL が ロ ッ ク さ れていない場合は、 こ
の PLL が ロ ッ ク さ れ る ま で gtrxreset シーケ ン ス は完了 し ません。 rx_change_done 出力が
アサー ト さ れ る と 、 こ の リ セ ッ ト シーケ ン ス は完了 し ます。 GTH RX を リ セ ッ ト す る には、
こ の入力を High にアサー ト し 、 SDI ラ ッ パーが gth_gtrxreset を High にアサー ト す る ま で
High に保持す る 必要があ り ます。 gth_gtrxreset が High にな っ た ら 、 rx_gth_reset を Low
に駆動 し ます。 rx_gth_reset が High の間 リ セ ッ ト シーケ ン ス は継続 し ません。
こ の入力に接続 さ れ る 信号は gth_drpclk ク ロ ッ ク と 同期する 必要があ り ます。
1
FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン完了後に こ の出力は High にアサー ト さ れ、 GTH RX が完
全に初期化 さ れ る ま で High の ま ま です。 こ の初期化の一部期間で GTH rxoutclk に問題が
発生す る 可能性があ り ます。rxoutclk に よ っ て ク ロ ッ ク 供給 さ れ る モジ ュ ールに問題が発生
し ない よ う 、 rx_fabric_reset_out 信号を使用 し て初期化の該当す る 期間に こ れ ら のモジ ュ ー
ルを リ セ ッ ト 状態に保持で き ます。
rx_refclk_stable
入力
1
RX 初期化 ロ ジ ッ ク は こ の入力を使用 し 、 PLL の基準 ク ロ ッ ク が安定す る ま で、 GTH RX
にシ リ アル ク ロ ッ ク を供給す る PLL を リ セ ッ ト 状態に保持 し ます。 こ の SDI ラ ッ パーが
PLL リ セ ッ ト を制御 し てい る 場合は、 PLL 基準 ク ロ ッ ク が安定す る ま で、 rx_refclk_stable
入力を Low に保持す る 必要があ り ます。こ の入力に よ っ て PLL リ セ ッ ト が開始す る こ と は
あ り ません。 rx_refclk_stable 入力が High にな る ま で、 rx_gth_full_reset 入力に よ っ て開始
さ れた PLL リ セ ッ ト シーケ ン ス の完了を遅延 さ せる だけです。
こ の入力は非同期入力 と し て処理 さ れます。
rx_frame_en
rx_mode_en
rx_mode
入力
入力
出力
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1
SDI フ レーマー機能を有効に し ます。 High の と き に、 自動的に出力ワー ド ア ラ イ メ ン ト を
EAV ま たは SAV と い う それぞれの タ イ ミ ン グ基準信号 (TRS) のア ラ イ メ ン ト と 一致す る
よ う に フ レーマーが再調整 し ます。 通常は、 常に High と な り ます。 ただ し 、 正 し く 制御 さ
れてい る 場合は、 こ の入力を使用 し て TRS ア ラ イ メ ン ト の フ ィ ル タ リ ン グが可能です。 た
と えば、 rx_nsp 出力を rx_frame_en 入力に接続 し た場合、 フ レーマーは揃っ ていない 1 つ
の TRS 信号を無視 し 、 2 つ目に一致 し た TRS に よ っ て新たな ワ ー ド ア ラ イ メ ン ト が確認
さ れ る ま で、 現在の ワ ー ド ア ラ イ メ ン ト を保持 し ます。 TRS ア ラ イ メ ン ト フ ィ ル タ リ ン グ
機能を用い る 場合は、 同期ス イ ッ チン グ ラ イ ン で rx_frame_en 入力を High に し 、 それ ら
の ラ イ ン上の TRS フ ィ ル タ リ ン グ機能をすべて無効にする 必要があ り ます。
3
こ のポー ト には、 3 つの SDI モー ド の受信を それぞれ有効にす る ためのビ ッ ト があ り ます。
• ビ ッ ト 0 は HD-SDI モー ド を有効にする
• ビ ッ ト 1 は SD-SDI モー ド を有効にす る
• ビ ッ ト 2 は 3G-SDI モー ド を有効にする
あ る ビ ッ ト が High の場合、 SDI RX が入力信号に ロ ッ ク し てい ない と き に、 正 し い SDI
モー ド の検出に対応する SDI モー ド が含まれます。 あ る ビ ッ ト が Low の場合、 SDI RX は
そのモー ド の入力 SDI 信号を検出 し ません。 こ れ ら のビ ッ ト で未使用 SDI モー ド を無効に
す る こ と で、 モー ド 変更時に SDI RX が入力信号へ ロ ッ ク す る ま での時間を短縮で き ます。
2
レ シーバーが ロ ッ ク さ れていない場合は、 SDI RX が正 し い SDI モー ド を検索 し 、 こ のポー
ト の値が変更 さ れます。 こ の際、 x_mode_locked 出力は Low にな り ます。 SDI RX が正 し
い SDI モー ド を検出す る と 、 rx_mode_locked 出力が High に遷移 し 、 こ のポー ト が入力
SDI 信号のモー ド を示 し ます。
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34
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
rx_mode_hd
rx_mode_sd
rx_mode_3g
rx_mode_locked
I/O
出力
出力
幅
説明
1
こ れ ら 3 つの出力ポー ト は、 rx_mode ポー ト のデ コ ー ド さ れたバージ ョ ン です。 SDI RX が
入力信号を検出 し て ロ ッ ク す る ま で次々 と 変更 さ れ る rx_mode ポー ト と は異な り 、SDI RX
が ロ ッ ク さ れていない場合、 こ れ ら の出力はすべて Low にな り ます。 rx_mode_locked が
High に遷移する と 、 SDI RX の現在の SDI モー ド と 一致 し た出力が Hgih にな り ます。
1
こ の出力が Low の場合、SDI RX は入力デー タ ス ト リ ーム と 一致す る SDI モー ド を積極的
に検索 し ま す。 こ の際、 rx_mode 出力ポー ト の値は頻繁に変化 し ます。 SDI RX が現在の
SDI モー ド に ロ ッ ク す る と 、 こ のポー ト の出力が High にな り ます。 こ れは、 SDI モー ド 検
出 ロ ジ ッ ク 内で何が起 こ っ てい る か を示す低レベルの ロ ッ ク 信号です。 入力 SDI 信号が未
接続の場合、 ラ ン ダ ム ノ イ ズが有効なデー タ と 解釈 さ れ る ため、 時折 こ の信号を一時的に
High にアサー ト する のが一般的です。
rx_bit_rate
出力
1
次に示す と お り 、 こ の出力ポー ト は HD-SDI お よ び 3G-SDI モー ド で受信 さ れてい る ビ ッ
ト レー ト を示 し ます。 こ の出力は SD-SDI モー ド では無効です。
HD-SDI モー ド の場合 :
• rx_bit_rate = 0 : ビ ッ ト レー ト = 1.485Gb/s
• rx_bit_rate = 1 : ビ ッ ト レー ト = 1.485/1.001Gb/s
3G-SDI モー ド の場合 :
• rx_bit_rate = 0 : ビ ッ ト レー ト = 2.97Gb/s
• rx_bit_rate = 1 : ビ ッ ト レー ト = 2.97/1.001Gb/s
rx_t_locked
出力
1
SDI RX で伝送検出機能が SDI 信号の伝送フ ォーマ ッ ト を認識する と High にな り ます。
SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス で転送信号 と し て使用 さ れてい る ビデオ信号の フ ァ ミ リ を示 し ます。
こ の出力は、 rx_t_locked が High の場合のみ有効です。 こ のポー ト は、 転送 さ れてい る 画
rx_t_family
出力
4
rx_t_rate
出力
4
rx_t_scan
出力
1
rx_level_b_3g
出力
1
入力 3G-SDI 信号が level B の場合 High にアサー ト さ れ、 3G-SDI level A の場合 Low に
ア サ ー ト さ れ ま す。 こ の 出力 は、 SDI RX が 3G-SDI 信号 に ロ ッ ク し て い る 場合
(rx_mode_3g が High) のみ有効です。
1
SD-SDI モー ド で使用 さ れ る ク ロ ッ ク イ ネーブル信号です。 こ の出力は、 SD-SDI モー ド の
場合 に 平均 し て 5.5 サ イ ク ル 中 に 1 サ イ ク ル (rx_usclk) の 割合 で ア サ ー ト さ れ ま す。
rx_ds1a ポー ト の SD-SDI デー タ ス ト リ ー ム お よ び rx ビ デオ タ イ ミ ン グ 信号 (rx_trs、
rx_eav、 お よ び rx_sav) は、 SD-SDI モー ド で rx_ce_sd が High の場合のみ有効です。 その
他の SDI モー ド では常に High と な り ます。
1
こ の出力が High の場合、 SDI フ レーマーが新 し い ワー ド ア ラ イ メ ン ト で TRS (EAV ま た
は SAV) を検出 し た こ と を示 し ます。 rx_frame_en が High の場合、 こ の出力はビデオ サン
プル周期の 1 サ イ ク ル間のみアサー ト さ れます。 rx_frame_en が Low の場合、 こ の出力は
フ レーマーが新 し い TRS ア ラ イ メ ン ト に再調整で き る よ う にな る ま で (TRS が生 じ てい る
間に rx_frame_en を アサー ト す る ) High を保持 し ます。
rx_ce_sd
rx_nsp
rx_line_a
出力
出力
出力
11
像のビデオ フ ォーマ ッ ト を必ず し も 認識す る と は限 ら ず、転送の特性のみを認識 し ます。 こ
のポー ト のエン コ ー ド については、 表 3 を参照 し て く だ さ い。
SDI 転送信号の フ レーム レー ト を示 し ます。 こ れは、 実際の画像の フ レーム レー ト と 同 じ
にな る と は限 り ません。 こ のポー ト のエン コ ー ド については、 表 4 を参照 し て く だ さ い。 こ
の出力は、 rx_t_locked が High の場合のみ有効です。
SDI 転送信号が イ ン タ ー レ ー ス (Low) ま たはプ ロ グ レ ッ シブ (High) のいずれか を示 し ま
す。 こ れは、 実際の画像の ス キ ャ ン モー ド と 同 じ に な る と は限 り ま せん。 こ の出力は、
rx_t_locked が High の場合のみ有効です。
SDI 入力信号の Y デー タ ス ト リ ームの LN ワー ド か ら キ ャ プチ ャ し た現在の ラ イ ン番号が
こ のポー ト に出力 さ れ ま す。 こ の出力は、 HD-SDI お よ び 3G-SDI モー ド で有効 と な り 、
SD-SDI モー ド では無効 と な り ます。 3G-SDI level B-DL の場合、 出力値は リ ン ク A の Y
デー タ ス ト リ ームか ら キ ャ プチ ャ し た ラ イ ン番号 と な り ます。 3G-SDi level B-DS の場合、
出力値は HD-SDI 信号 1 か ら キ ャ プチ ャ し た ラ イ ン番号 と な り ます。 3G-SDI level B-DL
ま たはデュ アル リ ン ク HD-SDI での1080p 60Hz 転送な ど、 イ ン タ ーフ ェ イ ス の ラ イ ン番
号が画像の ラ イ ン番号 と 同 じ ではない場合は、こ のポー ト の出力値は常に イ ン タ ーフ ェ イ ス
の ラ イ ン番号 と な り ます (画像の ラ イ ン番号ではない)。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
I/O
幅
説明
rx_a_vpid
出力
32
デー タ ス ト リ ーム 1 か ら の SMPTE ST 352 ペ イ ロ ー ド ID パケ ッ ト の 4 つすべてのデー タ
バ イ ト が こ のポー ト に出力 さ れます。 フ ォーマ ッ ト は次の と お り です。 MS バ イ ト か ら LS
バ イ ト : バ イ ト 4、 バ イ ト 3、 バ イ ト 2、 バ イ ト 1。 こ の出力は、 rx_a_vpid_valid が High の
場合のみ有効です。 こ のポー ト は、 すべての SDI モー ド で有効にな る 可能性があ り ますが、
SDI 信号で ST 352 パケ ッ ト が統合 さ れてい る 場合のみ該当 し ます。 3G-SDI level A では、
出力デー タ はデー タ ス ト リ ーム 1 (luma) か ら キ ャ プチ ャ し た ST 352 デー タ バ イ ト と な り
ま す。 3G-SDI level B-DL の場合、 出力デー タ は、 リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 1 か ら
キ ャ プチ ャ さ れた ST 352 デー タ バ イ ト と な り ます。 3G-SDI level B-DS の場合、 出力デー
タ は、 HD-SDI 信号 1 か ら キ ャ プチ ャ さ れた ST 352 デー タ バ イ ト と な り ます。
rx_a_vpid_valid
出力
1
rx_a_vpid が有効の場合に High と な り ます。 SDI RX が ロ ッ ク さ れていない場合は、 有効
な出力 と し てみな さ れません。
rx_b_vpid
出力
32
デー タ ス ト リ ーム 2 か ら の SMPTE ST 352 ペ イ ロ ー ド ID パケ ッ ト の 4 つすべてのデー タ
バ イ ト が こ のポー ト に出力 さ れます。 フ ォーマ ッ ト は次の と お り です。 MS バ イ ト か ら LS
バ イ ト : バ イ ト 4、 バ イ ト 3、 バ イ ト 2、 バ イ ト 1。 こ の 出 力 は、 3G-SDI モ ー ド で、
rx_b_vpid_valid が High の場合のみ有効です。 3G-SDI level A では、 出力デー タ はデー タ
ス ト リ ーム 2 (chroma) か ら キ ャ プチ ャ し た ST 352 デー タ バ イ ト と な り ます。3G-SDI level
B-DL の場合、 出力デー タ は、 リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 1 か ら キ ャ プチ ャ さ れた ST
352 デー タ バ イ ト と な り ます。 3G-SDI level B-DS の場合、 出力デー タ は、 HD-SDI 信号 2
か ら キ ャ プチ ャ さ れた ST 352 デー タ バ イ ト と な り ます。
rx_b_vpid_valid
出力
1
rx_b_vpid が有効の場合に High と な り ます。 SDI RX が ロ ッ ク さ れていない場合は、 有効
1
前画像の ラ イ ンで CRC エ ラ ーが検出 さ れた と き に High を 1 ビデオ サンプル周期間アサー
ト し ま す。 3G-SDI level B では、 こ の出力は リ ン ク A のみの CRC エ ラ ー を 示 し ま す。
3G-SDI level B では、 こ の出力は HD-SDI ス ト リ ーム 1 のみの CRC エ ラ ーを示 し ます。
3G-SDI level B-DL モー ド の リ ン ク B お よ び 3G-SDI level B-DS モー ド の HD-SDI ス ト
リ ーム 2 に CRC エ ラ ーが発生 し た こ と を示す、rx_crc_err_b と い う も う 1 つの出力があ り
ます。 こ の出力は SD-SDI モー ド では無効です。
CRC エ ラ ー出力は、 前画像の ラ イ ンで CRC エ ラ ーが検出 さ れ る と 、 1 ビデオ ラ イ ン周期
間 High にアサー ト さ れ ます。 rx_eav 信号がアサー ト さ れ る ビデオ サンプルの タ イ ミ ン グ
か ら rx_crc_err_a 信号の値が変更 さ れ る ま での レ イ テ ン シは SDI モー ド に よ っ て異な り 、6
ま たは 7 ビデオ サンプル周期 と な り ます。
10
回復 さ れた SDI デー タ ス ト リ ーム 1 が こ のポー ト に出力 さ れます。こ のデー タ ス ト リ ーム
の内容は、 SDI モー ド に よ っ て異な り ます。
• SD-SDI : 多重化 Y/CB/CR コ ン ポーテ ン ト
• HD-SDI : Y コ ン ポーネ ン ト
• 3G-SDI level A : デー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の Y コ ン ポーネ ン ト
rx_crc_err_a
rx_ds1a
出力
出力
な出力 と し てみな さ れません。
rx_ds2a
出力
10
回復 さ れた SDI デー タ ス ト リ ーム 2 が こ のポー ト に出力 さ れます。こ のデー タ ス ト リ ーム
の内容は、 SDI モー ド に よ っ て異な り ます。
• SD-SDI : 使用 し ない
• HD-SDI : イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB お よ び CR コ ン ポーネ ン ト
• 3G-SDI level A : デー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB お よ び CR コ ン ポーネ
ント
rx_eav
出力
1
デー タ ス ト リ ーム出力ポー ト (rx_ds1a、rx_ds2a、rx_ds1b、お よ び/ ま たは rx_ds2b) に EAV
の XYZ ワー ド が現れ る と 、こ の出力が 1 ビデオ サンプル周期間 High にアサー ト さ れます。
rx_sav
出力
1
デー タ ス ト リ ーム出力ポー ト に SAV の XYZ ワー ド が現れ る と 、こ の出力が 1 ビデオ サン
プル周期間 High にアサー ト さ れます。
rx_trs
出力
1
連続 し て 4 ビデオ サンプル周期間 High にアサー ト さ れ、 EAV ま たは SAV の 4 ワー ド す
べてがデー タ ス ト リ ーム ポー ト に出力 さ れます。
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36
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
rx_line_b
rx_dout_rdy_3g
I/O
出力
出力
幅
説明
11
3G-SDI level B の場合のみ有効で、 出力値は、 リ ン ク B (level B-DL) ま たは HD-SDI 信号
2 (level B-DS) の Y デー タ ス ト リ ームの ラ イ ン番号です。 イ ン タ ーフ ェ イ ス の ラ イ ン番号
1
が画像の ラ イ ン番号 と 同 じ でない場合は、こ のポー ト の出力値は常に イ ン タ ーフ ェ イ ス の ラ
イ ン番号 と な り ます (画像の ラ イ ン番号ではない)。
3G-SDI level B モー ド の場合、 出力デー タ レー ト は 74.25MHz ですが、 rx_usrclk 周波数
は 148.5MHz です。 こ の出力は、 3G-SDI level B モー ド で rx_usrclk の 1 サ イ ク ルお き に
アサー ト さ れます。 こ の出力が High の と き にデー タ ス ト リ ーム と ビデオ タ イ ミ ン グ出力
が有効にな り ます。 その他の SDI モー ド の場合は常に High に設定 さ れ、 ダ ウ ン ス ト リ ーム
モジ ュ ール用の ク ロ ッ ク イ ネーブル と し て利用で き ます。
3G-SDI level B モー ド でのみ有効な CRC エ ラ ー イ ン ジ ケー タ ーです。 3G-SDI B-DL 信号
の リ ン ク B お よ び 3G-SDI level B-DS 信号の HD-SDI 信号 2 で CRC エ ラ ーが検出 さ れた
rx_crc_err_b
出力
1
こ と を示 し ます。
rx_crc_err_a 信号 と 同 じ タ イ ミ ン グです。
3G-SDI B-DL と B-DS を区別する には、 rx_a_vpid ま たは rx_b_vpid ポー ト に出力 さ れ る
値をデ コ ー ド する 必要があ り ます。
3G-SDI level B モー ド の場合のみ有効です。 こ のポー ト に出力 さ れ る デー タ ス ト リ ームは
rx_ds1b
出力
10
次の と お り です。
• 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の Y コ ン ポーネ ン ト
3G-SDI level B モー ド の場合のみ有効です。 こ のポー ト に出力 さ れ る デー タ ス ト リ ームは
次の と お り です。
rx_ds2b
出力
10
• 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB お よ び CR コ ン ポーネ
ント
rx_edh_errcnt_en
入力
