最近新做了一塊板子，用到Spartan 7芯片對(duì)前級(jí)視頻源疊加OSD菜單，前級(jí)會(huì)將HMDI轉(zhuǎn)成LVDS送給FPGA處理，在原理圖設(shè)計(jì)階段沒(méi)有仔細(xì)閱讀fpga手冊(cè)，導(dǎo)致LVDS BANK供電錯(cuò)誤，應(yīng)該接2.5V，實(shí)際接3.3V，且BANK供電沒(méi)有用磁珠隔開(kāi)，整板3.3V鋪在一個(gè)平面，導(dǎo)致fpga lvds無(wú)法工作。搜集了相關(guān)資料，這里做下小結(jié)，避免后續(xù)再犯類似錯(cuò)誤。

1、HR和HP banks基本介紹

Xilinx的7系列FPGA有兩種IO Bank：HP（High Performace）和HR（High Range）。HP（high-performance）I/O banks的設(shè)計(jì)目的是為了獲取更高的Memory及chip-to-chip間的傳輸速率；而HR（high-range）I/O banks的設(shè)計(jì)目的是為了更寬的I/O電平標(biāo)準(zhǔn)。兩種BANK的IO口電壓不同,其中HR I/O Banks的VCCO電壓最大為3.3V,HP I/O banks的VCCO電壓最大為1.8V。特別是初次使用7系列時(shí)，在硬件設(shè)計(jì)中特別要注意它們I/O口的最大工作電壓，一不注意就會(huì)把電壓搞錯(cuò)，導(dǎo)致FPGA不能正常工作。

2、HR和HP banks的LVDS電平

當(dāng)兩個(gè)banks的I/O口作為L(zhǎng)VDS電平時(shí)，HR banks的I/O電壓VCCO只能為2.5V，HP banks的I/O口電壓為1.8V。兩個(gè)banks支持LVDS的標(biāo)準(zhǔn)不同，HR I/O banks的I/O只能分配LVDS_25標(biāo)準(zhǔn)，HP分配為L(zhǎng)VDS標(biāo)準(zhǔn)。

LVDS_25的直流特性如下表所示。

LVDS的直流特性如下表所示。

對(duì)比上述兩表可知，雖然LVDS_25和LVDS的bank的工作電壓不同，但是LVDS電平的直流特性一樣。高速AD/DA的LVDS工作電壓一般為1.8V，在初次使用7系列時(shí)，一些硬件工程師可能擔(dān)心：HR bank的工作電壓為2.5V，那么HR bank的LVDS是否可以直接連接工作電壓為1.8V的AD/DA的LVDS接口，通過(guò)查看它們LVDS的直流特性，可知可以放心的直接連接。

3、HR banks電壓接錯(cuò)LVDS還能使用嗎

正如上述所描述，初次使用7系列的硬件工程師，需要把1.8V工作電壓AD/DA的LVDS接口連接到FPGA時(shí)，設(shè)計(jì)人員把FPGA HR banks的I/O口電壓VCCO直接設(shè)計(jì)跟AD/DA I/O一樣的電壓為1.8V，由于沒(méi)有仔細(xì)查看FPGA的數(shù)據(jù)手冊(cè)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)存在缺陷。當(dāng)電路板加工、貼片回來(lái)才知道設(shè)計(jì)有問(wèn)題時(shí)，心里肯定忐忑不安，這樣低級(jí)錯(cuò)誤領(lǐng)導(dǎo)肯定得盤我了。此時(shí)，千萬(wàn)別慌張，不要想著立馬重來(lái)一版，想著如何可以彌補(bǔ)，即使不能保證完全可用，也至少得驗(yàn)證一些功能，讓此版電路板有所價(jià)值，不能做出一版廢的電路板，這是大部分硬件工程師的愿望。筆者遇到過(guò)此問(wèn)題，驗(yàn)證過(guò)即使HR I/O電壓設(shè)計(jì)為1.8V,同樣可以作為L(zhǎng)VDS使用。也通過(guò)咨詢過(guò)Xilinx官方技術(shù)人員，I/O電壓主要影響LVDS的阻抗匹配。那么電壓不對(duì)就無(wú)法保證LVDS速率達(dá)到理論速率，具體能到多少速率那就看自己的“人品”了。

xilinx 7系列芯片不再支持LVDS33電平，在VCCO電壓為3.3V的情況下無(wú)法使用LVDS25接口。

有些設(shè)計(jì)者想通過(guò)在軟件中配置為L(zhǎng)VDS25，實(shí)際供電3.3V來(lái)實(shí)現(xiàn)LVDS33也是無(wú)效的，原因是xilinx 7系列芯片在IO配置方面增加了過(guò)壓保護(hù)，因而無(wú)法通過(guò)欺騙綜合軟件的方式強(qiáng)行配置IO，具體參見(jiàn)

7-Series SelectIO Resources Guide（https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug471_7Series_SelectIO.pdf）, page 100, Note 2 states:

"if the voltage exceeds 2.85V, the outputs will be in a high-Z state. The device should always be operated within the recommended operating range as specified in the 7 series FPGA data sheets."

