幾十年來，廣播視頻設(shè)備串行數(shù)字接口 （SDI） 技術(shù)一直是連接廣播行業(yè)用專業(yè)設(shè)備的既定標(biāo)準(zhǔn)。

SDI 設(shè)備包括攝像機(jī)、錄像機(jī)、監(jiān)視器、混音器和 PC。1989 年，美國電影電視工程師協(xié)會(huì) （Society of Motion Picture and Television Engineers， SMPTE） 推出最初的 SDI 技術(shù)規(guī)范，規(guī)定通過造價(jià)不高、終端為經(jīng)濟(jì)耐用型 BNC 接頭的 75 歐姆同軸電纜傳輸數(shù)字視頻，傳輸速率為 3 Gbps。

該規(guī)范發(fā)布后經(jīng)過多次修訂，最大數(shù)據(jù)速率已從 3 Gbps 先后提高到 6 Gbps、12 Gbps 及以上，以支持更高的視頻分辨率（高清、4K 和 8K）、更快的幀率以及多個(gè)數(shù)字音頻通道和音頻標(biāo)準(zhǔn)。SDI 仍在采用同軸電纜提供上述已大幅擴(kuò)展的功能，不過現(xiàn)已增加了光纖傳輸，以便得到更廣泛的應(yīng)用。

FPGA 非常適合 SDI 實(shí)現(xiàn)方案。英特爾針對(duì)英特爾 FPGA 和 SoC FPGA 開發(fā)了 SDI II 知識(shí)產(chǎn)權(quán) （IP） 核，這種內(nèi)核支持 HD-SDI 單速率模式、3G-SDI 單速率模式、三速率模式和多速率模式。三速率模式支持 SD-SDI、HD-SDI 和 3G-SDI 標(biāo)準(zhǔn)，多速率模式支持三速率模式下的所有 SDI 標(biāo)準(zhǔn)，并增加了 6G-SDI 和 12G-SDI 標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)英特爾 FPGA 和 SoC FPGA，包括英特爾 Agilex、英特爾 Stratix 10、英特爾 Arria 10、英特爾 Cyclone 10、英特爾 Stratix V、英特爾 Cyclone V 和英特爾 Arria V 設(shè)備家族中的器件，在與 SDI II IP 核一起使用時(shí)，支持多種 SDI 變體和數(shù)據(jù)速率。

英特爾前不久發(fā)布了一條有關(guān)使用英特爾 Agilex I 系列 FPGA 和 SDI II IP 核實(shí)現(xiàn) SDI 樣本的視頻。該樣本基于 SDI 重傳設(shè)計(jì)，無需使用外部壓控晶體振蕩器 （VCXO） 來實(shí)現(xiàn)同步鎖相，相反，它采用小數(shù)分頻模式，在 FPGA 的 F-Tile 上使用了英特爾 Agilex I 系列 FPGA 的內(nèi)部發(fā)射器鎖相環(huán) （PLL） 完成同步鎖相。

每個(gè)英特爾 Agilex FPGA F-Tile 有 16 條傳輸通道，每條通道各有一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器鎖相環(huán)，可以用相同的 140 MHz參考時(shí)鐘頻率進(jìn)行鐘控，這意味著該 FPGA 可以在單個(gè) Tile（小芯片）中支持多達(dá) 16 條運(yùn)行重傳設(shè)計(jì)的獨(dú)立通道。英特爾 Stratix 10 和英特爾 Arria 10 FPGA 也具備此項(xiàng)能力，但未集成那么多的發(fā)射器鎖相環(huán)，因此只能支持英特爾 Agilex FPGA 一半數(shù)量的獨(dú)立通道。

該樣本設(shè)計(jì)使用了英特爾 Agilex I 系列收發(fā)器 SoC 開發(fā)套件和 12G-SDI FMC 子卡。同軸 BNC 電纜將測(cè)試設(shè)置連接到測(cè)試示波器，測(cè)試示波器負(fù)責(zé)進(jìn)行與 FPGA 的視頻收發(fā)。該樣本使用視頻測(cè)試圖案生成器的彩條信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，以 12G-SDI 數(shù)據(jù)速率傳輸。通過重傳設(shè)計(jì)產(chǎn)生的校準(zhǔn)抖動(dòng)為 0.16 UI，超過了 SMPTE 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 0.3 UI。

將樣本切換到 6G-SDI 產(chǎn)生的校準(zhǔn)抖動(dòng)僅為 0.05 UI，而切換到 3G-SDI 時(shí)，校準(zhǔn)抖動(dòng)為 0.08 UI。切換到 HD-SDI 和 SD-SDI 時(shí)，校準(zhǔn)抖動(dòng)分別為 0.03 UI 和 0.04 UI。這些校準(zhǔn)抖動(dòng)結(jié)果展現(xiàn)了 FPGA 內(nèi)部發(fā)射器鎖相環(huán)的低抖動(dòng)特性。樣本的多速率 SDI 設(shè)計(jì)可以對(duì)傳入的數(shù)字視頻進(jìn)行重傳，同時(shí)將輸出數(shù)據(jù)速率從 SD-SDI 切換為 12G-SDI，所有這些都在 SMPTE 標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)抖動(dòng)規(guī)定范圍內(nèi)。