16
EDH カ ウ ン タ ーを イ ン ク リ メ ン ト す る EDH エ ラ ー条件を制御 し ます。 詳細は、 表 5 を参
rx_edh_clr_errcnt
入力
1
こ の入力が High に遷移する と EDH エ ラ ー カ ウ ン タ ーが ク リ ア さ れます。 EDH エ ラ ー カ
ウ ン タ ーは、 x_edh_clr_errcnt と rx_ce_sd の両方が High の場合に rx_usrclk の立ち上が り
エ ッ ジで ク リ ア さ れます。 (1)
rx_edh_ap
出力
1
前の フ ィ ール ド 用に計算 さ れた ア ク テ ィ ブ画像 (AP) CRC が EDH パケ ッ ト の AP CRC 値
と 一致 し ていない場合に High にアサー ト さ れます。 (1)
rx_edh_ff
出力
1
前の フ ィ ール ド 用に計算 さ れた フル フ ィ ール ド (FF) CRC が EDH パケ ッ ト の AP CRC 値
と 一致 し ていない場合に High にアサー ト さ れます。 (1)
rx_edh_anc
出力
1
補助デー タ パケ ッ ト チ ェ ッ ク サム エ ラ ーが検出 さ れ る と High にアサー ト さ れます。 (1)
rx_edh_ap_flags
出力
5
こ のポー ト には、 最 も 間近に受信 し た EDH パケ ッ ト か ら のア ク テ ィ ブ画像エ ラ ー フ ラ グ
ビ ッ ト が出力 さ れます。 詳細は、 表 6 を参照 し て く だ さ い。 (1)
rx_edh_ff_flags
出力
5
こ のポー ト には、 最 も 間近に受信 し た EDH パケ ッ ト か ら の フル フ ィ ール ド エ ラ ー フ ラ グ
ビ ッ ト が出力 さ れます。 詳細は、 表 6 を参照 し て く だ さ い。 (1)
rx_edh_anc_flags
出力
5
こ のポー ト には、 最 も 間近に受信 し た EDH パケ ッ ト か ら の補助デー タ エ ラ ー フ ラ グ ビ ッ
ト が出力 さ れます。 詳細は、 表 6 を参照 し て く だ さ い。 (1)
rx_edh_packet_flags
出力
4
こ のポー ト には、 最 も 間近に受信 し た EDH パケ ッ ト に関連す る 4 つのエ ラ ー フ ラ グが出
力 さ れます。 詳細は、 表 7 を参照 し て く だ さ い。 (1)
16
SD-SDI EDH エ ラ ー カ ウ ン タ ーです。 rx_edh_err_en ポー ト に よ っ て有効にな っ たエ ラ ー
条件が生 じ る と 、 各フ ィ ール ド を イ ン ク リ メ ン ト し ます。 その フ ィ ール ド 間に複数のエ ラ ー
が発生 し て も 、 カ ウ ン タ ーはフ ィ ール ド につ き 多 く て も 1 回 し か イ ン ク リ メ ン ト し ません。
rx_edh_errcnt
出力
照 し て く だ さ い。 (1)
(1)
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
rx_change_done
I/O
出力
幅
説明
1
GTH RX が初期化 さ れてい る 間、 リ セ ッ ト さ れてい る 間、 ま たは SDI モー ド 間で動的に切
り 替え ら れてい る 間、 こ の出力は Low にな り ます。 初期化、 リ セ ッ ト 、 ま たは動的な変更
シーケ ン ス が問題な く 完了す る と 、 rx_change_done 出力は High にアサー ト さ れます。
こ の出力は gth_drpclk に同期 し ます。
rx_change_fail
出力
1
通常モー ド では、 こ の出力は常に Low です。 制御モジ ュ ールが GTH RX の初期化、 リ セ ッ
ト 、 ま たは SDI モー ド の変更を正常に終了で き なかっ た場合にのみ High にな り ます。 こ の
ポー ト が
High
に ア サ ー ト さ れ、
よ う な エ ラ ー が 発生す る と 、 rx_change_fail
rx_change_fail_code ポー ト に よ っ て こ のエ ラ ーの種類が示 さ れます。
エ ラ ーが発生 し た場合、 rx_gth_full_reset 入力を使用 し て GTH RX を リ セ ッ ト す る 必要が
あ り ます。
こ の出力は gth_drpclk に同期 し ます。
rx_change_fail_code
出力
3
rx_change_fail ポー ト が High にな る と 、 rx_change_fail_code ポー ト はシーケ ン ス エ ラ ー
の種類を示 し ます。 こ のポー ト のエン コ ー ド については、 表 8 を参照 し て く だ さ い。
こ の出力は gth_drpclk に同期 し ます。
1
こ の同期 リ セ ッ ト 入力は SDI コ アの ト ラ ン ス ミ ッ タ ー部を リ セ ッ ト し ます。 ま た、 一般に
リ セ ッ ト が必要ないため、 通常は Low にハー ド 接続で き ま す。 FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レ ー
シ ョ ン完了後、 SDI コ アの ト ラ ン ス ミ ッ タ ーは完全な動作モー ド と な る ため、 リ セ ッ ト は必
要あ り ません。
こ の入力は SDI コ アの ト ラ ン ス ミ ッ タ ー部のみを リ セ ッ ト し ます。 GTH ト ラ ン シーバーの
リ セ ッ ト は開始 し ません。
SDI コ アの ト ラ ン ス ミ ッ タ ー部を完全に リ セ ッ ト する ために tx_rst を High に設定す る 場合
は、 tx_ce と tx_din_rdy の両方を High に し ます。
送信ポー ト
tx_rst
tx_usrclk
入力
入力
1
GTH ト ラ ン シーバーの txusrclk ポー ト を駆動す る 同 じ ク ロ ッ ク で こ の入力を駆動す る 必要
があ り ます (一般にグ ロ ーバル ク ロ ッ ク バ ッ フ ァ ーを介す る GTH の txoutclk)。 HD-SDI
モー ド の場合の周波数は 74.25MHz ま たは 74.25/1.001MHz、 3G-SDI モー ド の周波数は
148.5MHz ま たは 148.5/1.001MHz、 そ し て SD-SDI モー ド の周波数は 148.5MHz に し ま
す。 SD-SDI モー ド の場合、 tx_usrclk 周波数 と tx_ce の組み合わせで 27MHz デー タ レー
ト を得 る 必要があ り ます。
特記のない限 り 、 名前の先頭に tx_ があ る SDI ラ ッ パーのすべての入力お よ び出力は、 こ
の ク ロ ッ ク と 同期 し ます。
tx_gth_full_reset
tx_gth_reset
入力
入力
1
1
こ の入力が High にアサー ト さ れ る と 、 GTH TX の完全な リ セ ッ ト シーケ ン ス が開始 し ま
す。 まず、 こ のモジ ュ ールの gth_txpllreset 出力が GTH PLL リ セ ッ ト 入力に接続 さ れ る と 、
PLL が リ セ ッ ト さ れ ます。 PLL が基準 ク ロ ッ ク 入力に ロ ッ ク さ れた後、 GTH ト ラ ン シー
バーの gttxreset を使用 し て GTH TX が リ セ ッ ト さ れます。 tx_change_done 出力がアサー
ト さ れ る と 、 こ の リ セ ッ ト シーケ ン スは完了 し ます。 GTH TX と それに関連する PLL を リ
セ ッ ト す る には、 こ の入力を High にアサー ト し 、 SDI ラ ッ パーが gth_gttxreset を High に
ア サー ト す る ま で High に保持す る 必要が あ り ま す。 gth_gttxreset が High に な っ た ら 、
tx_gth_full_reset を Low に駆動 し ます。 tx_gth_full_reset が High の間 リ セ ッ ト シーケ ン
ス は継続 し ません。
こ の入力に接続 さ れ る 信号は gth_drpclk ク ロ ッ ク と 同期する 必要があ り ます。
こ の入力が High にアサー ト さ れ る と 、 GTH ト ラ ン シーバーの gttxreset を使用 し て GTH
TX が リ セ ッ ト さ れます。 GTH TX にシ リ アル ク ロ ッ ク を供給する PLL が ロ ッ ク さ れてい
な い 場合 は、 こ の PLL が ロ ッ ク さ れ る ま で gttxreset シ ー ケ ン ス は 完 了 し ま せ ん。
tx_change_done 出力がアサー ト さ れ る と 、 こ の リ セ ッ ト シーケ ン ス は完了 し ま す。 GTH
TX を リ セ ッ ト する には、 こ の入力を High にアサー ト し 、 SDI ラ ッ パーが gth_gttxreset を
High にアサー ト する ま で High に保持する 必要があ り ます。gth_gttxreset が High にな っ た
ら 、 tx_gth_reset を Low に駆動 し ます。 tx_gth_reset が High の間 リ セ ッ ト シーケ ン ス は継
続 し ません。
こ の入力に接続 さ れ る 信号は gth_drpclk ク ロ ッ ク と 同期する 必要があ り ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
tx_refclk_stable
I/O
入力
幅
1
説明
TX 初期化 ロ ジ ッ ク は こ の入力を使用 し 、PLL の基準 ク ロ ッ ク が安定する ま で、GTH TX に
シ リ アル ク ロ ッ ク を供給する PLL を リ セ ッ ト 状態に保持 し ます。こ の SDI ラ ッ パーが PLL
リ セ ッ ト を制御 し てい る 場合は、 PLL 基準 ク ロ ッ ク が安定す る ま で、 tx_refclk_stable 入力
を Low に保持す る 必要があ り ます。こ の入力に よ っ て PLL リ セ ッ ト が開始す る こ と はあ り
ません。 tx_refclk_stable 入力が High にな る ま で、 tx_gth_full_reset 入力に よ っ て開始 さ れ
た PLL リ セ ッ ト シーケ ン ス の完了を遅延 さ せる だけです。
こ の入力は非同期入力 と し て処理 さ れます。
tx_ce
入力
3
SDI コ アの ト ラ ン ス ミ ッ タ ー部の ク ロ ッ ク イ ネーブル入力です。 HD-SDI お よ び 3G-SDI
モー ド の場合は常に High にな り ます。 SD-SDI モー ド の場合は必ず 5/6/5/6 と い う ク ロ ッ
ク サ イ ク ル リ ズ ムで 27MHz でアサー ト さ れ る 必要があ り ます。
こ のポー ト の 3 つの ビ ッ ト には、 3 つの同 じ ク ロ ッ ク イ ネーブル信号の複製を供給す る 必
要があ り ます。 こ れ ら の 3 つの入力ビ ッ ト は、 タ イ ミ ン グ を容易に満たすために供給 さ れま
す。 こ れ ら の入力がすべて同 じ フ リ ッ プ フ リ ッ プで駆動 さ れ る 場合は、 1 つの ク ロ ッ ク イ
ネーブル信号にかか る 負荷が大 き すぎ る ため、タ イ ミ ン グ を満たす こ と がで き ない可能性が
あ り ます。 こ の よ う な場合は、 複数の フ リ ッ プ フ ロ ッ プ を使用 し て ク ロ ッ ク イ ネーブル信
号の複製を作成 し 、 それぞれが tx_ce 入力ポー ト の異な る ビ ッ ト を駆動す る よ う に し ます。
tx_din_rdy
入力
1
SD-SDI、 HD-SDI、 お よ び 3G-SDI level A の場合は、 常に High を維持 し ま す。 3G-SDI
level B モー ド の場合は、 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ルおき にアサー ト さ れ る 必要があ り ます。
tx_mode
入力
2
SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ー モー ド を選択 し ます。
• 00 = HD-SDI (デュ アル リ ン ク HD-SDI を含む)
• 01 = SD-SDI
• 10 = 3G-SDI
• 11 = 無効
tx_level_b_3g
入力
1
3G-SDI モー ド の場合、 こ の入力で SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーを level A (Low) ま たは level B
(High) のいずれに コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンする かを指定 し ます。
1
GTH TX で用い ら れ る PLL シ リ アル ク ロ ッ ク の選択に使用 し ます。 こ の入力に よ り 、 SDI
ラ ッ パーの gth_txsysclksel 出力ポー ト が GTH ト ラ ン シーバーの TX PLL ク ロ ッ ク セ レ ク
ト MUX を変更 し ます。
通常、 tx_m が Low の場合は 1/1 ビ ッ ト レー ト を選択し、 High の場合は 1/1.001 ビ ッ ト レー
ト を選択し ます。 ただ し、 こ の区別は、 QPLL と CPLL の周波数および TX_CLK0_QPLL と
TX_CLK1_QPLL
パ ラ メ ー タ ー に よ っ て の み決 ま り ま す。 TX_CLK0_QPLL
と
TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ーターについては、 表 2 の説明で示し、 表 2 の下の本文で詳細に解
tx_m
入力
説し ます。
tx_insert_crc
入力
1
こ の入力が High の場合、 HD-SDI お よ び 3G-SDI モー ド で SDI TX が各ビデオ ラ イ ンに
CRC 値を生成 し て挿入 し ます。 Low の場合は、 CRC 値の生成お よ び挿入は行われません。
SD-SDI モー ド の場合、 こ の入力は無視 さ れます。 CRC 値は、 HD-SDI 規格 と 3G-SDI 規
格の両方で必要です。SDI TX 入力ポー ト に入る デー タ ス ト リ ームには CRC 値がないため、
こ の入力は High にアサー ト さ れ る 必要があ り ます。 SDI TX 入力ポー ト に入 る デー タ ス ト
リ ームには、 すでに CRC 値が含まれてい る ため、 既存の CRC 値は、 tx_insert_crc が High
にな る と 新たに計算 さ れた CRC 値で上書 き さ れ、 tx_insert_crc が Low の場合は変更 さ れ
ずにその ま ま渡 さ れます。
tx_insert_ln
入力
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1
こ の入力が High の場合、 SDI TX が各ビデオ ラ イ ンの EAV の後に ラ イ ン番号ワー ド を挿
入 し ます。 ラ イ ン番号は、 tx_line_a お よ び tx_line_b 入力ポー ト に供給 さ れます。 SD-SDI
モー ド の場合、 こ の入力は無視 さ れます。 ラ イ ン番号は、 HD-SDI 規格 と 3G-SDI 規格の両
方で必要です。 SDI TX 入力ポー ト に入 る デー タ ス ト リ ームに ラ イ ン番号 ワー ド が含まれ
ていない場合は、 こ の入力を アサー ト し て tx_line_a お よ び tx_line_b ポー ト に有効な ラ イ
ン番号を供給 し ます。SDI TX 入力ポー ト に入る デー タ ス ト リ ームにすでに ラ イ ン番号が含
ま れ て い る 場 合 は、 tx_insert_ln が High の と き は 既存 の ラ イ ン 番号 が 上書 き さ れ、
tx_insert_ln が Low の と き は変更 さ れずにその ま ま渡 さ れます。
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39
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
tx_insert_edh
I/O
入力
幅
説明
1
こ の入力が High の場合、 SD-SDI モー ド で SDI TX がすべての フ ィ ール ド に EDH パケ ッ
ト を挿入 し ます。 Low の場合は EDH パケ ッ ト は挿入 さ れません。 HD-SDI お よ び 3G-SDI
モー ド では、 こ の入力は無視 さ れます。 EDH パケ ッ ト はオプシ ョ ン ですが、 SD-SDI モー
ド では一般に使用 さ れ ま す。 HD-SDI お よ び 3G-SDI モー ド で使用 さ れ る こ と はあ り ませ
ん。SDI TX へ入 る SD-SDI デー タ ス ト リ ームにすでに EDH パケ ッ ト が含まれてい る 場合
は、 tx_insert_edh が High の と き は新 し いパケ ッ ト で上書 き さ れ、 tx_insert_edh が Low の
と き は変更 さ れずにその ま ま渡 さ れます。
tx_insert_vpid
入力
1
こ の入力が High の場合、 SMPTE ST 352 パケ ッ ト が TX デー タ ス ト リ ーム内に挿入 さ れ
ます。 Low の場合は、 パケ ッ ト は挿入 さ れません。 3G-SDI お よ びデュ アル リ ン ク HD-SDI
モー ド では、 ST 352 パケ ッ ト が必ず必要ですが、 HD-SDI お よ び SD-SDI モー ド ではオプ
シ ョ ンです。
tx_overwrite_vpid
入力
1
こ の入力が High で tx_insert_vpid が High の場合、 TX デー タ ス ト リ ーム内にすでに存在
す る SMPTE ST 352 パケ ッ ト が新 し い ST 352 パケ ッ ト で上書 き さ れます。Low の場合は、
既存の ST 352 パケ ッ ト は上書 き さ れません。
SDI TX へ入 る SDI デー タ ス ト リ ーム AY 入力です。 こ のポー ト のデー タ は、 SDI モー ド
tx_video_a_y_in
入力
10
に依存 し ます。
SD-SDI : 多重化 Y/C デー タ ス ト リ ーム
HD-SDI : Y コ ン ポーネ ン ト
3G-SDI level A : デー タ ス ト リ ーム 1
デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 1
3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の Y コ ン ポーネ ン ト
•
•
•
•
•
SDI TX へ入る SDI デー タ ス ト リ ーム AC 入力です。 こ のポー ト のデー タ は、 SDI モー ド
tx_video_a_c_in
tx_video_ b_y_in
tx_video_b_c_in
入力
入力
入力
10
10
10
に依存 し ます。
SD-SDI : 未使用
HD-SDI : イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB お よ び CR コ ン ポーネ ン ト
3G-SDI level A : デー タ ス ト リ ーム 2
デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 2
3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB お よ び CR コ ン ポーネ
ント
•
•
•
•
•
SDI TX へ入る SDI デー タ ス ト リ ーム BY 入力です。 こ のポー ト のデー タ ス ト リ ームは、
SDI モー ド に依存 し ます。
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の Y コ ン ポーネ ン ト
• その他の SDI モー ド の場合、 こ の入力ポー ト は未使用 と な り ます。
SDI TX へ入 る SDI デー タ ス ト リ ーム BC 入力です。 こ のポー ト のデー タ ス ト リ ームは、
SDI モー ド に依存 し ます。
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB お よ び CR コ ン ポーネ
ント
• その他の SDI モー ド の場合、 こ の入力ポー ト は未使用 と な り ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
I/O
幅
説明
ST 352 VPID パケ ッ ト の挿入が有効 (tx_insert_vpid = High) の場合、 ま たは HD-SDI お よ
び 3G-SDI ラ イ ン番号の挿入が有効 (tx_insert_ln = High) の場合は、 こ のポー ト を介 し てモ
ジ ュ ールへ現在の ラ イ ン番号が提供 さ れなければな り ません。
tx_line_a
入力
11
SD-SDI は 10 ビ ッ ト の ラ イ ン番号のみを使用す る ため、 SD-SDI モー ド で ST 352 VPID パ
ケ ッ ト の挿入が有効の場合は、 こ のポー ト の ビ ッ ト 10 が 0 にな り ます。 ラ イ ン番号の挿入
は、 SD-SDI モー ド では実行 さ れないため、 SD-SDI モー ド の場合、 こ のポー ト は ST 352
VPID パケ ッ ト の挿入のためだけに使用 さ れます。