雖然在VCCO為3.3V情況下無(wú)法輸出LVDS25，但可以作為輸入進(jìn)行使用，具體參見(jiàn)AR#43989 https://www.xilinx.com/support/answers/43989.html

即使VCCO電平不是1.8V，在HP I / O bank中也可以使用LVDS輸入。LVDS輸出（因此雙向LVDS）只能用于1.8V供電的組。

同樣，即使VCCO電平不是2.5V，也可以在HR I / O bank中使用LVDS_25輸入。LVDS_25輸出（因此雙向LVDS_25）只能用于2.5V供電的bank。

查了上述說(shuō)法之后，我們自己試驗(yàn)下：

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

Bank14為HR Bank，差分輸入以及差分輸出使用LVDS電平：

提示說(shuō)明，LVDS電平不支持HRbank。

差分輸入以及差分輸出使用LVDS25電平：

提示VCCOs矛盾，輸出差分時(shí)鐘sys_clk_out_p，要求VCCO=2.5V，但對(duì)輸入并沒(méi)有這種要求。

驗(yàn)證了：

即使VCCO電平不是1.8V，在HP I / O bank中也可以使用LVDS輸入。LVDS輸出（因此雙向LVDS）只能用于1.8V供電的組。

同樣，即使VCCO電平不是2.5V，也可以在HR I / O bank中使用LVDS_25輸入。LVDS_25輸出（因此雙向LVDS_25）只能用于2.5V供電的bank。

官方更詳細(xì)說(shuō)明：

1、Xilinx Customer Community

https://www.xilinx.com/support/answers/43989.html

2、Xilinx Customer Community

https://forums.xilinx.com/t5/Design-Entry/spartan7-power-wiring-LVDS-25/m-p/984802

//補(bǔ)充說(shuō)明：FPGA中的 LVDS LVDS33 LVDS25

這僅僅是一種命名，對(duì)于XILINX FPGA來(lái)說(shuō)，LVDS25意味著bank的供電電壓VCCO采用的是2.5V，LVDS33意味著bank的供電電壓VCCO采用的是3.3V，只是在代碼中使用LVDS信號(hào)時(shí)，需要將管腳分別約束為L(zhǎng)VDS25和LVDS33。但是！！FPGA引腳輸出的LVDS電平都是標(biāo)準(zhǔn)LVDS電平，一般共模電壓在1.25V，擺幅是350mV。下圖是FPGA官方給出的ds926手冊(cè)，可以看到LVDS25和LVDS真的只是VCCO不同而導(dǎo)致的命名不同，但FPGA引腳輸出的電平都是標(biāo)準(zhǔn)LVDS。

這就會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題，經(jīng)常會(huì)有人問(wèn)LVDS25、和LVDS33以及LVDS的芯片（或者FPGA約束）到底能不能兼容？答案是可以的，因?yàn)楝F(xiàn)在市面上正常情況下大部分公司的產(chǎn)品就只會(huì)用一種標(biāo)準(zhǔn)的LVDS電平，也就是上述所說(shuō)的。因此，在這次和對(duì)外對(duì)接的時(shí)候，對(duì)方的LVDS芯片使用的是3.3V供電電壓，對(duì)方就說(shuō)是自己的標(biāo)準(zhǔn)是LVDS33，而我這邊FPGA是在HP BANK產(chǎn)生的LVDS信號(hào)，剛開(kāi)始我也以為不兼容，但查看了網(wǎng)上的資料和對(duì)方使用的芯片的手冊(cè)，也就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題。一個(gè)小小的LVDS電平問(wèn)題，直到今天遇到了問(wèn)題才了解明白。

區(qū)別僅在于零件的內(nèi)部。

LVDS33需要3.3V Vcco，LVDS25需要2.5 Vcco（或者對(duì)于較新的部件，它可能使用Vccaux）。

引腳上的信號(hào)接口是相同的。

即兩種情況下的電壓擺幅和共模電壓相同，因此您可以將其視為L(zhǎng)VDS。

審核編輯 ：李倩