本文內(nèi)容的相關(guān)資料獲取可在公眾號(hào)“ecircuitlab”后臺(tái)發(fā)送關(guān)鍵字: Cyclone IV資料 注意?。?！需要發(fā)送完整的內(nèi)容“Cyclone IV資料”過(guò)去，后臺(tái)才能自動(dòng)回復(fù)資料信息，建議直接復(fù)制過(guò)去發(fā)送。 說(shuō)明：本公眾號(hào)的網(wǎng)站因?yàn)楣δ苄略鲈谥貙懼?，網(wǎng)站www.ecircuitlab.com暫時(shí)不開(kāi)放訪問(wèn)，預(yù)估在6月上線

? ??關(guān)于Cyclone IV的LVDS是如何入坑? ??

記得剛用Altera的FPGA Cyclone IV那會(huì)，拿到規(guī)格書一看IO總覽，靠，這么多LVDS IO，豈不是可以搞很多事。然后就美滋滋的一頓狂操作把原理圖畫好了，然后快速Layout送出去打樣，當(dāng)時(shí)一切都是那么順利，但是板子回來(lái)測(cè)完電源開(kāi)始RTL調(diào)試時(shí)就開(kāi)始傻眼了，然后就開(kāi)始踏一路的Altera的LVDS的坑，不過(guò)原因還是當(dāng)時(shí)自己太年輕急躁，做事不夠細(xì)心，Altera的FPGA的LVDS還是有很多有意思的地方。

? ??關(guān)于Cyclone IV的LVDS IO? ??

當(dāng)時(shí)的整個(gè)電路不復(fù)雜，就是使用FPGA做信號(hào)源產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)LCD的LVDS信號(hào)測(cè)試LCD屏，當(dāng)時(shí)拿到規(guī)格書的第一件事就是馬上去找LVDS IO資源，從規(guī)格找到關(guān)于LVDS IO資源的表格如下圖所示。

圖1.?Cyclone?IV中的LVDS資源信息

當(dāng)時(shí)使用器件是EP4CE6的器件，可以看到有21對(duì)LVDS IO，但是沒(méi)注意去看LVDS的那個(gè)小上標(biāo)（3），那個(gè)上標(biāo)（3）在下面的Note 3中很清楚的說(shuō)明了21對(duì)LVDS IO是專用LVDS和可模擬的LVDS總數(shù)，當(dāng)時(shí)就輸在這個(gè)Note上。

前面說(shuō)到板子回來(lái)后調(diào)RTL就傻眼了，為什么傻眼呢？當(dāng)時(shí)一波操作把RTL代碼寫好，仿真也做了，邏輯都很完美，但是一綜合后Quartus就馬上給我拋出了個(gè)錯(cuò)誤，如下。

圖2.?Cyclone?IV中的LVDS資源信息

看到這一篇紅的錯(cuò)誤內(nèi)心是崩潰的，不過(guò)Quartus還是做得很好，報(bào)錯(cuò)后還是很友善的告訴你解決方法，在上面圖2中可以看到，展開(kāi)錯(cuò)誤下面的綠色字體提示可以用LVDS_E_3R或者mini-LVDS_E_3R的IO類型。然后我就根據(jù)這個(gè)提示把IO類型改為L(zhǎng)VDS_E_3R，重新綜合后終于不再報(bào)錯(cuò)，順利的綜合完成，然后就把程序Down到FPGA上。測(cè)試LCD沒(méi)反應(yīng)，以為沒(méi)信號(hào)輸出，拿示波器測(cè)試信號(hào)線有信號(hào)輸出，但是LCD就是死活不亮，沒(méi)辦法，重新看手冊(cè)。

圖3.?Cyclone?IV中可選的LVDS_E_3R IO類型

? ??LVDS IO類型不可用的原因? ??

重新看手冊(cè)后發(fā)現(xiàn)了圖1中的那個(gè)Note 3信息，參考描述在手冊(cè)第133頁(yè)的Table 6-8找到了Cycone IV E系列的真LVDS和模擬LVDS數(shù)量分布信息，如下，可以看到對(duì)于EP4CE6的EQPF-144封裝只有8對(duì)Ture LVDS，剩下13對(duì)都是可模擬的LVDS。

圖3.?Cyclone?IV中真LVDS和可模擬LVDS的IO數(shù)量分別

然后在手冊(cè)的第136頁(yè)找到了LVDS_E_3R的描述，這里的E是Emulated的意思，3R是Emulated LVDS IO需要使用3個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)組合才能實(shí)現(xiàn)LVDS信號(hào)輸出，如下圖，電路設(shè)計(jì)時(shí)注意電阻取值。

圖4. LVDS_E_3R的正確電路設(shè)計(jì)

當(dāng)時(shí)看到這個(gè)信息后，馬上對(duì)板子割線放了官方推薦的這個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)，板子上電后LCD就馬上正常被驅(qū)動(dòng)工作起來(lái)。

當(dāng)然，有了這個(gè)奇怪的電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)LVDS信號(hào)輸出后，還是忍不住好奇原因，后面仔細(xì)的去讀手冊(cè)看LVDS和Emulated LVDS的電氣參數(shù)，在手冊(cè)第477頁(yè)的Table 1-34和Table 1-35給出了答案。Emulated LVDS既然不是Ture LVDS，那么速率肯定是有所折扣的?？梢钥闯?，對(duì)于相同的Modes和相同的器件等級(jí)，比如我使用的是x7 Modes，C8的器件等級(jí)，True LVDS最高速率是640Mbps，而Emulated LVDS最高才550Mbs。這也是設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的地方。

圖5. True LVDS和Emulate LVDS的速率比較

同樣在手冊(cè)的第447頁(yè)的Note中給出了關(guān)于如何確定Ture LVDS和Emulated LVDS的分布范圍，如下圖，可以看到True LVDS都在Row?I/O Banks，所以很自然的就可以推論Emulated LVDS多數(shù)就分布在Column I/O Banks上，事實(shí)我在Quartus上嘗試了多個(gè)器件的LVDS分配測(cè)試，Emulated LVDS都分布在Column I/O Banks上，但這個(gè)信息僅供參考，可能個(gè)別器件的Row I/O Banks上還是有的，畢竟查了好久的資料還是沒(méi)找到明確描述。

本文主要從之前的項(xiàng)目經(jīng)歷引入Cyclone IV的LVDS IO不能出LVDS信號(hào)原因，順便解釋了LVDS_E_3R IO類型是什么，但對(duì)于一個(gè)硬件工程師來(lái)說(shuō)，僅知道這些總感覺(jué)還是欠點(diǎn)什么。對(duì)的，為什么LVDS_E_3R使用電阻網(wǎng)絡(luò)就能輸出LVDS信號(hào)了，下篇文章將通過(guò)IBIS模型搭建電路，通過(guò)仿真看波形的方式來(lái)解析這個(gè)問(wèn)題，如果文章質(zhì)量給力的話請(qǐng)多多打賞支持，ecircuitlab會(huì)持續(xù)的輸出更多硬件設(shè)計(jì)干貨。

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