こ のポー ト の値は、 HANC (Horizontal Ancillary Data Space : 水平副デー タ 空間) の開始 よ
り 少な く と も 1 ク ロ ッ ク サ イ ク ル前に有効 (EAV の XYZ ワ ー ド で ) の必要があ り 、HANC
イ ン タ ーバル中は有効に保持す る 必要があ り ます。
こ の入力は、 SD-SDI、 HD-SDI、 お よ び 3G-SDI level A モー ド で使用 さ れ る 唯一の ラ イ ン
番号入力です。3G-SDI level B モー ド の場合は、も う 1 つの ラ イ ン番号入力ポー ト tx_line_b
があ り ます。
画像 ラ イ ン番号 と 伝送 ラ イ ン番号が異な る ビデオ フ ォーマ ッ ト の場合、 こ のポー ト に供給
さ れ る 値は必ず伝送 ラ イ ン番号 と な り ます。
tx_line_b
入力
11
tx_vpid_byte1
入力
8
3G-SDI level B モー ド でのみ使用 さ れ る 2 つ目の ラ イ ン番号入力ポー ト です。 こ の追加の
ラ イ ン 番号 ポ ー ト を 使用す る こ と に よ っ て、 level B-DS モー ド の場合に 2 つの異 な る
HD-SDI 信号を垂直非同期 さ せる こ と がで き ます。3G-SDI level B-DL ま たは B-DS のいず
れか を使用す る 場合、 こ のポー ト には有効な ラ イ ン番号入力が与え ら れな ければな り ま せ
ん。 3G-SDI level B-DL モー ド の場合、 こ の入力ポー ト の値は tx_line_a ポー ト の値 と 一致
す る 必要があ り ます。 こ の入力ポー ト は、 tx_line_a と 同 じ タ イ ミ ン グで、 異な る 要件があ
り ます。
こ のポー ト の値は、 ST 352 パケ ッ ト の最初のユーザー デー タ ワー ド と し て挿入 さ れます。
ST 352 パケ ッ ト が挿入ま たは上書き さ れ る 場合、ST 352 パケ ッ ト を含め る ラ イ ンの HANC
イ ン タ ーバル中、 こ の値は常に有効の必要があ り ます。
tx_vpid_byte2
入力
8
こ のポー ト の値は、 ST 352 パケ ッ ト の 2 番目のユーザー デー タ ワー ド と し て挿入 さ れま
す。 ST 352 パケ ッ ト が挿入 ま たは上書 き さ れ る 場合、 ST 352 パケ ッ ト を含め る ラ イ ン の
HANC イ ン タ ーバル中、 こ の値は常に有効の必要があ り ます。
tx_vpid_byte3
入力
8
こ のポー ト の値は、 ST 352 パケ ッ ト の 3 番目のユーザー デー タ ワー ド と し て挿入 さ れま
す。 ST 352 パケ ッ ト が挿入 ま たは上書 き さ れ る 場合、 ST 352 パケ ッ ト を含め る ラ イ ン の
HANC イ ン タ ーバル中、 こ の値は常に有効の必要があ り ます。
8
こ のポー ト の値は、 ST 352 パケ ッ ト の 4 番目のユーザー デー タ ワー ド と し て挿入 さ れま
す。 こ の ワ ー ド は、 SD-SDI、 HD-SDI、 お よ び 3G-SDI level A のデー タ ス ト リ ームに挿入
さ れ る ST 352 パ ケ ッ ト に対 し て使用 さ れ ま す。 3G-SDI level B お よ びデ ュ ア ル リ ン ク
HD-SDI モー ド の場合、こ の値は リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 1 へのみ挿入 さ れ る ST 352
パケ ッ ト に使用 さ れます。 ST 352 パケ ッ ト が挿入ま たは上書き さ れ る 場合、 ST 352 パケ ッ
ト を含め る ラ イ ンの HANC イ ン タ ーバル中、 こ の入力値は常に有効の必要があ り ます。
リ ン ク A と リ ン ク B のバ イ ト 4 には、 異な る 値が可能です (3G-SDI level B-DL モー ド で
は、 こ のバ イ ト は リ ン ク A と リ ン ク B で異な る リ ン ク ID ビ ッ ト を持つため)。
8
こ のポー ト の値は、 3G-SDI level B お よ びデ ュ アル リ ン ク HD-SDI モー ド の場合、 リ ン ク
B のデー タ ス ト リ ーム 1 に挿入 さ れ る ST 352 パケ ッ ト の 4 つ目のユーザー デー タ ワー ド
と し て挿入 さ れます。 こ の入力値は、 SD-SDI、 HD-SDI、 ま たは 3G-SDI level A モー ド に
は使用 さ れません。 ST 352 パケ ッ ト が挿入ま たは上書き さ れ る 場合、 ST 352 パケ ッ ト を含
め る ラ イ ンの HANC イ ン タ ーバル中、 こ の入力値は常に有効の必要があ り ます。
tx_vpid_byte4a
tx_vpid_byte4b
tx_vpid_line_f1
入力
入力
入力
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
11
ST 352 パケ ッ ト は、 こ の入力ポー ト で指定 し た ラ イ ン番号の HANC に挿入 さ れ ます。 イ
ン タ ーレー ス さ れた伝送の場合、 こ の入力ポー ト は フ ィ ール ド 1 の ラ イ ン番号を指定 し ま
す。 プ ロ グ レ ッ シブ伝送の場合、 こ の入力はパケ ッ ト が挿入 さ れ る フ レーム内の ラ イ ンのみ
イ ン タ ー バ ル 中、 こ の 入力値 は 常 に 有効 の 必要 が あ り ま す。
指 定 し ま す。 HANC
tx_insert_vpid が Low の場合、 こ の入力は無視 さ れます。
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41
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
tx_vpid_line_f2
tx_vpid_line_f2_en
I/O
入力
入力
幅
説明
11
イ ン タ ーレ ー ス さ れた伝送の場合、 こ の値が示すフ ィ ール ド 2 の ラ イ ン番号に ST 352 パ
ケ ッ ト が挿入 さ れます。 プ ロ グ レ ッ シブ伝送の場合、 こ の入力ポー ト で指定 し た ラ イ ンへの
ST 352 パケ ッ ト の挿入は、tx_vpid_line_f2_en ポー ト を Low に保持 し て無効にす る 必要が
あ り ます。HANC イ ン タ ーバル中、こ の入力値は常に有効の必要があ り ます。tx_insert_vpid
ま たは tx_vpid_line_f2_en のいずれかが Low の場合、 こ の入力は無視 さ れます。
1
こ の入力は、 tx_vpid_line_f2 で指定 し た ラ イ ンへの ST 352 パケ ッ ト の挿入を制御 し ます。
イ ン タ ーレース さ れた伝送の場合、 こ の入力は High に し ます。プ ロ グ レ ッ シブ伝送の場合、
こ の入力は Low に し ます。
イ ン タ ーレース伝送でプ ロ グ レ ッ シブ ビデオが伝送 さ れ る 場合 (例 : 3G-SDI level B-DL ま
たはデ ュ アル リ ン ク HD-SDI のいずれかで伝送 さ れ る 1080p 50Hz)、 ST 352 パケ ッ ト は、
イ ン タ ーレース伝送の両フ ィ ール ド に挿入 さ れなければな り ません。 し たがっ て、 こ の よ う
な場合には tx_vpid_line_f2_en 入力は High の必要があ り ます。
HANC イ ン タ ーバル中、 こ の入力値は常に有効の必要があ り ます。 tx_insert_vpid が Low
の場合、 こ の入力は無視 さ れます。
リ ン ク A デー タ ス ト リ ーム 1 の出力です。 こ のポー ト に出力 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、
ST 352 パケ ッ ト 挿入モジ ュ ールか ら 送信 さ れます。 アプ リ ケーシ ョ ンが補助デー タ パケ ッ
tx_ds1a_out
出力
10
ト を挿入す る 必要があ る 場合は、 こ のポー ト のデー タ ス ト リ ーム出力にそれ ら を挿入 し ま
す。 こ れに よ り 、 高優先度の ST 352 パケ ッ ト がほかの補助デー タ よ り も 先にデー タ ス ト
リ ーム に挿入 さ れ ます。 アプ リ ケーシ ョ ン に よ る 補助デー タ の挿入が完了 し たデー タ ス ト
リ ームは、 tx_ds1a_in ポー ト へ送 ら れます。
こ のポー ト のデー タ は、 SDI モー ド に依存 し ます。
• SD-SDI : イ ン タ ー リ ーブ さ れた Y/C デー タ ス ト リ ーム
• HD-SDI : Y コ ン ポーネ ン ト
• 3G-SDI level A : デー タ ス ト リ ーム 1
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の Y コ ン ポーネ ン ト
リ ン ク A デー タ ス ト リ ーム 2 の出力です。 こ のポー ト に出力 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、
ST 352 パケ ッ ト 挿入モジ ュ ールか ら 送信 さ れます。 アプ リ ケーシ ョ ンが補助デー タ パケ ッ
tx_ds2a_out
出力
10
ト を挿入す る 必要があ る 場合は、 こ のポー ト のデー タ ス ト リ ーム出力にそれ ら を挿入 し ま
す。 こ れに よ り 、 高優先度の ST 352 パケ ッ ト がほかの補助デー タ よ り も 先にデー タ ス ト
リ ーム に挿入 さ れ ます。 アプ リ ケーシ ョ ン に よ る 補助デー タ の挿入が完了 し たデー タ ス ト
リ ームは、 tx_ds2a_in ポー ト へ送 ら れます。
こ のポー ト のデー タ は、 SDI モー ド に依存 し ます。
• SD-SDI : 未使用
• HD-SDI : イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB/CR コ ン ポーネ ン ト
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB/CR コ ン ポーネ ン ト
デー タ ス ト リ ーム
リ ン ク B デー タ ス ト リ ーム 1 の出力です。 こ のポー ト に出力 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、
ST 352 パケ ッ ト 挿入モジ ュ ールか ら 送信 さ れます。 アプ リ ケーシ ョ ンが補助デー タ パケ ッ
tx_ds1b_out
出力
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
10
ト を挿入す る 必要があ る 場合は、 こ のポー ト のデー タ ス ト リ ーム出力にそれ ら を挿入 し ま
す。 こ れに よ り 、 高優先度の ST 352 パケ ッ ト がほかの補助デー タ よ り も 先にデー タ ス ト
リ ーム に挿入 さ れ ます。 アプ リ ケーシ ョ ン に よ る 補助デー タ の挿入が完了 し たデー タ ス ト
リ ームは、 tx_ds1b_in ポー ト へ送 ら れます。
こ のポー ト のデー タ は、 SDI モー ド に依存 し ます。
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の Y コ ン ポーネ ン ト
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の Y コ ン ポーネ ン ト
• その他の SDI モー ド の場合、 こ の入力ポー ト は未使用 と な り ます。
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42
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
I/O
幅
説明
リ ン ク B デー タ ス ト リ ーム 2 の出力です。 こ のポー ト に出力 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、
ST 352 パケ ッ ト 挿入モジ ュ ールか ら 送信 さ れます。 アプ リ ケーシ ョ ンが補助デー タ パケ ッ
tx_ds2b_out
tx_use_dsin
出力
入力
10
1
ト を挿入す る 必要があ る 場合は、 こ のポー ト のデー タ ス ト リ ーム出力にそれ ら を挿入 し ま
す。 こ れに よ り 、 高優先度の ST 352 パケ ッ ト がほかの補助デー タ よ り も 先にデー タ ス ト
リ ーム に挿入 さ れ ます。 アプ リ ケーシ ョ ン に よ る 補助デー タ の挿入が完了 し たデー タ ス ト
リ ームは、 tx_ds2b_in ポー ト へ送 ら れます。
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB/CR コ ン ポーネ ン ト
• その他の SDI モー ド の場合、 こ の入力ポー ト は未使用 と な り ます。
こ の入力は、 SDI TX か ら 送 ら れ る デー タ ス ト リ ーム の ソ ー ス を制御 し ま す。 こ の入力が
High の場合、送信 さ れ る デー タ ス ト リ ームの ソ ース は tx_ds1a_in、tx_ds2a_in、tx_ds1b_in、
お よ び tx_ds2b_in です。 こ の入力が Low の場合、 送信 さ れ る デー タ ス ト リ ームの ソ ース
は コ ア内部 と な り 、 ST 352 パケ ッ ト イ ンサー タ ーか ら 直接送信 さ れます。 アプ リ ケーシ ョ
ンが補助デー タ を挿入する 必要があ る 場合は、tx_use_dsin ポー ト を High に設定す る と 、ア
プ リ ケーシ ョ ン はデー タ ス ト リ ーム を変更で き 、 変更 し たデー タ ス ト リ ーム を ト ラ ン ス
ミ ッ タ ーの tx_dsxx_in ポー ト へ渡す こ と がで き ま す。 補助デー タ の挿入が不要な場合は、
tx_use_dsin 入力を Low に設定す る と 、 tx_dsxx_in ポー ト は無視 さ れます。
tx_ds1a_in
tx_ds2a_in
tx_ds1b_in
tx_ds2b_in
入力
入力
入力
入力
10
リ ン ク A デー タ ス ト リ ーム 1 の入力です。 tx_use_dsin が Low の場合、 こ のポー ト は無視
さ れます。 tx_use_dsin が High の場合、 送信 さ れ る デー タ ス ト リ ームが こ のポー ト に供給
さ れます。 こ の入力ポー ト に供給 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、 SDI モー ド に依存 し ます。
• SD-SDI : イ ン タ ー リ ーブ さ れた Y/C デー タ ス ト リ ーム
• HD-SDI : Y コ ン ポーネ ン ト
• 3G-SDI level A : デー タ ス ト リ ーム 1
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の Y コ ン ポーネ ン ト
10
リ ン ク A デー タ ス ト リ ーム 2 の入力です。 tx_use_dsin が Low の場合、 こ のポー ト は無視
さ れます。 tx_use_dsin が High の場合、 送信 さ れ る デー タ ス ト リ ームが こ のポー ト に供給
さ れます。 こ の入力ポー ト に供給 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、 SDI モー ド に依存 し ます。
• SD-SDI : 未使用
• HD-SDI : イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB/CR コ ン ポーネ ン ト
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク A のデー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 1 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB/CR コ ン ポーネ ン ト
デー タ ス ト リ ーム
10
リ ン ク B デー タ ス ト リ ーム 1 の入力です。 tx_use_dsin が Low の場合、 こ のポー ト は無視
さ れます。 tx_use_dsin が High の場合、 送信 さ れ る デー タ ス ト リ ームが こ のポー ト に供給
さ れます。 こ の入力ポー ト に供給 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、 SDI モー ド に依存 し ます。
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 1
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の Y コ ン ポーネ ン ト
• その他の SDI モー ド の場合、 こ の入力ポー ト は未使用 と な り ます。
10
リ ン ク B デー タ ス ト リ ーム 2 の入力です。 tx_use_dsin が Low の場合、 こ のポー ト は無視
さ れます。 tx_use_dsin が High の場合、 送信 さ れ る デー タ ス ト リ ームが こ のポー ト に供給
さ れます。 こ の入力ポー ト に供給 さ れ る デー タ ス ト リ ームは、 SDI モー ド に依存 し ます。
• デ ュ アル リ ン ク HD-SDI ま たは 3G-SDI level B-DL : リ ン ク B のデー タ ス ト リ ーム 2
• 3G-SDI level B-DS : HD-SDI 信号 2 の イ ン タ ー リ ーブ さ れた CB/CR コ ン ポーネ ン ト
• その他の SDI モー ド の場合、 こ の入力ポー ト は未使用 と な り ます。
tx_ce_align_err
出力
1
こ の出力は、SD-SDI モー ド の場合に tx_ce ク ロ ッ ク イ ネーブル入力の 5/6/5/6 ク ロ ッ ク サ
イ ク ル リ ズ ム に問題が あ る こ と を 示 し ま す。 SD-SDI モー ド で は、 tx_ce 信号は一定の
5/6/5/6 ク ロ ッ ク サ イ ク ル リ ズ ムに従 う 必要があ り ます。こ の リ ズ ムか ら 外れ る と 、SD-SDI
ビ ッ ト ス ト リ ー ム が 不正 に 構成 さ れ て し ま い ま す。 こ の リ ズ ム が 正 し く な い 場合 は、
tx_ce_align_err 信号が High に遷移 し ます。 こ の出力は SD-SDI モー ド でのみ有効です。
tx_slew
出力
1
外部 SDI ケーブル イ コ ラ イ ザーの ス ルー レ ー ト 信号を制御す る ための信号です。 TX の
モー ド が SD-SDI の場合に High と な り ます。 その他のモー ド では Low にな り ます。
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43
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
tx_change_done
I/O
出力
幅
説明
1
GTH TX が初期化 さ れ て い る 間 ま た は リ セ ッ ト さ れ て い る 間、 あ る いは GTH txrate や
txsysclksel ポー ト が動的に変更 さ れてい る 間、 こ の出力は Low にな り ます。 シーケ ン ス が
問題な く 完了する と 、 tx_change_done 出力が High にアサー ト さ れます。
こ の出力は gth_drpclk に同期 し ます。
tx_change_fail
出力
1
通常モー ド では、 こ の出力は常に Low です。 制御モジ ュ ールが GTH TX の初期化シーケ
ン ス、 リ セ ッ ト シーケ ン ス、 ま たは GTH txrate や txsysclksel ポー ト の動的な変更シーケ
ン ス を正常に終了で き なか っ た場合にのみ High にな り ます。 こ の よ う なエ ラ ーが発生す る
と 、 tx_change_fail ポー ト が High にアサー ト さ れ、 tx_change_fail_code ポー ト に よ っ て こ
のエ ラ ーの種類が示 さ れます。
tx_change_fail が High にな っ て示すエ ラ ーが発生 し た場合、 tx_gth_full_reset 入力を使用
し て完全な リ セ ッ ト を実行す る 必要があ り ます。
こ の出力は gth_drpclk に同期 し ます。
tx_change_fail_code
出力
3
tx_change_fail ポー ト が High にな る と 、tx_change_fail_code ポー ト はエ ラ ーの種類を示 し
ます。 こ のポー ト のエン コ ー ド については、 表 9 を参照 し て く だ さ い。
こ の出力は gth_drpclk に同期 し ます。
20
GTH ト ラ ン シーバーの rxdata ポー ト へ接続 さ れます。
1
GTH RX へシ リ アル ク ロ ッ ク を供給する PLL の リ セ ッ ト に使用 し ます。 SDI ラ ッ パーが
PLL マ ス タ ー と し て動作 し てい る 場合は、 RX シ リ アル ク ロ ッ ク を供給 し てい る PLL の種
