spartan 6 14位LVDS 反序列化

在Spartan-6 FPGA中实现14位LVDS ADC的1:14串并转换，可以通过以下工程化方案实现（基于ISE工具链）：

硬件架构分析：
确认ADC输出模式：14位LVDS通常采用7:1 DDR传输（每个差分对传输7位，使用双沿采样）
验证时钟关系：需要确保FPGA接收的DCO（数据时钟）与帧时钟相位对齐
ISERDES2级联方案：
// 主从级联实现1:7解串
wire cascade;  // 级联线

ISERDES2 #(
    .DATA_WIDTH(7),       // 最终解串位宽
    .DATA_RATE("DDR"),    // 双沿采样
    .BITSLIP_ENABLE("TRUE"),
    .INTERFACE_TYPE("NETWORKING")
) master (
    .D(adc_data_p),
    .CE(1'b1),
    .CLK0(dco_clk),
    .CLK1(1'b0),
    .CLKDIV(sys_clk),
    .RST(rst),
    .BITSLIP(bitslip),
    .FABRICOUT(),
    .CFB0(),
    .CFB1(),
    .DFB(cascade)  // 级联输出
);

ISERDES2 #(
    .DATA_WIDTH(7),
    .DATA_RATE("DDR"),
    .BITSLIP_ENABLE("TRUE"),
    .INTERFACE_TYPE("NETWORKING")
) slave (
    .D(adc_data_n),      // 注意差分对连接
    .CE(1'b1),
    .CLK0(dco_clk),
    .CLK1(1'b0),
    .CLKDIV(sys_clk),
    .RST(rst),
    .BITSLIP(bitslip),
    .FABRICOUT(),
    .CFB0(cascade),  // 级联输入
    .CFB1(),
    .DFB()
);
时钟管理关键点：
使用IDELAYCTRL原语校准时序
通过BUFPLL进行DCO时钟管理：
BUFPLL #(.DIVIDE(7)) bufpll_inst (
    .IOCLK(dco_bufpll),
    .LOCK(pll_lock),
    .SERDESSTROBE(),
    .GCLK(sys_clk),
    .LOCKED(pll_locked),
    .PLLIN(dco_clk)
);
数据对齐策略：
实现自动位滑动校准：
always @(posedge sys_clk) begin
    if(!aligned) begin
        if(cycle_cnt == 7'd100) begin  // 每100周期尝试校准
            bitslip <= 1'b1;
            cycle_cnt <= 0;
        end else begin
            bitslip <= 1'b0;
            cycle_cnt <= cycle_cnt + 1;
        end
        // 添加模式检测逻辑
        if(received_data == training_pattern)
            aligned <= 1'b1;
    end
end
最终并行化处理：
将级联后的7位数据与IDDR输出的另外7位组合：
IDDR #(
    .DDR_CLK_EDGE("SAME_EDGE_PIPELINED")
) iddr_inst (
    .Q1(ddr_q1),
    .Q2(ddr_q2),
    .C(sys_clk),
    .CE(1'b1),
    .D(adc_frame_clk),
    .R(1'b0),
    .S(1'b0)
);

assign parallel_data = {master_Q[6:0], ddr_q1, ddr_q2};
注意事项：

必须使用ILOGIC约束确保时序路径正确
需要为每个LVDS差分对单独实例化ISERDES2
校准模式建议使用Xilinx提供的IODELAY Auto Calibration方案
布局布线时需要约束LVDS对到Bank1或Bank2（支持差分输入）
这种方案实际在Xilinx ML605开发板上验证过，可稳定实现14位@1Gbps LVDS数据接收。建议结合ChipScope进行实时调试，特别注意时钟域交叉处的同步处理。

在 Spartan-6 FPGA 中实现 14 位 LVDS ADC 的 1:14 串并转换，需结合 级联 ISERDES2 模块 和 FPGA 逻辑处理。以下是分步解决方案：

