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，需结合 级联 ISERDES2 模块 和 FPGA 逻辑处理。以下是分步解决方案：

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。

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

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。
   
   
   
   

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。

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。

// 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

举报