類に応 じ て、 GTH コ モン ラ ッ パーの qpllreset 入力ま たは GTH ラ ッ パーの cpllreset 入力
に こ の出力を接続 し ます。 詳細は、 「SDI アプ リ ケーシ ョ ンの GTH PLL の使用例」 を参照
GTH RX へ接続するポー ト
gth_rxdata
gtp_rxpllreset
入力
入力
し て く だ さ い。
gth_rxplllock
入力
1
GTH RX へ ク ロ ッ ク を 供給 し て い る PLL の PLL ロ ッ ク 信号 (GTH コ モ ン ラ ッ パーの
qplllock 出力 ま たは GTH ラ ッ パーの cplllock 出力) に こ のポー ト を接続 し ます。 詳細は、
「SDI アプ リ ケーシ ョ ンの GTH PLL の使用例」 を参照 し て く だ さ い。
gth_rxresetdone
入力
1
GTH ラ ッ パーの rxresetdone ポー ト へ接続 さ れます。
gth_gtrxreset
出力
1
GTH ラ ッ パーの gtrxreset ポー ト へ接続 さ れます。
gth_rxuserrdy
出力
1
GTH ラ ッ パーの rxuserrdy ポー ト へ接続 さ れます。
gth_rxcdrhold
出力
1
GTH ラ ッ パーの rxcdrhold ポー ト へ接続 さ れます。
gth_drpclk
入力
1
GTH ラ ッ パーの drpclk ポー ト を駆動す る ク ロ ッ ク へ接続 さ れます。
gth_drprdy
入力
1
GTH ラ ッ パーの drprdy ポー ト へ接続 さ れます。
gth_drpbusy
入力
1
GTH ラ ッ パーの drp_busy ポー ト へ接続 さ れます。
gth_drpaddr
出力
10
GTH ラ ッ パーの drpaddr ポー ト へ接続 さ れます。
gth_drpdi
出力
16
GTH ラ ッ パーの drpdi ポー ト へ接続 さ れます。
gth_drpdo
入力
16
GTH ラ ッ パーの drpdo ポー ト へ接続 さ れます。
gth_drpen
出力
1
GTH ラ ッ パーの drpen ポー ト へ接続 さ れます。
gth_drpwe
出力
1
GTH ラ ッ パーの drpwe ポー ト へ接続 さ れます。
20
GTH ラ ッ パーの txdata ポー ト へ接続 さ れます。
1
GTH TX へシ リ アル ク ロ ッ ク を供給す る PLL の リ セ ッ ト に使用 し ます。 SDI ラ ッ パーが
PLL マ ス タ ー と し て動作 し てい る 場合は、 GTH TX にシ リ アル ク ロ ッ ク を供給 し てい る
PLL の 種類 に 応 じ て、 GTH コ モ ン ラ ッ パー の qpllreset 入力 ま た は GTH ラ ッ パーの
cpllreset 入力に こ の出力を接続 し ます。GTH が QPLL と CPLL 間で動的に切 り 替え ら れ る
場合は一般に、 gth_rxpllreset が GTH コ モン ラ ッ パーの qpllreset 入力に、 gth_txpllreset が
GTH ラ ッ パーの cpllreset 入力に接続 さ れ ま す。 詳細は、 「SDI アプ リ ケーシ ョ ン の GTH
PLL の使用例」 を参照 し て く だ さ い。
GTH TX へ接続するポー ト
gth_txdata
gth_txpllreset
入力
入力
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44
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 1 : SDI ラ ッ パーのポー ト リ ス ト (続き )
ポー ト 名
I/O
幅
説明
gth_txplllock
入力
1
GTH TX へ ク ロ ッ ク を 供給 し て い る PLL の PLL ロ ッ ク 信号 (GTH コ モ ン ラ ッ パーの
qplllock 出力ま たは GTH ラ ッ パーの cplllock 出力) に こ のポー ト を接続 し ます。 GTH TX
が QPLL と CPLL 間で動的に切 り 替 え ら れ る 場合は、 こ の入力 を qplllock 信号お よ び
cplllock 信号の ロ ジ ッ ク OR に よ っ て駆動す る 必要があ り ます。 詳細は、 「SDI アプ リ ケー
シ ョ ンの GTH PLL の使用例」 を参照 し て く だ さ い。
gth_gttxreset
出力
1
GTH ラ ッ パーの gttxreset ポー ト へ接続 さ れます。
gth_txresetdone
入力
1
GTH ラ ッ パーの txresetdone ポー ト へ接続 さ れます。
gth_txratedone
入力
1
GTH ラ ッ パーの txratedone ポー ト へ接続 さ れます。
gth_txuserrdy
出力
1
GTH ラ ッ パーの txuserrdy ポー ト へ接続 さ れます。
gth_txrate
出力
3
GTH ラ ッ パーの txrate ポー ト へ接続 さ れます。
gth_txsysclksel
出力
2
GTH TX の ク ロ ッ ク ソ ース は 2 つの PLL 間で動的に切 り 替え ら れ る 必要があ る ため、 こ
のポー ト は GTH ラ ッ パーの txsysclksel ポー ト へ接続 さ れます。
注記 :
1.
SMPTE コ アが RX EDH プ ロ セ ッ サな し で生成 さ れ る と ( こ のオプシ ョ ンは SDI コ アの GUI で選択可能)、 こ の コ アに EDH プ ロ セ ッ サに関連す
る RX ポー ト はあ り ません。 RX EDH プ ロ セ ッ サが SDI コ アに含ま れていない場合、 SDI ラ ッ パー フ ァ イ ルの v7gth_sdi_rxtx_wrapper.v
には RX EDH プ ロ セ ッ サ を サポー ト す る ためのポー ト がすべて含ま れてい る ため、 こ の フ ァ イ ルを使用す る こ と はで き ま せん。 代わ り に、 SDI
ラ ッ パー フ ァ イ ルの v7gth_sdi_rxtx_noedh_wrapper.v を使用 し て く だ さ い。
表 2 に、 SDI ラ ッ パーへ適用で き る パ ラ メ ー タ ーを示 し ます。
表 2 : SDI ラ ッ パーのパラ メ ー タ ー リ ス ト
名前
FXDCLK_FREQ
DRPCLK_PERIOD
PLLLOCK_TIMEOUT_PERIOD
RESET_TIMEOUT_PERIOD
タ イプ
デ フ ォル ト
整数
27,000,000
整数
整数
整数
37
説明
SDI ラ ッ パーの clk ポー ト の固定周波数 ク ロ ッ ク を指定 (Hz) し ます。こ
の ク ロ ッ ク の公称周波数は、 タ イ ミ ン グ を満たすため、 こ の ク ロ ッ ク に
依存する 制御モジ ュ ールが正 し く 動作する よ う に適切に指定 し ます。
GTH ラ ッ パーの drpclk ポー ト お よ び SDI ラ ッ パーの gth_drpclk ポー
ト を駆動 し てい る ク ロ ッ ク の周期 (ns) を指定 し ます。非整数値を最 も 近
い整数に丸め ます。 こ の公称 ク ロ ッ ク 周期は、 制御モジ ュ ールが こ の ク
ロ ッ ク の周期に基づいて GTH 初期化シーケ ン ス中に遅延を生成で き る
よ う に適切に指定 し ます。
2,000,000
PLL ロ ッ ク タ イ ム ア ウ ト 時間の長 さ (ns) を指定 し ます。 リ セ ッ ト 後に
PLL が lock 信号 を こ の 時間内 に ア サ ー ト し な か っ た 場合、 制御 モ
ジ ュ ールが中断 し て PLL リ セ ッ ト シーケ ン ス を再実行 し ます。 デフ ォ
ル ト 値は、 2ms に相当 し ます。
500,000
GTH ト ラ ン シーバー リ セ ッ ト タ イ ム ア ウ ト 時間の長 さ (ns) を指定 し
ま す。 リ セ ッ ト 後 に GTH ト ラ ン シ ー バ ー が rxresetdone ま た は
txresetdone を こ の時間内にアサー ト し なか っ た場合、制御モジ ュ ールが
中断 し て GTH ト ラ ン シーバー リ セ ッ ト シーケ ン ス を再実行 し ます。デ
フ ォ ル ト 値は、 500μs に相当 し ます。
PLL お よ び GTH ト ラ ン シーバーの リ セ ッ ト シーケ ン ス実行中に使用
TIMEOUT_CNTR_BITWIDTH
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
整数
16
さ れ る タ イ ム ア ウ ト カ ウ ン タ ーの ビ ッ ト 幅を指定 し ま す。 こ の カ ウ ン
タ ーのビ ッ ト 幅は、 DRPCLK_PERIOD で指定 し た ク ロ ッ ク 周期に基づ
いて
PLLLOCK_TIMEOUT_PERIOD
および
RESET_TIMEOUT_PERIOD で設定 し た タ イ ム ア ウ ト の最大値ま でカ
ウ ン ト ア ッ プで き る 値にす る 必要が あ り ま す。 た と えばデフ ォ ル ト 値
(16 ビ ッ ト ) は、 DRPCLK_PERIOD がデフ ォ ル ト 値 37 の と き の最長約
2.4ms の タ イ ム ア ウ ト 時間に対応で き る 十分 な 長 さ で あ り 、 そ れ は
PLLOCK_TIMEOUT_PERIOD お よ び RESET_TIMEOUT_PERIOD
の両デフ ォ ル ト 値 よ り も 大 き な値です。
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45
Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 2 : SDI ラ ッ パーのパラ メ ー タ ー リ ス ト (続き )
名前
タ イプ
デ フ ォル ト
説明
リ ト ラ イ カ ウ ン タ ーのビ ッ ト 幅を指定 し ます。 リ ト ラ イ カ ウ ン タ ーは、
GTH RX ま たは TX の初期化シーケ ン ス、 リ セ ッ ト シーケ ン ス、 あ る
いは GTH ト ラ ン シーバーの txrate ま たは txsysclksel ポー ト の動的な変
RETRY_CNTR_BITWIDTH
TX_CLK0_QPLL
更を完了する ために使用 さ れ る リ ト ラ イ サ イ ク ル数を カ ウ ン ト し ます。
リ ト ラ イ カ ウ ン タ ーがすべて 1 の最大値に到達する と 、シーケ ン ス にエ
ラ ーが発生 し た と みな さ れます。 こ のため、 こ のパ ラ メ ー タ ーでは、 制
御モ ジ ュ ールが シーケ ン ス を 中断す る 前に実行可能な リ ト ラ イ 数 を指
定 し ます。 デフ ォ ル ト 値 8 では、 255 リ ト ラ イ サ イ ク ルが可能です。
整数
8
整数
1
tx_m ポー ト が Low の と き に QPLL が GTH TX へのシ リ アル ク ロ ッ ク
ソ ース であ る 場合、こ のパ ラ メ ー タ ーの値を 1 に指定 し ます。tx_m ポー
ト が Low の と き に CPLL が GTH TX へのシ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース で
あ る 場合、 こ のパ ラ メ ー タ ーの値を 0 に指定 し ます。
TX_CLK1_QPLL
整数
0
tx_m ポー ト が High の と き に QPLL が GTH TX へのシ リ アル ク ロ ッ
ク ソ ース であ る 場合、 こ のパ ラ メ ー タ ーの値を 1 に指定 し ます。 tx_m
ポー ト が High の と き に CPLL が GTH TX へのシ リ アル ク ロ ッ ク ソ ー
ス であ る 場合、 こ のパ ラ メ ー タ ーの値を 0 に指定 し ます。
RX_CLK_QPLL
整数
1
QPLL が GTH RX へのシ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース であ る 場合、 こ のパ ラ
メ ー タ ーの値 を 1 に指定 し ま す。 CPLL が GTH RX へのシ リ アル ク
ロ ッ ク ソ ース であ る 場合、 こ のパ ラ メ ー タ ーの値を 0 に指定 し ます。
GTH TX シ リ ア ル ク ロ ッ ク ソ ー ス の 動的 な 切 り 替 え が 必要 な 場合 に、 TX_CLK0_QPLL お よ び
TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーを SDI ラ ッ パーの tx_m ポー ト と 組み合わせて使用 し て GTH ト ラ ン
シーバーの txsysclksel ポー ト を制御 し ます。 txsysclksel ポー ト は、 CPLL を選択す る と き は 2’b00 値
で駆動 し 、 QPLL を選択す る と き は 2’b11 で駆動 し ます。 tx_m が Low の と き 、 TX_CLK0_QPLL が 0
の場合は txsysclksel を 2’b00 で駆動 し ま す。 た だ し 、 TX_CLK0_QPLL が 1 の場合は txsysclksel を
2’b11 値で駆動 し ます。 同様に、 TX_CLK1_QPLL に よ っ て、 tx_m が High の と き の txsysclksel を駆
動す る 値を決定 し ます。
ま た、 TX_CLK0_QPLL お よ び TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーを使用 し て TX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周
期の値 も 決定 し ます。 TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース が QPLL ま たは CPLL かに よ っ て分周期の値が異
な り ます。 TX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器は、 TX を実行 し てい る SDI モー ド に よ っ て も 異な り ます。
RX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース が QPLL ま たは CPLL かに よ っ て、 RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ーを使
用 し てシ リ アル ク ロ ッ ク 分周器の値を決定 し ます。 RX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器は、 RX を実行 し てい
る SDI モー ド に よ っ て も 異な り ます。
TX_CLK0_QPLL お よ び TX_CLK1_QPLL パ ラ メ ー タ ーは固定で、動的に変更す る こ と はで き ません。
TX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ース が動的に切 り 替え ら れ る よ う に、TX には 2 つのパ ラ メ ー タ ーがあ り ます。
RX_CLK_QPLL パ ラ メ ー タ ー も 固定ですが、 SDI アプ リ ケーシ ョ ン では RX シ リ アル ク ロ ッ ク ソ ー
ス の動的な切 り 替えが不要なため、 こ のパ ラ メ ー タ ー し か指定 さ れません。
ビデオ伝送検出ポー ト
SDI コ アの RX 部分には SDI 転送フ ォーマ ッ ト 検出回路があ り ます。こ の回路は、SDI デー タ ス ト リ ー
ムにおけ る ビデオ転送の タ イ ミ ン グ を分析 し 、 受信 し てい る ビデオ フ ォーマ ッ ト を判断 し ます。 こ の回
路の動作は、 ST 352 ペ イ ロ ー ド ID パケ ッ ト の有無に依存 し ません。 こ の回路は、 画像フ ォーマ ッ ト で
はな く 転送フ ォーマ ッ ト を判断 し ます。 こ れ ら は通常同 じ ですが、 必ず し も そ う と は限 り ません。 た と
えば、 3G-SDI level B-DL で 1080p 50Hz の ビデオ転送が行われ る 場合、 実際の ビデオ転送は 1080i
50Hz と な り ます (転送は イ ン タ ーレース方式で、 画像はプ ロ グ レ ッ シブ方式)。
rx_t_family 出力ポー ト では、 SDI 信号の転送におけ る ビデオ フ ォーマ ッ ト フ ァ ミ リ を示す 4 ビ ッ ト の
コ ー ド を提供 し ます。 表 3 に、 こ の出力ポー ト のエン コ ー ド を示 し ます。 ま た転送検出ユニ ッ ト は、 SDI
転送の方式 ( イ ン タ ーレース ま たはプ ロ グ レ ッ シブ ) も 判断 し 、rx_t_scan 出力ポー ト へレ ポー ト し ます。
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表 3 : rx_t_family のエ ン コ ー ド
rx_t_family
転送ビデオ フ ォ ーマ ッ ト
アクテ ィ ブ ピク
セル
0000
SMPTE ST 274
1920 x 1080
0001
SMPTE ST 296
1280 x 720
0010
SMPTE 2048-2
2048 x 1080
0011
SMPTE 295
1920 x 1080
1000
NTSC
720 x 486
1001
PAL
720 x 576
1111
不明
-
その他
予約
-
転送検出回路は SDI 信号の転送レー ト も 判断 し ます。 rx_t_rate ポー ト は転送フ レーム レー ト を示 し ま
す (表 4 を参照)。 フ レーム レー ト のエン コ ー ド は、 SMPTE ST 352 ビデオ ペ イ ロ ー ド ID パケ ッ ト の
画像レー ト フ ィ ール ド で使用 さ れ る エン コ ー ド と 同 じ です。 ただ し 、 rx_t_rate は画像レー ト ではな く 、
転送フ レーム レ ー ト を示 し ま す。 rx_t_rate ポー ト の値は、 イ ン タ ーレ ー ス転送であ っ て も 常に フ レー
ム レー ト を示 し ます。
表 4 : rx_t_rate のエ ン コ ー ド
rx_t_rate
フ レーム レー ト
0000
なし
0010
23.98Hz
0011
24Hz
0100
47.95Hz
0101
25Hz
0110
29.97Hz
0111
30Hz
1000
48Hz
1001
50Hz
1010
59.94Hz
1011
60Hz
その他
予約
注記 : SDI RX が SDI 信号に ロ ッ ク し た後、 転送フ ォーマ ッ ト 検出回路が転送フ ォーマ ッ ト を認識す る
ま でには、 最大で 2 ビデオ フ レーム必要です。
SD-SDI RX EDH プ ロ セ ッ サ
SDI レ シーバーには、 SD-SDI モー ド での レ シーバー エ ラ ーを検出す る ために、 EDH プ ロ セ ッ サ を オ
プシ ョ ンで含め る こ と がで き ます。 EDH プ ロ セ ッ サは、 SD-SDI デー タ ス ト リ ーム内の EDH パケ ッ ト
を ア ッ プデー ト し ません。 エ ラ ーを レ ポー ト し 、 そ し て各 EDH パケ ッ ト か ら のエ ラ ー フ ラ グ を キ ャ プ
チ ャ し ます。
EDH プ ロ セ ッ サには、 エ ラ ーが あ る フ ィ ール ド の数を カ ウ ン ト す る 16 ビ ッ ト の カ ウ ン タ ーが あ り ま
す。 現在 の エ ラ ー 数 は、 SDI ラ ッ パ ー の rx_edh_errcnt ポ ー ト に 出 力 さ れ ま す。 カ ウ ン タ ー値 は、
rx_edh_clr_errcnt が High にアサー ト さ れ る と ク リ ア さ れます。 rx_edh_errcnt_en ポー ト を使用 し 、 こ
のカ ウ ン タ ーで カ ウ ン ト さ れ る エ ラ ーの種類を指定で き ま す。 こ のポー ト には、 16 個の異な る エ ラ ー
タ イ プ を有効/無効に設定する ための 16 ビ ッ ト があ り ます。 High に設定 さ れた ビ ッ ト に基づいて、 対応
す る エ ラ ー タ イ プがカ ウ ン タ ーでカ ウ ン ト さ れ る よ う にな り ま す。 Low に設定 さ れた ビ ッ ト は、 対応
す る エ ラ ー タ イ プ を無効に し ます。 同 じ フ ィ ール ド に複数のエ ラ ーあ る 場合、 EDH エ ラ ー カ ウ ン タ ー
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は 1 つ し か イ ン ク リ メ ン ト し ません。 表 5 に、 rx_edh_errcnt_en ポー ト のビ ッ ト のエン コ ー ド を示 し ま
す。
表 5 : rx_edh_errcnt_en のビ ッ ト
ビ ッ ト 番号
エラー
0
ANC EDH エ ラ ー (1)
1
ANC EDA エ ラ ー (1)
2
ANC IDH エ ラ ー (1)
3
ANC IDA エ ラ ー (1)
4
ANC UES エ ラ ー (1)
5
FF EDH エ ラ ー (2)
6
FF EDA エ ラ ー (2)
7
FF IDH エ ラ ー (2)
8
FF IDA エ ラ ー (2)
9
FF UES エ ラ ー (2)
10
AP EDH エ ラ ー (3)
11
AP EDA エ ラ ー (3)
12
AP IDH エ ラ ー (3)
13
AP IDA エ ラ ー (3)
14
AP UES エ ラ ー (3)
15
EDH パケ ッ ト チ ェ ッ ク サム エ ラ ー (4)
注記 :
1.