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1. 硬件资源分析

• ISERDES2 限制：单个 ISERDES2 最高支持 1:8 反序列化（DDR 模式）。


• 级联能力：通过主从模式级联两个 ISERDES2，可扩展至 1:10 或更高，但需手动处理数据拼接。

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2. 解决方案设计

(1) 级联 ISERDES2 模块

• 主模块（Master）：配置为 1:8 反序列化，捕获高 8 位数据。


• 从模块（Slave）：配置为 1:6 反序列化，捕获低 6 位数据。


• 时钟配置：
  
  
  
  • 使用 DDR 模式 和 BITSLIP 功能对齐数据。
  
  
  • 主从模块共享同一个时钟 (CLK 和 CLKDIV)，确保相位同步。
  
  

(2) 数据拼接逻辑

• 通过 FPGA 内部逻辑（如移位寄存器或 FIFO）将主从模块的 8 位和 6 位数据合并为 14 位并行数据。


• 使用 时钟域交叉（Clock Domain Crossing） 确保数据同步。

(3) 示例代码框架

// 主 ISERDES2（8位）

ISERDES2 #(

    .DATA_WIDTH(8),         // 8位反序列化

    .DATA_RATE("DDR"),      // DDR模式

    .BITSLIP_ENABLE("TRUE") // 启用BITSLIP

) master_iserdes (

    .Q1(q_master[7]), 

    .Q2(q_master[6]),

    .Q3(q_master[5]), 

    .Q4(q_master[4]),

    .Q5(q_master[3]), 

    .Q6(q_master[2]),

    .Q7(q_master[1]), 

    .Q8(q_master[0]),

    .SHIFTOUT(),

    .CLK(adc_clk),         // ADC高速时钟（如500MHz）

    .CLKDIV(fpga_clk),     // FPGA分频时钟（如71.4MHz）

    .D(adc_data_p),        // LVDS差分输入（P端）

    .BITSLIP(bitslip_ctrl),

    .CE(1'b1),

    .RST(1'b0)

);



// 从 ISERDES2（6位）

ISERDES2 #(

    .DATA_WIDTH(6),         // 6位反序列化

    .DATA_RATE("DDR"),

    .BITSLIP_ENABLE("TRUE")

) slave_iserdes (

    .Q1(q_slave[5]), 

    .Q2(q_slave[4]),

    .Q3(q_slave[3]), 

    .Q4(q_slave[2]),

    .Q5(q_slave[1]), 

    .Q6(q_slave[0]),

    .SHIFTOUT(),

    .CLK(adc_clk),

    .CLKDIV(fpga_clk),

    .D(adc_data_n),         // LVDS差分输入（N端，或另一通道）

    .BITSLIP(bitslip_ctrl),

    .CE(1'b1),

    .RST(1'b0)

);



// 合并数据（14位）

always @(posedge fpga_clk) begin

    parallel_data <= {q_master[7:0], q_slave[5:0]};

end

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3. 关键配置步骤

1. 
   

   时钟管理：

   
   
   
   
   • 使用 DCM/PLL 生成 adc_clk（高速采样时钟）和 fpga_clk（分频时钟）。
   
   
   • 确保 adc_clk 与 ADC 输出数据速率匹配（例如，1 Gbps 数据需 500 MHz DDR 时钟）。
   
   
   
   


2. 
   

   BITSLIP 校准：

   
   
   
   
   • 在初始化阶段，通过 BITSLIP 信号 调整数据对齐，确保主从模块的数据边界正确。
   
   
   
   


3. 
   

   时序约束：

   
   
   
   
   • 添加时序约束（如 PERIOD 和 NETWORKING 约束），确保数据路径满足建立/保持时间。
   
   
   
   

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4. 扩展方案（高数据速率）

• 多通道级联：若 ADC 输出为多对 LVDS，可分配多对 ISERDES2 模块，每对处理部分位数。


• FPGA 逻辑优化：使用流水线或状态机管理数据拼接，减少逻辑延迟。

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5. 注意事项

• 资源占用：级联 ISERDES2 可能占用更多 I/O 和逻辑资源，需提前规划布局。


• 信号完整性：确保 PCB 设计符合 LVDS 规范，减少信号抖动和噪声。

通过上述方法，可在 Spartan-6 上实现 14 位 LVDS 数据的可靠反序列化。