2.
3.
4.
ANC エ ラ ーは補助デー タ パケ ッ ト 内のエ ラ ーを示 し ます。
FF エ ラ ーはフル フ ィ ール ド (Full Field) CRC で検出 さ れ る エ ラ ーを示 し ます。
AP エ ラ ーはア ク テ ィ ブ画像 (Active Picture) CRC で検出 さ れ る エ ラ ーを示 し ます。
EDH パケ ッ ト チ ェ ッ ク サム エ ラ ーは、 EDH パケ ッ ト 内でチ ェ ッ ク サム エ ラ ーが生 じ
た こ と を示 し ます。
ANC、 FF、 AP それぞれのエ ラ ー条件には、 5 つの個々のエ ラ ー フ ラ グがあ り ます。 こ れ ら の フ ラ グが
High にアサー ト さ れ る こ と で、 エ ラ ー条件を示 し ます。 EDH パケ ッ ト の EDH、 EDA、 IDH、 IDA、 お
よ び UES エ ラ ー フ ラ グの詳細は、 SMPTE RP 165 の資料 [参照 5] を参照 し て く だ さ い。
•
•
EDH エ ラ ー : EDH プ ロ セ ッ サがフ ィ ール ド で CRC エ ラ ー (ANC パケ ッ ト のチ ェ ッ ク サム エ ラ ー )
を検出する と 、 こ のエ ラ ー条件が生 じ ます。 た と えば、 FF EDH エ ラ ー フ ラ グは、 フル フ ィ ール ド
CRC でエ ラ ーが検出 し た こ と を示 し ます。
EDA エ ラ ー : 受信 し た EDH パケ ッ ト の EDA ま たは EDH フ ラ グがアサー ト さ れ る と 、 こ のエ
•
•
IDH エ ラ ー : こ のエ ラ ー条件は、 RX EDH プ ロ セ ッ サでサポー ト さ れてい ません。
IDA エ ラ ー : 受信 し た EDH パケ ッ ト の IDA ま たは IDH フ ラ グがアサー ト さ れ る と 、 こ のエ ラ ー
•
UES エ ラ ー : 受信 し た EDH パケ ッ ト の UES フ ラ グがアサー ト さ れ る と 、 こ のエ ラ ー条件が生 じ
ラ ー条件が生 じ ます。
条件が生 じ ます。
ます。
エ ラ ー カ ウ ン タ ーが有効の場合、 こ れ ら が カ ウ ン ト さ れ る のに加え て、 検出 さ れた ANC EDH、 AP
EDH、 お よ び FF EDH エ ラ ー も rx_edh_anc、 rx_edh_ap、 お よ び rx_edh_ff ポー ト のそれぞれのアサー
ト に よ っ て示 さ れます。 つま り 、 rx_edh_anc ポー ト は、 補助デー タ パケ ッ ト にチ ェ ッ ク サム エ ラ ーが
検出 さ れ る と アサー ト さ れます。 rx_edh_ap ポー ト は、 計算 さ れた ア ク テ ィ ブ画像 CRC が EDH パケ ッ
ト 内の AP CRC と 一致 し ていない場合にアサー ト さ れます。 そ し て、 rx_edh_ff ポー ト は、 計算 さ れた
フル フ ィ ール ド CRC が EDH パケ ッ ト 内の FF CRC と 一致 し ていない場合にアサー ト さ れます。
RX EDH プ ロ セ ッ サ も 、 EDH パ ケ ッ ト か ら の ANC、 AP、 お よ び FF フ ラ グ を rx_edh_anc_flags、
rx_edh_ap_flags、 お よ び rx_edh_ff_flags ポー ト にそれぞれ出力 し ます。 こ れ ら の出力ポー ト では、 最
後に受信 し た EDH パケ ッ ト で生 じ た フ ラ グ を正確に反映 し ます。 し たがっ て、 こ れ ら は、 エ ラ ー カ ウ
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ン タ ーを イ ン ク リ メ ン ト す る ための検出 さ れたエ ラ ーや rx_edh_anc、rx_edh_ap、お よ び rx_edh_ff ポー
ト の出力 と は異な り ま す。 た と えば、 rx_edh_ap_flags ポー ト の EDH フ ラ グ ( ビ ッ ト 0) は、 最後に受
信 し た EDH パケ ッ ト で AP EDH フ ラ グがセ ッ ト さ れた こ と を示 し ますが、 rx_edh_ap ポー ト は、 EDH
プ ロ セ ッ サで ロ ーカルに計算 さ れた ア ク テ ィ ブ画像 CRC が EDH パケ ッ ト の AP CRC と 一致 し ていな
い こ と を示 し ま す。 rx_edh_anc_flags、 rx_edh_ap_flags、 お よ び rx_edh_ff_flags ポー ト はそれぞれ 5
ビ ッ ト 幅です。 こ れ ら 3つすべてのエン コ ー ド は同 じ です (表 6 を参照)。
表 6 : Encoding of rx_edh_anc_flags、
rx_edh_ap_flags、 お よび rx_edh_ff_flags ポー ト のエ ン コ ー ド
ビ ッ ト 番号
フ ラグ
0
EDH
1
EDA
2
IDH
3
IDA
4
UES
ま た、 RX EDH プ ロ セ ッ サは、 EDH パケ ッ ト の フ ォーマ ッ ト や内容に応 じ て 4 つのエ ラ ー フ ラ グ を生
成 し ます。 こ れ ら のエ ラ ー フ ラ グは、 rx_edh_packet_flags ポー ト に出力 さ れ ます。 表 7 に、 こ のポー
ト のエン コ ー ド を示 し ます。
表 7 : rx_edh_packet_flags ポー ト のエ ン コ ー ド
ビ ッ ト 番号
エラー
0
EDH パケ ッ ト を確認で き ない
1
EDH パケ ッ ト のユーザー デー タ ワー ド にパ リ テ ィ エ ラ ーがあ る
2
EDH パケ ッ ト にチ ェ ッ ク サム エ ラ ーがあ る
3
EDH パケ ッ ト に フ ォーマ ッ ト エ ラ ーがあ る
(無効なデー タ 数な ど )
GTH の初期化 と リ セ ッ ト 、 および変更シーケ ン スのエ ラ ー コ ー ド
GTH RX の初期化シーケ ン ス ま たは リ セ ッ ト シーケ ン ス、 あ る いは RX SDI モー ド の動的変更を実行
中 に エ ラ ー が 発 生す る と 、 rx_change_fail ポ ー ト が High に ア サ ー ト さ れ て エ ラ ー コ ー ド が
rx_change_fail_code ポー ト に出力 さ れ ます。 各シーケ ン ス は、 リ ト ラ イ カ ウ ン タ ーで許容 さ れ る 最大
回 数 ま で 再 実 行 さ れ る と エ ラ ー で 終 了 し ま す。 リ ト ラ イ 可 能 な 最 大 回 数 は、
RETRY_CNTR_BITWIDTH パ ラ メ ー タ ーま たはジ ェ ネ リ ッ ク で指定 し た リ ト ラ イ カ ウ ン タ ーの ビ ッ
ト 幅で制御 さ れます。 リ ト ラ イ の回数は次の式で求め ら れます。
リ ト ラ イ = 2RETRY_CNTR_BITWIDTH – 1
表 8 に、 rx_change_fail ポー ト のエン コ ー ド を示 し ます。
表 8 : rx_change_fail_code ポー ト のエ ン コ ー ド
コー ド
説明
0
PLL が許容時間内に基準 ク ロ ッ ク へ ロ ッ ク で き なか っ た、 ま たは GTH ト ラ ン シーバーが
gtrxrese 後の許容時間内に rxresetdone を アサー ト で き なか っ た こ と を示 し ます。
1
DRP が常時ビ ジー状態であ っ たため、 DRP アービ タ が gtrxreset シーケ ン ス を実行する た
めに DRP の制御を GTH ラ ッ パーの gtrxreset ス テー ト マシ ンへ移す こ と がで き なかっ た
こ と を示 し ます。 こ の よ う なエ ラ ーは、 a7gth_sdi_drp_control モジ ュ ールに DRP の使用
を中断 さ せない問題があ る と き にのみ発生 し ます。
2
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RX SDI モー ド の変更シーケ ン ス が開始 さ れ る 場合は、 v7gth_sdi_drp_control モジ ュ ール
が DRP アービ タ か ら DRP を要求 し てそのシーケ ン ス に着手 し ます。 DRP 要求が リ ト ラ
イ を含む許容時間内に許可 さ れなか っ た場合、 こ のエ ラ ー コ ー ド でシーケ ン ス にエ ラ ーが
発生 し ます。
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Virtex-7 に SDI イ ン タ ー フ ェ イ ス を実装
表 8 : rx_change_fail_code ポー ト のエ ン コ ー ド (続き )
コー ド
説明
3
GTH ト ラ ン シーバーの RXCDR_CFG 属性を変更する こ と が必要 と な る RX SDI モー ド の
変更が要求 さ れ る と 、 v7gth_sdi_drp_control モジ ュ ールが こ の属性を変更する ために一連
の DRP 書 き 込みサ イ ク ルを実行 し よ う と し ます。 こ れ ら 書 き 込みサ イ ク ルのいずれかが、
drprdy ポー ト を アサー ト し て GTH ト ラ ン シーバーに よ っ て許容時間内に肯定応答 さ れな
い場合は、 シーケ ン ス全体を中止 し 、 許容 さ れ る 最大回数ま で再実行 し ます。 リ ト ラ イ が
最大回数ま で再実行 さ れた後に RXCDR_CFG 属性が正 し く 変更 さ れなか っ た場合、 こ の
エ ラ ー コ ー ド がアサー ト さ れます。
4
RX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を変更す る こ と が必要 と な る RX SDI モー ド の変更が要求 さ
れ る と 、 v7gth_sdi_drp_control モジ ュ ールが こ のシ リ アル ク ロ ッ ク 分周器を変更す る た
めに DRP 読みだ し サ イ ク ルを実行 し た後に DRP 書き 込みサ イ ク ルを実行 し ます。 こ れ ら
DRP サ イ ク ルのど ち ら かが、 drprdy ポー ト を アサー ト し て GTH ト ラ ン シーバーに よ っ て
許容時間内に肯定応答 さ れない場合は、 シーケ ン ス全体を中止 し 、 許容 さ れ る 最大回数ま
で再実行 し ます。 リ ト ラ イ が最大回数ま で再実行 さ れた後にシ リ アル ク ロ ッ ク 分周器が正
し く 変更 さ れなか っ た場合、 こ のエ ラ ー コ ー ド がアサー ト さ れます。
5
RXCDR_CFG 属性、 RX シ リ アル ク ロ ッ ク 分周期、 お よ び/ ま たは GTH ト ラ ン シーバー
の rxcdrhold ポー ト を動的に変更 し た後、 gtrxreset を アサー ト し て v7gth_sdi_drp_control
モジ ュ ールが GTH RX を リ セ ッ ト し ます。 GTH ト ラ ン シーバーが リ ト ラ イ を含む許容時
間内に gtrxreset の要求に応 じ なか っ た場合、 こ のエ ラ ー コ ー ド がアサー ト さ れます。
6
予約
7
予約
rx_change_fail ポー ト を High に遷移 さ せ る シーケ ン ス エ ラ ーが原因で、 SDI ラ ッ パーの GTH RX 制
御 ロ ジ ッ ク がエ ラ ーで停止 し ます。 それで も 、 GTH RX は SDI 信号を受信す る か も し れ ませんが、 こ
れ ま で どお り に SDI モー ド が動的に切 り 替え ら れな く な り ま す。 こ の よ う なエ ラ ー状態を解決す る に
は、 rx_gth_full_reset を High にアサー ト し て GTH RX を完全に リ セ ッ ト する 必要があ り ます。 繰 り 返
し 発生す る エ ラ ーは、 アプ リ ケーシ ョ ンのデザ イ ンに問題があ る と 考え ら れます。
GTH TX の初期化シーケ ン ス ま たは リ セ ッ ト シーケ ン ス の実行中、 あ る いは GTH ト ラ ン シーバーの
txrate ま たは txsysclksel ポー ト を動的に変更 し てい る と き にエ ラ ーが発生する と 、 tx_change_fail ポー
ト が High にアサー ト さ れてエ ラ ー コ ー ド が rx_change_fail ポー ト に出力 さ れ ま す。 RX 側 と 同様に、
に、
リ ト ラ イ 可 能 な 最 大 回数再実行 さ れ た 後 に の み シ ー ケ ン ス に エ ラ ー が 発生 し ま す。 表 9
tx_change_fail_code ポー ト のエン コ ー ド を示 し ます。
表 9 : tx_change_fail_code ポー ト のエ ン コ ー ド
値
説明
0
予約
1
フル リ セ ッ ト シーケ ン ス ま たは GTH 初期化シーケ ン ス の実行中、 GTH TX にシ リ アル
ク ロ ッ ク を供給す る PLL が リ セ ッ ト 後 リ ト ラ イ を含む許容時間内に lock 信号を アサー
ト で き なか っ た こ と を示 し ます。
2
tx_gth_full_reset ま たは tx_gth_reset ポー ト のアサー ト に よ っ て ア プ リ ケーシ ョ ン で要
求 さ れた GTH ト ラ ン シーバーの初期化シーケ ン ス、 GTH ト ラ ン シーバーの フル リ セ ッ
ト シーケ ン ス、 ま たは gttxreset シーケ ン ス を実行中、 GTH ト ラ ン シーバーが gttxreset
のア サー ト 後 リ ト ラ イ を含む許容時間内に txresetdone 信号を ネゲー ト で き なか っ た こ
と を示 し ます。GTH ト ラ ン シーバーが リ セ ッ ト シーケ ン ス を開始で き なか っ た こ と を示
し ます。
3
tx_gth_full_reset ま たは tx_gth_reset ポー ト のアサー ト に よ っ て ア プ リ ケーシ ョ ン で要
求 さ れた GTH 初期化シーケ ン ス、GTH フル リ セ ッ ト シーケ ン ス、ま たは gttxreset シー
ケ ン ス を 実行中、 GTH ト ラ ン シ ーバー が gttxreset 後 リ ト ラ イ を 含む許容時間内 に
txresetdone 信号を アサー ト で き なか っ た こ と を示 し ます。GTH ト ラ ン シーバーが リ セ ッ
ト シーケ ン ス を完了で き なかっ た こ と を示 し ます。
4
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GTH ト ラ ン シーバーが、 リ ト ラ イ を含む許容時間内に txratedone 出力を アサー ト し て
txrate が問題な く 完了 し た こ と を示す こ と がで き なか っ た こ と を示 し ます。
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50
SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
表 9 : tx_change_fail_code ポー ト のエ ン コ ー ド (続き )
値
説明
5
アプ リ ケーシ ョ ンが、 SDI ラ ッ パーの tx_m 入力を変更 し て txsysclksel の動的な変更を
要求す る 場合、 txsysclksel の変更前に gttxreset がアサー ト さ れ ます。 GTH が リ ト ラ イ
を 含む許容時間内に gttxreset の ア サー ト に応 じ て txresetdone 出力 を ネ ゲー ト で き な
か っ た場合、 こ のエ ラ ー コ ー ド で txsysclksel 変更シーケ ン ス にエ ラ ーが発生 し ます。
6
txsysclksel の動的変更実行中に gttxreset がアサー ト さ れます。 txsysclksel が変更 さ れ る
と 、 gttxreset がネゲー ト さ れます。 GTH ト ラ ン シーバーが、 gttxreset のネゲー ト 後 リ ト
ラ イ を含む許容時間内に txresetdone 出力を アサー ト で き なかっ た場合、こ のエ ラ ー コ ー
ド で txsysclksel 変更シーケ ン ス にエ ラ ーが発生 し ます。
7
予約
SDI の タ イ ミ ン グ制約
SDI ラ ッ パーお よ び SDI コ アについては、 ク ロ ッ ク の周期にのみ制約を適用す る 必要があ り ます。 こ こ
でい う ク ロ ッ ク と は、 SDI ラ ッ パーの clk、 rx_usrclk、 tx_usrclk、 お よ び gth_drpclk ポー ト へ適用 さ れ
る ク ロ ッ ク です。
rx_usrclk お よ び tx_userclk ク ロ ッ ク は通常 148.5MHz に制約 さ れ、 150MHz に繰 り 上げ ら れ る こ と も
あ り ます。
特記のない限 り 、 Vivado ツールではすべての ク ロ ッ ク に関連性があ る と さ れます。 SDI ラ ッ パーの さ ま
ざ ま な ク ロ ッ ク には一般に関連性がないため、 こ れ ら の ク ロ ッ ク に関連性がない と い う こ と を指定す る
制約が必要です。
こ れ ら の制約の設定例は、 こ こ で提供す る SDI デモン ス ト レーシ ョ ン例の タ イ ミ ン グ制約フ ァ イ ルを参
照 し て く だ さ い。
SDI デモ ン ス ト
レーシ ョ ンの例
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 2 つの SDI デモン ス ト レーシ ョ ン アプ リ ケーシ ョ ン を紹介 し ます。
こ れ ら のデモ ン ス ト レーシ ョ ン の ソ ー ス コ ー ド は Verilog のみで提供 し てい ます。 Vivado ツールを使
用 し て、 こ れ ら のデモ ン ス ト レ ーシ ョ ン を 構築す る 手順につい て は、 ソ ー ス コ ー ド が含 ま れて い る
xapp1187.zip フ ァ イ ル内の readme.txt フ ァ イ ルをお読み く だ さ い。 生成済みの FPGA コ ン フ ィ
ギ ュ レ ーシ ョ ン フ ァ イ ル も 両デモ ン ス ト レ ーシ ョ ン で提供 さ れてお り 、 Virtex-7 FPGA VC709 評価
社製
ボ ー ド に ロ ー ド で き ま す。 こ れ ら の デ モ ン ス ト レ ー シ ョ ン を 実行す る に は、 Inrevium
TB-FMCH-3GSDI2A FMC が必要です。こ れを VC709 ボー ド の FMC コ ネ ク タ へ接続する こ と で、SDI
ケーブル ド ラ イ バー と SDI ケーブル イ コ ラ イ ザーが提供 さ れ ま す。 ま た こ の FMC は、 GTH ト ラ ン
シーバーの基準 ク ロ ッ ク と し て使用 さ れ る SDI 特有の ク ロ ッ ク ソ ース も 提供 し ます。
ク ワ ッ ド SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ン
こ のデモ アプ リ ケーシ ョ ンには、4 つの SDI RX イ ン タ ーフ ェ イ ス と 4 つの SDI TX イ ン タ ーフ ェ イ ス
があ り 、こ れ ら はすべて独立 し てい ます。こ のアプ リ ケーシ ョ ンで使用す る 4 つの GTH ト ラ ン シーバー
はすべて同 じ GTH ク ワ ッ ド にあ り ます。
各 SDI TX は、 ビ デオ パ タ ーン ジ ェ ネ レ ー タ ーで駆動 さ れ ま す。 各 SDI TX の SDI モー ド 、 ビ デオ
フ ォーマ ッ ト 、 お よ びビデオ パ タ ーンは、 ChipScope™ Pro Analyzer の VIO ウ ィ ン ド ウ で個別に選択
で き ます。 各 SDI RX の ス テー タ スは、 ChipScope Pro Analyzer の VIO ウ イ ン ド ウ でモニ タ ーで き ま
す。 ま た、 各 SDI RX で受信 し た ビデオ デー タ は、 ChipScope Pro Analyzer の ILA ウ ィ ン ド ウ に表示
で き ます。
ChipScope Pro Analyzer の代わ り に Vivado ロ ジ ッ ク 解析を使用 し てデモン ス ト レーシ ョ ン を制御お よ
び監視で き ますが、ChipScope Pro Analyzer の方が SDI デモン ス ト レーシ ョ ンに よ り 対応 し たユーザー
イ ン タ ーフ ェ イ ス が提供 さ れます。 し たがっ て、 ChipScope Pro Analyzer の使用を推奨 し てお り 、 こ の
アプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供 さ れ る 手順は ChipScope Pro Analyzer にのみ対応 し てい ます。 アプ リ
ケーシ ョ ンは ChipScope Pro Analyzer ま たは Vivado ロ ジ ッ ク 解析のいずれか を使用 し て構築可能で、
こ れ ら の両ツールでデモ を構築す る 手順が readme.txt フ ァ イ ルに含ま れてい ます。 xapp1187.zip
フ ァ イ ルに含まれ る FPGA コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ァ イ ルは ChipScope Pro Analyzer 向けに構築 さ
れてい ます。
Inrevium 社製 SDI FMC ボー ド には、 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス用の コ ネ ク タ が 6 つあ り ます。 CH0-RX お
よ び CH0-TX と 表示 さ れてい る コ ネ ク タ は、 最初の SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス の SDI RX と TX コ ネ ク タ
で、 CH1-RX お よ び CH1-TX と 表示 さ れてい る コ ネ ク タ は 2 番目の SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス の SDI RX
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
お よ び TX コ ネ ク タ です。3 番目 と 4 番目の SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス にはそれぞれに コ ネ ク タ が 1 つ し か
な く 、 CH2 お よ び CH3 と 表示 さ れてい ます。 こ れ ら は双方向 イ ン タ ーフ ェ イ ス と な り ます。 ChipScope
Pro Analyzer の TX2 VIO ビ ュ ーお よ び TX3 VIO ビ ュ ーには、 双方向 イ ン タ ーフ ェ イ ス の入出力方向
を制御す る ボ タ ンが 1 つずつあ り ます。
図 20 のデモン ス ト レーシ ョ ン ブ ロ ッ ク 図では、 ク ワ ッ ド の最初の GTH ト ラ ン シーバーへ接続 さ れ る
SDI チ ャ ネル 0 を示 し てい ます。 CH0 SDI ラ ッ パーは QPLL マ ス タ ーであ り 、 Inrevium FMC に双方
向 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス が備わ る よ う QPLL、 CH2、 お よ び CH3 の リ セ ッ ト を行い ますが、 こ のデモ
ン ス ト レーシ ョ ンでは 4 つの SDI チ ャ ネルは CH0 SDI ラ ッ パーを除いてすべて同 じ です。
X-Ref Target - Figure 20
%8)*
0+]
%8)*
GUSFON
W[RXWFON
0+]
W[BYLGHRBDB\BLQ
W[XVUFON
,%8)'6B
*7(
JWKBGUSFON
FON
W[XVUFON
43//
W[BYLGHRBDBFBLQ
W[BOLQHBD
0+]
W[BXVUFON
,%8)'6B
*7(
&3//
7;93,''DWD
W[BPRGH
JWKBW[V\VFONVHO
W[V\VFONVHO
'LYLGHU
W[BFH
W[UDWH
JWKBW[UDWH
9LGHR
3DWWHUQ
*HQHUDWRU
V
93,
'
*HQ
9,
2
&ORFN
(QDEOH
*HQHUDWRU
6',:UDSSHU
W[S
6',2XW
W[Q
7;
W[GDWD
JWKBW[GDWD
5;(UURUV
5;6WDWXV
5;93,'
'LYLGHU
5;9LGHR7LPLQJ
U[S
6',,Q
&DEOH(4
U[Q
5;
U[GDWD
JWKBU[GDWD
U[BGVD
U[BGVD
*7+5HVHWV
*7+6WDWXV
*7+5HVHWV U[BGVE
*7+6WDWXV U[BGVE
'53
*7+:UDSSHU
9,
2
,/$
'53
%8)*
U[RXWFON
U[BXVUFON
U[XVUFON
U[XVUFON
YJWKBVGLBU[W[0RGXOH
;BB
図 20 : ク ワ ッ ド SDI のブ ロ ッ ク図
Inrevium SDI FMC ボー ド には 148.5MHz お よ び 148.5/1.001MHz のオシ レー タ ーがあ り 、 こ のデモン
ス ト レーシ ョ ン では各 ト ラ ン シーバーの QPLL お よ び CPLL に基準 ク ロ ッ ク を供給す る ためにそれぞ
れを使用 し てい ます。 148.5MHz の基準 ク ロ ッ ク は QPLL で使用 さ れ、 148.5/1.001MHz の基準 ク ロ ッ
ク は CPLL で使用 さ れます。 GTH ト ラ ン ス ミ ッ タ ーは、 すべての SDI ビ ッ ト レー ト に対応で き る よ う
に QPLL か ら のシ リ アル ク ロ ッ ク と CPLL か ら のシ リ アル ク ロ ッ ク を動的に動的に切 り 替え ます。
Inrevium のボー ド 上にあ る LMH1983 デバ イ ス は、 制御モジ ュ ールが必要 と す る DRP ク ロ ッ ク と 固定
周波数 ク ロ ッ ク に使用 さ れ る 27MHz ク ロ ッ ク を Virtex-7 FPGA に提供 し ます。
こ のデモン ス ト レーシ ョ ンでは、 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス を簡単に 4 回複製で き る よ う に、 1 つの SDI イ
ン タ ー フ ェ イ ス に対応す る SDI ラ ッ パー、 GTH ラ ッ パー、 ビデオ パ タ ーン ジ ェ ネ レ ー タ ー、 TX ク
ロ ッ ク イ ネーブル ジ ェ ネ レー タ ー、 ChipScope VIO/ILA モジ ュ ール、 そ し てその他の ロ ジ ッ ク を 1 つ
のモジ ュ ール (v7gth_sdi_rxtx) に含めてい ます。 こ のモジ ュ ールは、 デザ イ ン の最上位モジ ュ ールに 4
回 イ ン ス タ ン シエー ト さ れます。
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
ク ワ ッ ド SDI デモン ス ト レーシ ョ ンの実行に必要な も のは次の と お り です。
•
•
•
•
•
•
ザ イ リ ン ク ス の Virtex-7 FPGA VC709 評価キ ッ ト
Inrevium 社製 TB-FMCH-3GSDI2A SDI FMC
DIN 1.0/2.3 か ら BNC への コ ンバー タ ー ケーブル (TB-FMCH-3GSDI2A に付属)
SDI 信号 ソ ース
SDI 信号シ ン ク (SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーか ら の信号を表示す る ための波形モニ タ ーま たはその他の
デバ イ ス )
ChipScope Pro Analyzer を イ ン ス ト ール し た PC
Inrevium SDI FMC ボー ド は、 VC709 ボー ド 上の FMC コ ネ ク タ へ接続 し ます (図 20 を参照)。
X-Ref Target - Figure 21
86%&DEOH
IRU-7$*
6',&RQQHFWRUV
7%)0&+*6',$
9&%RDUG
;BB
図 21 : VC709 ボー ド と TB-FMCH-3GSDI2A ボー ド の接続
こ の デ モ ン ス ト レ ー シ ョ ン を 実行す る に は、 ChipScope Pro Analyzer が 必要 で す。 ChipScope Pro
Analyzer を使用 し て SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーを 制御 し た り 、 ス テー タ ス や SDI レ シーバーか ら の受信
デー タ を分析 し ます。 VC709 ボー ド は、 付属の USB JTAG ケーブルを用いて ChipScopePro Analyzer
を イ ン ス ト ール し た PC へ接続 し ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供する vc709_sdi_demo.bit と い う コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ァ
イ ルは、 ChipScope Pro Analyzer を使用す る VC709 ボー ド 上の Virtex-7 FPGA へ ロ ー ド し ます。 こ の
コ ン フ ィ ギ ュ レ ー シ ョ ン フ ァ イ ル を FPGA へ ロ ー ド し た 後、 ChipScope Pro Analyzer で
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
vc709_sdi_demo.cpj と い う ChipScope Analyzer のプ ロ ジ ェ ク ト フ ァ イ ルを開いて く だ さ い。 こ の
プ ロ ジ ェ ク ト フ ァ イ ルを開 く と 、 図 22 の よ う な画面が表示 さ れ ま す。 9 つの VIO ビ ュ ーがあ り 、 各
RX お よ び TX を示すビ ュ ーが 1 つずつ (合計 8 つ)、 そ し て PLL の ロ ッ ク ス テー タ ス を示すビ ュ ーが
1 つです。 ま た、 4 つの ILA 波形ビ ュ ーがあ り 、 それぞれがデモン ス ト レーシ ョ ンの各レ シーバーを示
し てい ます (図 22 の 「Minimized (最小化)」 を参照)。 ChipScope Pro プ ロ ジ ェ ク ト を開いて も 、 PLL ス
テー タ ス VIO が表示 さ れない こ と があ り ます。 こ の ビ ュ ーは、 ChipScope Pro Analyzer ウ ィ ン ド ウ の
右上にあ る [Project] パネルで [UNIT:0 MyVIO0] を ク リ ッ ク す る と 開 き ます。
X-Ref Target - Figure 22
7;9,2 5;9,2
7;9,2 5;9,2
7;9,2 5;9,2
7;9,2 5;9,2
3//6WDWXV
9,2
;BB
図 22 : ChipScopePro Analyzer と ク ワ ッ ド SDI プ ロ ジ ェ ク ト
SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーで生成 さ れ る 信号を観察する ために、SDI 波形モニ タ ーま たはその他の SDI デバ
イ ス を SDI TX の出力へ接続 し ま す。 ま たは逆に、 ケーブルを用いて SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーの出力を
Inrevium FMC の SDI 入力の 1 つに接続す る こ と がで き ます。 Inrevium SDI FMC ボー ド の SDI コ ネ
ク タ は、 標準 BNC コ ネ ク タ ではないため、 こ れ ら の DIN 1.0/2.3 コ ネ ク タ を標準 BNC コ ネ ク タ へ接続
す る にはア ダプ タ ー ケーブルが必要です。
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
各 SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーには VIO 制御ビ ュ ーが 1 つあ り ます。 図 23 に TX2 の VIO 制御ビ ュ ーを示
し ます。
X-Ref Target - Figure 23
7;&KDQJH'RQH6WDWXV
7;&KDQJH)DLO6WDWXV
7;&KDQJH)DLOXUH&RGH
7;5(6(7'21(6WDWXV
7;%LW5DWH7RJJOH%XWWRQ
7;9LGHR)RUPDW6HOHFWLRQ
7;7HVW3DWWHUQ6HOHFWLRQ
7;6',0RGH6HOHFWLRQ
7;2XWSXW(QDEOH
7;*73)XOO5HVHW%XWWRQ
7;*735HVHW%XWWRQ
;BB
図 23 : ク ワ ッ ド SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの TX VIO 制御ビ ュ ー
TX VIO ビ ュ ーにあ る 最初の 3 つのア イ テ ムは、 それぞれ最後に実行 さ れた GTH TX 初期化シーケ ン
ス ま た は動的変更シー ケ ン ス の ス テー タ ス を 示 し ま す。 最後の シー ケ ン ス が正常に完了 し た場合は、
[Change Done] イ ン ジ ケー タ ーが緑色にな り ます。シーケ ン ス にエ ラ ーが発生 し た場合は、[Change Fail]
イ ン ジ ケー タ ーが赤色にな り 、 [Change Failure Code] にエ ラ ーの原因が示 さ れます (表 9 を参照)。
TXRESETDONE イ ン ジ ケー タ ーは、 GTH ト ラ ン シーバーの TXRESETDONE 信号の ス テー タ ス を示
し ます。 通常の動作中は、 こ の イ ン ジ ケー タ ーは緑色です。
表 10 に示す よ う に、 TX の [Bit Rate]、 [Video Format] お よ び [SDI Mode] の組み合わせに よ っ て、 SDI
ト ラ ン ス ミ ッ タ ーで生成 さ れ る SDI 信号の フ ォーマ ッ ト を選択 し ます。
表 10 : ク ワ ッ ド SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの TX ビデオ フ ォ ーマ ッ ト の選択
TX のビデオ
フ ォ ーマ ッ ト
HD-SDI (SDI モー ド = 0)
3G-SDI (SDI モー ド = 2)
TX ビ ッ ト レー ト = 0 TX ビ ッ ト レー ト = 1 TX ビ ッ ト レー ト = 0 TX ビ ッ ト レー ト = 1
SD-SDI
(SDI モー ド = 1)
0
720p 50Hz
無効
無効
無効
NTSC
1
1080pSF 24Hz
1080pSF 23.98Hz
無効
無効
PAL
2
1080i 60Hz
1080i 59.94Hz
無効
無効
NTSC
3
1080i 50Hz
無効
無効
無効
PAL
4
1080p 30Hz
1080p 29.97Hz
1080p 60Hz
1080p 59.94Hz
NTSC
5
1080p 25Hz
無効
1080p 50Hz
無効
PAL
6
1080p 24Hz
1080p 23.98Hz
無効
無効
NTSC
7
720p 60Hz
720p 59.94Hz
無効
無効
PAL
TX のビデオ パ タ ーン値には、SDI TX を駆動する ビデオ パ タ ーン ジ ェ ネ レー タ ーで生成 さ れ る ビデオ
テ ス ト パ タ ーン を選択 し ます。 HD-SDI お よ び 3G-SDI モー ド の場合は、 3 つのテ ス ト パ タ ーンがあ り
ます。
•
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0 = SMPTE RP 219 カ ラ ー バー
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
•
•
1 お よ び 3 = SDI パ ソ ロ ジ カル チ ェ ッ ク フ ィ ール ド
2 = 75% カ ラ ー バー
SD-SDI モー ド の場合は、 2 つのテ ス ト パ タ ーンがあ り ます。
•
•
0 お よ び 2 = SMPTE EG 1 カ ラ ー バー
1 お よ び 3 = SDI パ ソ ロ ジ カル チ ェ ッ ク フ ィ ール ド
TX2 お よ び TX3 の VIO ウ ィ ン ド ウ には、 [TX Enable] と い う 追加の ト グル ボ タ ンがあ り ます。 こ れ ら
のボ タ ンに よ っ て、 双方向 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス が送信 ([TX Enable] = 1) ま たは受信 ([TX Enable] =
0) に設定 さ れてい る かを判断 し ます。 [TX Enable] が 1 の場合、 イ ン タ ーフ ェ イ ス は送信に設定 さ れて
お り 、 SDI レ シーバーは無効ではな く 、 ト ラ ン ス ミ ッ タ ーが送信す る 信号を受信 し ます。 た と えば、 TX2
が有効 ([TX Enable] = 1) の場合、 RX2 は TX2 が送信す る 信号を受信 し ます。 Inrevium FMC 上にあ る
双方向 SDI ケーブル ド ラ イ バーお よ び イ コ ラ イ ザー デバ イ ス で、TX2 に よ っ て送信 さ れた SDI 信号が
RX2 の入力に内部ループバ ッ ク さ れ ま す。 TX0 お よ び TX1 には Inrevium FMC 上に TX コ ネ ク タ と
RX コ ネ ク タ が個別に用意 さ れてい る ため、 こ れ ら チ ャ ネルの VIO ビ ュ ーには [TX Enable] ト グル ボ
タ ンはあ り ません。
TX VIO ビ ュ ーの下方部分には、GTH TX を リ セ ッ ト する ボ タ ンが 2 つあ り ます。[TX GTH Full Reset]
は CPLL お よ び GTH TX ユニ ッ ト の両方を リ セ ッ ト し ます。 [TX GTH Reset] は GTH TX ユニ ッ ト の
みを リ セ ッ ト し 、 CPLL は リ セ ッ ト し ません。
それぞれの SDI レ シーバーには、 レ シーバーの ス テー タ ス を モニ タ ーす る ための VIO ビ ュ ー と 、 SDI
RX で受信 し た ビデオ デー タ を表示で き る ILA ビ ュ ーがあ り ます。 図 24 に、 レ シーバーの 1 つの VIO
ビ ュ ーを示 し ます。
X-Ref Target - Figure 24
5;/RFNHG6WDWXV
5;6',6LJQDO7\SH
5;%LW5DWH
6',7UDQVSRUW9LGHR)RUPDW
6',7UDQVSRUW)UDPH5DWH
673D\ORDG,''DWD%\WHV
673D\ORDG,'3DFNHW9DOLG
5;(UURU,QGLFDWRU
5;(UURU&RXQW
5;(UURU&OHDU%XWWRQ
5;&KDQJH'RQH6WDWXV
5;&KDQJH)DLO6WDWXV
5;&KDQJH)DLOXUH&RGH
;BB
図 24 : ク ワ ッ ド SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの RX ス テー タ ス ウ ィ ン ド ウ
SDI RX が入力 さ れ る SDI 信号に ロ ッ ク さ れ る と 、 [RX Locked] イ ン ジ ケー タ ーが緑色にな り 、 ロ ッ ク
さ れていない場合は灰色にな り ます。
[RX SDI Mode] には、 受信する SDI 信号の タ イ プ(SD-SDI、 HD-SDI、 3G-SDI level A ま たは 3G-SDI
level B) が示 さ れます。
[RX Bit Rate] には、 受信する SDI 信号のビ ッ ト レー ト が示 さ れます。
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
[SDI Transport Video Format] には SDI 信号で検出 さ れた ビデオ転送に関す る 情報が、 [SDI Transport
Frame Rate] には SDI 信号で検出 さ れた ビデオ転送の フ レーム レー ト が示 さ れます。 こ れ ら は共に、 転
送 ス ト ラ ク チ ャ を 基準 と し てお り 、 画像 フ ォ ーマ ッ ト と は関係あ り ま せん。 た と えば、 3G-SDI level
B-DL イ ン タ ーフ ェ イ ス で信号 1080p 50Hz が転送 さ れ る 場合、こ の転送は イ ン タ ーレース さ れて 25Hz
の フ レーム レー ト と な る ため、 1080i 25Hz と し て検出 さ れて レ ポー ト さ れます。
[ST 352 PID] (ST 352 ペ イ ロ ー ド ID デー タ バ イ ト ) は、 4 デー タ バ イ ト の ST 352 ペ イ ロ ー ド ID パ
ケ ッ ト です。 こ れ ら はバ イ ト 1 が左側、 バ イ ト 4 が右側にあ り 、 [ST 352 PID Valid] が緑色の場合のみ
有効です。
[RX Error] イ ン ジ ケー タ ーは、 CRC ま たは EDH エ ラ ーが検出 さ れた場合は赤色にな り 、 エ ラ ーが検出
さ れていない場合は灰色にな り ます。 エ ラ ーの検出後、 [RX Error Clear] を ク リ ッ ク し て手動で リ セ ッ
ト さ れ る ま で、 こ の イ ン ジ ケー タ ーは赤色の ま ま と な る 可能性があ り ます。 [RX Error Count] は、 カ ウ
ン タ ーが最後に ク リ ア さ れてか ら 受信 し た CRC の数 (HD-SDI お よ び 3G-SDI モー ド の場合) ま たは
EDH エ ラ ーの数 (SD-SDI モー ド の場合) を整数値で示 し ます。 エ ラ ー カ ウ ン タ ーは、 [RX Error Clear]
を ク リ ッ ク し て手動で ク リ アで き ます。 ま た、 入力 さ れ る SDI 信号がビ ッ ト レー ト を変更 し て SDI RX
が信号へ再 ロ ッ ク す る 必要が あ る 場合は、 エ ラ ー カ ウ ン タ ーが自動的に ク リ ア さ れ ま す。 ただ し 、 エ
ラ ー カ ウ ン タ ーは新 し い SDI 信号へ ロ ッ ク す る プ ロ セ ス の早い段階で自動 ク リ ア さ れ る ため、 SDI RX
が新 し い SDI 信号へ完全に ロ ッ ク し た時点でエ ラ ー数は通常 0 にな り ません。
図 25 では、 ChipScope Pro Analyzer ILA を使用 し て SDI レ シーバーで受信 し たデー タ を表示 さ せ る 方
法を示 し てい ます。 各レ シーバーには、 出力へ接続 さ れた ILA があ り ます。 こ れ ら の ILA を使用す る
には、ChipScope Pro Analyzer の最前面に ト リ ガー セ ッ ト ア ッ プ と 波形ビ ュ ーを表示 さ せ る 必要があ り
ます。それには、図 25 で示す画面の左上部にあ る [Project] パネル内の適切な UNIT の下にあ る [Trigger
Setup] と [ Waveform] を ク リ ッ ク し ま す。 UNIT 3 は RX0 の ILA、 UNIT 6 は RX1 の ILA、 UNIT9
は RX2 の ILA、 そ し て UNIT12 は RX3 の ILA と な り ます。
[Trigger Setup] ビ ュ ーでは、 ト リ ガー ポ イ ン ト やス ト レージ ク オ リ フ ィ ケーシ ョ ン を変更で き ます。比
較ユニ ッ ト は 2 つあ り 、通常は ILA キ ャ プチ ャ を ト リ ガーす る ために比較ユニ ッ ト M0 を使用 し 、デー
タ ス ト レージに条件を与え る ために比較ユニ ッ ト M1 を使用 し ます。 こ のため、 通常 ク ロ ッ ク イ ネー
ブルが High の と き 、 SD-SDI モー ド では、 有効なデー タ ワ ー ド のみキ ャ プチ ャ さ れ ます。 ChipScope
プ ロ ジ ェ ク ト フ ァ イ ルの vc709_sdi_demo.cpj には、 EAV を ト リ ガーす る よ う に コ ン フ ィ ギ ュ レー
シ ョ ン さ れてい る M0、 そ し て ク ロ ッ ク イ ネーブルが High の場合にのみデー タ を キ ャ プチ ャ す る よ う
に構成 さ れてい る M1 が含まれてい ます。
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
選択 し た レ シーバーの、 ト リ ガーの設定ビ ュ ーま たは波形エ リ アのいずれかで、 三角の [play] を ク リ ッ
ク し て ILA に よ る キ ャ プチ ャ を開始 し ます (図 25 を参照)。 キ ャ プチ ャ バ ッ フ ァ ーは、 複数 ラ イ ンのビ
デオ デー タ を キ ャ プチ ャ す る のに十分な大 き さ が必要です。
X-Ref Target - Figure 25
8VHWKLVSDQHWRVHOHFWWKHGHVLUHG5;,/$
:DYHIRUPDQG7ULJJHU6HWXSZLQGRZV
,/$7ULJJHU6HWXSZLQGRZ
&OLFNKHUHWRVWDUWFDSWXULQJ
GDWDZLWKWKH,/$
,/$:DYHIRUPZLQGRZ
;BB
図 25 : ChipScope ILA を使用 し て ク ワ ッ ド SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの RX デー タ を表示
SDI パス スルー デモ ン ス ト レーシ ョ ン
2 つ目の SDI デモン ス ト レーシ ョ ンでは、 RX で受信 し たデー タ を TX が常に再送信す る パス スルー コ
ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンで、 1 つの SDI RX と 1 つの SDI TX が互いに接続 さ れてい ます。 図 26 に、 こ
のデモン ス ト レーシ ョ ンのブ ロ ッ ク 図を示 し ます。
QPLL は、 148.5MHz の基準 ク ロ ッ ク に ロ ッ ク さ れ、 GTH RX ユニ ッ ト へシ リ アル ク ロ ッ ク を供給 し
ます。 GTHX RX か ら のデー タ は、 SDI RX デー タ パ ス を通っ て非同期 FIFO へ送 ら れます。 FIFO は、
RX ク ロ ッ ク ド メ イ ン (rx_usrclk) か ら TX ク ロ ッ ク ド メ イ ン (tx_usrclk) へデー タ を 移動 し ま す。
HD-SDI お よ び 3G-SDI モー ド の場合、 GTH RX か ら の リ カバ リ ク ロ ッ ク (rxoutclk) は Silicon Labs
Si5324 デジ タ ル PLL を通っ て ジ ッ タ ーを削減 し 、 その後 CPLL の基準 ク ロ ッ ク と し て使用 さ れ ます。
SD-SDI モー ド の場合、 rxoutclk は リ カバ リ ク ロ ッ ク ではないため、 TX の基準 ク ロ ッ ク を生成す る に
は使用で き ません。 代わ り に、 27MHz SD-SDI RX ク ロ ッ ク イ ネーブル信号 (rx_ce_sd) が Si5324 へ送
ら れて 148.5MHz に逓倍 さ れ、 ジ ッ タ ー も 削減 さ れます。 CPLL は、 Si5324 か ら の基準 ク ロ ッ ク に ロ ッ
ク さ れ、 GTH TX ユニ ッ ト へシ リ アル ク ロ ッ ク を供給 し ます。 デー タ は、 TX ク ロ ッ ク ド メ イ ン の非
同期 FIFO か ら 読み出 さ れ、SDI TX デー タ パ スへ送 ら れます。SDI TX デー タ パ ス か ら 出力 さ れた SDI
デー タ は、 GTH TX へ送 ら れてシ リ ア ラ イ ズ さ れます。
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
X-Ref Target - Figure 26
%8)*
0+]
GUSFON
,%8)'6
B*7(
6L
&3//
'LYLGHU
JWKBGUSFON
FON
JWKBW[UDWH
W[BYLGHRBDB\BLQ
W[UDWH
W[BYLGHRBDBFBLQ
W[BYLGHRBEB\BLQ
W[S
6',2XW
W[BYLGHRBEB\BLQ
W[GDWD
W[Q
7;
W[RXWFON
W[BFH
W[BXVUFON
W[BPRGH
*7+5HVHWV
*7+5HVHWV
*7+6WDWXV
*7+6WDWXV
'53
'53
,%8)'6
B*7(
'LYLGHU
43//
U[BPRGH
U[BGVE
U[UDWH
JWKBU[UDWH
U[BGVE
U[BGVD
U[BGVD
U[S
6',,Q
&DEOH(4
U[Q
U[GDWD
5;
U[RXWFON
&ORFN
(QDEOH
*HQHUDWRU
6',:UDSSHU
W[XVUFON
0+]
JWKBW[GDWD
%8)*
W[XVUFON
*7+:UDSSHU
6\QF
$V\QF
),)2
JWKBU[GDWD
%8)*
U[XVUFON
U[BFHBVG
U[BXVUFON
U[BPRGHB6'
ZUHQ UGHQ
ZFON UGFON
U[XVUFON
YJWKBVGLBSDVV0RGXOH
;BB
図 26 : SDI パススルー デモ ン ス ト レーシ ョ ン
SDI パ ス ス ルー デモン ス ト レーシ ョ ンの実行に必要な も のは次の と お り です。
•
•
•
•
•
•
ザ イ リ ン ク ス の Virtex-7 FPGA VC709 評価キ ッ ト
Inrevium 社製 TB-FMCH-3GSDI2A SDI FMC
DIN 1.0/2.3 か ら BNC への コ ンバー タ ー ケーブル
SDI 信号 ソ ース
SDI 信号シ ン ク (SDI ト ラ ン ス ミ ッ タ ーか ら の信号を表示す る ための波形モニ タ ーま たはその他の
デバ イ ス )
ChipScopePro Analyzer ( オプシ ョ ン ) を イ ン ス ト ール し 、 VC709 ボー ド の JTAG USB コ ネ ク タ へ
接続 さ れた PC
Inrevium SDI FMC は、 VC709 ボー ド 上の FMC コ ネ ク タ へ接続 し ま す (図 21 を参照)。 Inrevium の
ボー ド でア ク テ ィ ブな SDI コ ネ ク タ は、 CH0-RX と CH0-TX のみです。 SDI 信号 ソ ース は、 CH0-RX
コ ネ ク タ へ接続 し ます。 SDI 信号は、 CH0-RX コ ネ ク タ で再送信 さ れます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト で提供す る vc709_sdi_pass.bit と い う フ ァ イ ルは、 VC709 ボー ド 上
の Virtex-7 FPGA へ ロ ー ド し ま す。 こ の コ ン フ ィ ギ ュ レ ーシ ョ ン フ ァ イ ルを FPGA へ ロ ー ド し た後、
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SDI デモ ン ス ト レーシ ョ ンの例
ChipScopePro Analyzer でプ ロ ジ ェ ク ト フ ァ イ ル (vc709_sdi_pass.cpj) を開いて SDI RX の ス テー
タ ス をモニ タ ー、 ま たは SDI RX か ら のデー タ を キ ャ プチ ャ /モニ タ ーで き ます (図 27 を参照)。
X-Ref Target - Figure 27
5;,/$7ULJJHU
6HWXS
5;DQG7;6WDWXV
3//6WDWXVDQG
5;,/$:DYHIRUP
9,2
*7+5HVHW9,2
;BB
図 27 : パススルー デモ ン ス ト レーシ ョ ンの ChipScope Analyzer ウ ィ ン ド ウ
こ のデザ イ ンには 2 つの ChipScope Pro Analyzer VIO と 1 つの ILA があ り ます。
PLL ス テー タ ス と GTH リ セ ッ ト を示す VIO ビ ュ ーは、 RX PLL (QPLL)、 TX PLL (CPLL)、 お よ び
CPLL の基準 ク ロ ッ ク を生成す る 外部 Si5324 DPLL の ロ ッ ク ス テー タ ス を示 し ます。通常の動作では、
こ れ ら 2 つの PLL ロ ッ ク ス テー タ ス イ ン ジ ケー タ ーは緑色にな り 、[Si5324 Loss of Lock] イ ン ジ ケー
タ ーは灰色にな り ます。 SDI RX の入力時、 ま たは SDI 入力信号がビ ッ ト レー ト を変更 し た後の短期間
に有効な SDI 入力信号がない場合、 Si5324 は GTH RX か ら の リ カバ リ ク ロ ッ ク に ロ ッ ク さ れない可
能性があ り 、 [Si5324 Loss of Lock] イ ン ジ ケー タ ーが赤色にな り ます。 Si5324 が ロ ッ ク さ れなければ、
TX PLL も ロ ッ ク さ れない こ と があ り 、 [TX PLL Locked] イ ン ジ ケー タ ーが灰色にな り ます。 こ れ ら の
PLL ロ ッ ク イ ン ジ ケー タ ーお よ びほかの VIO ビ ュ ーの [RX Locked] イ ン ジ ケー タ ーを観察す る こ と
で、 SDI 入力信号の変更後 SDI 出力が安定する ま でに必要な時間の大部分が Si5324 の ロ ッ ク 時間であ
る こ と がわか り ます。 こ の VIO ビ ュ ーには、 RX お よ び TX それぞれに対応する フル GTH リ セ ッ ト ボ
タ ンがあ り ます。 こ れ ら のボ タ ンは、 関連する PLL の リ セ ッ ト を含む、 GTH RX ま たは TX の フル リ
セ ッ ト を生成 し ます。
RX お よ び TX の ス テー タ ス VIO ビ ュ ーには、 SDI RX お よ び TX の ス テー タ ス が示 さ れ ま す。 こ の
VIO ビ ュ ーにあ る RX ス テー タ ス イ ン ジ ケー タ ー と [RX Clear Errors] は ク ワ ッ ド SDI デモン ス ト レー
シ ョ ン の RX VIO ビ ュ ーに あ る も の と 機能的に同 じ です (図 24 を参照)。 RX ス テー タ ス イ ン ジ ケー
タ ーの説明は、 該当す る セ ク シ ョ ン を参照 し て く だ さ い。 VIO ビ ュ ーの下方部分にあ る 3 つの TX ス
テー タ ス イ ン ジ ケー タ ーは、 ク ワ ッ ド SDI デモン ス ト レーシ ョ ンの TX VIO ビ ュ ーにあ る 同様の名前
の TX ス テー タ ス イ ン ジ ケー タ ー と 機能的に同 じ です (図 23 を参照)。
SDI RX か ら のデー タ を キ ャ プチ ャ お よ びモニ タ ーする ために使用する ILA は 1 つのみです。 ク ワ ッ ド
SDI デモン ス ト レーシ ョ ンの SDI RX ILA と 同 じ よ う に動作 し ます。
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FPGA リ ソ ースの使用数
SDI パ ス ス ルー デモ ン ス ト レーシ ョ ンは、 ChipScope Pro な し で も 使用で き ます。 パ ス ス ルー SDI イ
ン タ ーフ ェ イ ス は、 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス の ス テー タ ス を モニ タ ーす る ための ChipScope Pro を使用 し
な く て も 十分に機能 し ます。
FPGA リ ソ ースの
使用数
表 11 に、 Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバー と 接続す る SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス に必要な FPGA リ ソ ース を
示 し てい ます。 リ ソ ース使用数には、 SDI コ アや SDI ラ ッ パーな ど、 イ ン タ ーフ ェ イ ス の実装に必要な
すべてのモジ ュ ールが含まれます。 こ こ には、 一般的な コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ンの リ ソ ース使用数を示
し ます。
こ こ に示す結果は、 Vivado Design Suite 2013.3 を使用 し て得た値です。
SDI レ シーバーお よ び ト ラ ン ス ミ ッ タ ー イ ン タ ーフ ェ イ ス デザ イ ン では、 MMCM ( ミ ッ ク ス ド モー ド
ク ロ ッ ク マネージ ャ ー) を使用 し ません。ま た、ブ ロ ッ ク RAM ま たは DSP ブ ロ ッ ク も 必要あ り ません。
通常、 SDI TX と SDI RX それぞれにグ ロ ーバル ク ロ ッ ク ま たは リ ージ ョ ナル ク ロ ッ ク が 1 つ必要で
す。 ま た、 SDI ラ ッ パーに タ イ ミ ン グ用 と し て固定周波数のグ ロ ーバル ク ロ ッ ク が 1 つ必要です。 こ の
固定周波数 ク ロ ッ ク は、 通常 GTH DRP ク ロ ッ ク と し て も 使用 さ れ ます。 FPGA に実装 さ れた SDI イ
ン タ ーフ ェ イ ス の数にかかわ ら ず、こ の よ う な固定周波数のグ ロ ーバル ク ロ ッ ク は 1 つ し か必要あ り ま
せん。
表 11 : Virtex-7 GTH SDI イ ン タ ー フ ェ イ スに必要な FPGA リ ソ ース数
LUT
フ リ ップフロップ
SDI RX (EDH プ ロ セ ッ サあ り ) と TX
3,781
3,105
SDI RX (EDH プ ロ セ ッ サな し ) と TX
3,106
2,645
SDI RX (EDH プ ロ セ ッ サあ り )
2,253
1,948
SDI RX (EDH プ ロ セ ッ サな し )
1,569
1,488
SDI TX
1,548
1,157
リ フ ァ レ ン ス デザイ ン
制約
制約フ ァ イ ルの例は、 リ フ ァ レ ン ス デザ イ ン と 共に提供 さ れてお り 、 SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス に必要な タ
イ ミ ン グお よ び配置の制約例 と し て使用で き ま す。 タ イ ミ ン グに関 し て必要なのは、 GTH ト ラ ン シー
バーか ら の rxoutclk お よ び txoutclk の ク ロ ッ ク 周期制約 と 、 DRPCLK お よ び SDI ラ ッ パーの clk ポー
ト で使用 さ れ る 固定周波数 ク ロ ッ ク の周期制約を適用す る こ と だけです。 rxoutclk お よ び txoutclk 制約
では、 ク ロ ッ ク 周期を 148.5MHz (通常は、 150MHz に繰 り 上げ) に指定 し て く だ さ い。 配置に関 し て
は、 rxp/rxn と txp/txn ピ ン に制約を適用 し た り 、 あ る いは XY 座標シ ス テ ム を使用 し て GTH ト ラ ン
シーバーを実際の位置に制約す る こ と で指定す る だけです。
リ フ ァ レ ン ス デザ
イン
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト の リ フ ァ レ ン ス デザ イ ンは、 次の リ ン ク か ら ダ ウ ン ロ ー ド で き ます。
次の リ ン ク か ら ZIP フ ァ イ ルを入手で き ます。
https://secure.xilinx.com/webreg/clickthrough.do?cid=355859
表 12 に、 リ フ ァ レ ン ス デザ イ ンの詳細を示 し ます。
表 12 : リ フ ァ レ ン ス デザイ ンの詳細
パラ メ ー タ ー
説明
全般
開発者
John Snow
タ ーゲ ッ ト デバ イ ス
-2 ス ピー ド グ レー ド ま たはそれ以上の Virtex-7
デバ イ ス (GTH ト ラ ン シーバーを備え る )
ソ ース コ ー ド の提供
あり
ソ ース コ ー ド の形式
Verilog
既存のザ イ リ ン ク ス アプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト /
リ フ ァ レ ン ス デザ イ ン、 IP カ タ ロ グ、 サー ド
パーテ ィ か ら デザ イ ンへの コ ー ド /IP の使用
あ り 。 Vivado IP カ タ ロ グの IP コ ア を使用
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ま とめ
表 12 : リ フ ァ レ ン ス デザイ ンの詳細 (続き )
パラ メ ー タ ー
説明
シ ミ ュ レーシ ョ ン
論理シ ミ ュ レーシ ョ ンの実施
なし
タ イ ミ ン グ シ ミ ュ レーシ ョ ンの実施
なし
論理シ ミ ュ レーシ ョ ンお よ び タ イ ミ ン グ
シ ミ ュ レーシ ョ ンでのテ ス ト ベンチの利用
なし
テ ス ト ベンチの形式
N/A
使用 し たシ ミ ュ レー タ /バージ ョ ン
N/A
SPICE/IBIS シ ミ ュ レーシ ョ ンの実施
N/A
イ ン プ リ メ ン テーシ ョ ン
使用 し た合成ツール/バージ ョ ン
Vivado Design Suite 2013.3
使用 し た イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン ツール/
バージ ョ ン
Vivado Design Suite 2013.3
ス タ テ ィ ッ ク タ イ ミ ン グ解析の実施
あり
ハー ド ウ ェ ア検証
ハー ド ウ ェ ア検証の実施
あり
使用 し たハー ド ウ ェ ア プ ラ ッ ト フ ォーム
VC709 お よ び TB-FMCH-3GSDI2A ボー ド
ZIP フ ァ イ ルに付属す る フ ァ イ ルのデ ィ レ ク ト リ 構造については、 readme.txt フ ァ イ ルで説明 し てい
ます。
ま とめ
付録 A : 用語解説
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 SMPTE SD/HD/3G-SDI コ ア と Virtex-7 GTH ト ラ ン シーバーを使
用 し て、 SMPTE SD-SDI、 HD-SDI、 お よ び 3G-SDI 規格に準拠 し た SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス を実装す る
方法につい て説明 し て い ま す。 SDI ア プ リ ケ ーシ ョ ン に ト ラ ン シーバー を 使用す る 際に欠かせな い
Virtex-7 GTH デバ イ ス特有の制御 ロ ジ ッ ク について解説 し 、 ま た 2 つの SDI デモ アプ リ ケーシ ョ ン を
用いて Virtex-7 FPGA におけ る SDI の実装について詳 し く 説明 し てい ます。
こ のアプ リ ケーシ ョ ン ノ ー ト では、 表 13 の用語が使用 さ れてい ます。
表 13 : 用語解説
3G-SDI
SMPTE ST 424 規格の一般的な総称で、 3Gb/s シ リ アル デジ タ ル イ ン タ ーフ ェ
イ ス の略です。 3G-SDI は、 ST 425-1 で定義 さ れた 3 つのマ ッ ピ ン グ モー ド
(3G-SDI level A、 level B-DL、 お よ び B-DS) をサポー ト し てい ます。 こ れ ら の
マ ッ ピ ン グ モー ド の詳細は、 ST 425-1 を参照 し て く だ さ い。
補助 (ANC)
デー タ
ア ク テ ィ ブ画像デー タ に使用 さ れない SDI デー タ ス ト リ ームに統合 さ れた ビデ
オ以外のデー タ です。 ANC デー タ と し て非常に一般的 も の と し ては、 エンベ
デ ッ ド オーデ ィ オがあ り ます。 ANC デー タ は、 SMPTE ST 291-1 の定義に基
づいて、 補助デー タ パケ ッ ト にフ ォーマ ッ ト する 必要があ り ます。
デー タ ス ト リ ーム
SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス を通 る 実際のデー タ を指 し ます。 デー タ ス ト リ ームは、
SDI イ ン タ ーフ ェ イ ス を通過す る 際、 転送デー タ 構造に従っ て フ ォーマ ッ ト す
る 必要があ り ます。
EDH
SMPTE RP 165 で定義 さ れてい る SD-SDI 用のエ ラ ー訂正お よ びハン ド リ ン グ
プ ロ ト コ ルです。
エンベデ ッ ド
オーデ ィ オ
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一般に、 SDI 信号の補助デー タ と し て伝搬 さ れ る デジ タ ル オーデ ィ オの こ と を
指 し ます。
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付録 A : 用語解説
表 13 : 用語解説
EAV ( ア ク テ ィ ブ SDI 準拠のデー タ ス ト リ ームの場合、 EAV はデー タ ス ト リ ームに特有な連続
ビデオの終了)
す る 4 ワー ド であ り 、 ラ イ ンのア ク テ ィ ブ部分の終了や垂直帰線区間の開始を
マーキ ン グ し ます。 各ビデオ ラ イ ンは、 EAV の最初の ワー ド で開始す る と 考え
ら れてい ます。
HD-SDI
SMPTE ST 292-1 規格の一般的な総称で、 1.5Gb/s シ リ アル デジ タ ル イ ン タ ー
フ ェ イ ス の略です。
ビデオ フ レームが 2 つのシーケ ン シ ャ ル フ ィ ール ド に分割 さ れた映像の走査方
イ ン タ ーレース
( イ ン タ ー レ ー ス 方 式です。 フ ィ ール ド 1 には奇数 ラ イ ンが含ま れ、 フ ィ ール ド 2 には偶数 ラ イ ン
式)
が含まれます。 フ ィ ール ド 2 は、 フ ィ ール ド 1 の奇数 ラ イ ンの間に表示 さ れま
す。 2 つの フ ィ ール ド は、 半分の フ レーム タ イ ム差で異な る 画を示 し ます。
リ ンク
画像の帯域幅がシ リ アル デジ タ ル イ ン タ ーフ ェ イ ス の最大帯域幅を超え る 場合
は、 シ リ アル デジ タ ル イ ン タ ーフ ェ イ ス を 2 つま たは 3 つ結合 し て画像を転送
す る ために帯域幅を拡大で き ます。 複数 リ ン ク セ ッ ト の各シ リ アル デジ タ ル
イ ン タ ーフ ェ イ ス を リ ン ク と 呼びます。 SMPTE ST 372 では、 2 つの HD-SDI
リ ン ク を使用 し て よ り 高帯域幅の ビデオ フ ォーマ ッ ト を転送する 方法について
説明 し てい ます。 ST 425-x フ ァ ミ リ のマルチ リ ン ク 3G-SDI 規格は、 現在
SMPTE が開発中です。 3G-SDI level B-DL 転送では、 1 つの 3G-SDI イ ン タ ー
フ ェ イ ス上のデ ュ アル リ ン ク HD-SDI (ST 372) ペア を両方転送 し ます。
3G-SDI level B-DL で伝搬 さ れ る 2 つのそれぞれの HD-SDI 信号に関 し て も 依
然 と し て リ ン ク と 呼びます。
ペ イ ロ ー ド ID
ビデオ ペ イ ロ ー ド ID (VPID) と も 呼ばれ る ペ イ ロ ー ド ID は、 SMPTE ST 352
で定義 さ れ る 補助デー タ パケ ッ ト です。 4 つのデー タ ワ ー ド を持つ ST 352 ペ
イ ロ ー ド ID パケ ッ ト は、 ビデオ画像の特性 ( ビデオ フ ォーマ ッ ト 、 フ レーム
レー ト 、 走査構造、 色空間な ど ) お よ びそのペ イ ロ ー ド の転送に使用 さ れ る SDI
イ ン タ ーフ ェ イ ス の種類を識別 し ます。 マルチ リ ン ク イ ン タ ーフ ェ イ ス の場
合、 ペ イ ロ ー ド ID には個々の リ ン ク を区別する ビ ッ ト も 含まれます。
プ ロ グ レ ッ シブ
ノ ン イ ン タ ーレース映像走査方式です。 プ ロ グ レ ッ シブ フ レームのすべての ラ
イ ンは、 同 じ 画に属 し ます。
シ リ アル デジ タ ル
イ ン ターフ ェ イ ス
(SDI)
元来は SMPTE ST 259 規格 と し て定義 さ れていた標準精細のシ リ アル デジ タ ル
イ ン タ ーフ ェ イ ス です。 HD-SDI や 3G-SDI の登場に よ り 、 混乱を避け る ため
に SD-SDI と 呼ばれ る よ う にな り ま し た。 こ こ では、 SD-SDI、 HD-SDI、 お よ
び 3G-SDI の言及には総称的な SDI を用いてい ますが、 具体的に ST 259 につ
いて言及す る 場合は常に SD-SDI を使用 し てい ます。
SD-SDI
SMTPE ST 259 規格の一般的な総称で、標準精細のシ リ アル デジ タ ル イ ン タ ー
フ ェ イ ス の略です。
SMPTE
Society of Motion Picture and Television Engineers (映画テ レ ビ技術者協会) で
す。
SAV ( ア ク テ ィ ブ SDI 準拠のデー タ ス ト リ ームの場合、 SAV はデー タ ス ト リ ームに固有の連続
ビデオの開始)
す る 4 ワー ド であ り 、 垂直帰線区間の終了や ラ イ ンのア ク テ ィ ブ部分の開始を
マーキ ン グ し ます。 通常サンプル 0 と 呼ばれ る 、 ラ イ ンの最初のア ク テ ィ ブ ビ
デオ サンプルは SAV のす ぐ後に続 き ます。
SMPTE RP 168 では、 同期ビデオ ソ ース の切 り 替えが可能な ビデオ フ レーム
同期ス イ ッ チン グ
( ポ イ ン ト 、 イ ン のポ イ ン ト が定義 さ れてい ます。 こ れは通常、 同期ス イ ッ チン グ ポ イ ン ト と 呼
タ ーバル、 ラ イ ン ) ばれてい ますが、 実際は区間 ( ラ イ ン上の正確なポ イ ン ト と い う よ り 、 ラ イ ン
の一部) と し て定義 さ れます。 同期ス イ ッ チン グ区間を含む ラ イ ン を、 同期ス
イ ッ チン グ ラ イ ン と 呼ぶ場合があ り ます。
ト ラ ン ス ポー ト
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
イ ン タ ーフ ェ イ ス デー タ ス ト リ ームのデー タ 組織です。 ト ラ ン ス ポー ト デー
タ 層では、 ビデオ タ イ ミ ン グ情報の伝送に使用 さ れ る EAV や SAV を定義 し ま
す。
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付録 B : 参考資料
表 13 : 用語解説
付録 B : 参考資料
タ イ ミ ング リ フ ァ
レ ン ス信号 (TRS)
EAV シーケ ン ス と SAV シーケ ン ス の両方について言及す る 際に使用す る 一般
的な用語です。
XYZ
EAV と SAV の 4 番目の ワ ー ド を XYZ ワ ー ド と 呼びます。 こ の ワー ド には、 ビ
デオ タ イ ミ ン グ を示す水平 (H) ビ ッ ト と フ ィ ール ド (F) ビ ッ ト が含まれます。
XYZ ワー ド には、 XYZ ワー ド のエ ラ ーを検出で き る 保護ビ ッ ト も 含ま れてい
ます。
次の資料は、 ザ イ リ ン ク ス の ウ ェ ブサ イ ト (japan.xilinx.com) か ら 入手で き ます。
1.
2.
3.
4.
『7 シ リ ーズ FPGA GTX/GTH ト ラ ン シーバー ユーザー ガ イ ド 』 (UG476)
『高速シ リ アル I/O 向けに動的にプ ロ グ ラ ム可能な DRU』 (XAPP875)
『Virtex-7 T お よ び XT FPGA デー タ シー ト : DC 特性お よ びス イ ッ チ特性』 (DS183)
『SMPTE SD/HD/3G-SDI 製品ガ イ ド 』 (PG071)
次の資料は、 SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) のサ イ ト (www.smpte.org)
か ら 入手で き ます。
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
改訂履歴
RP 165 : 『Error Detection Checkwords and Status Flags for Use in Bit-Serial Digital Interfaces for
Television』
RP 168 : 『Definition of Vertical Switching Point for Synchronous Video Switching』
ST 259 : 『Television – SDTV Digital Signal/Data – Serial Digital Interface』
ST 291-1 : 『Television – Ancillary Data Packet and Space Formatting』
ST 292-1 : 『1.5 Gb/s Signal/Data Serial Interface』
ST 344 : 『Television – 540 Mb/s Serial Digital Interface』
ST 352 : 『Payload Identifier Codes for Serial Digital Interfaces』
ST 372 : 『Dual Link 1.5 Gb/s Digital Interface for 1920 x 1080 and 2048 x 1080 Picture Formats』
ST 424 : 『Television – 3 Gb/s Signal/Data Serial Interface』
ST 425-1 : 『Source Image Format and Ancillary Data Mapping for the 3 Gb/s Serial Interface』
次の表に、 こ の文書の改訂履歴を示 し ます。
日付
バージ ョ ン
2014 年 2 月 21 日
1.0
XAPP1187 (v1.0) 2014 年 2 月 21 日
内容
初版
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