FPGA GTP 4K30Hz SDI视频的接收，处理及发送的实现笔记

1，硬件实现框架

SDI的视频数据经M22564接收后转为差分信号输入到FPGA，FPGA经过处理后通过M22428转为同轴信号输出。

我实现的功能是将输入的4K30Hz的SDI视频流加上OSD显示，在将其输出。

2，FPGA处理流程图

说明：

1，GTP Transceivers

这是Xilinx自带的IP核，实现信号的串并转换，根据ug482可知，其支持的速率是在500 Mb/s 到 6.6 Gb/s之间，所以完全可以实现 4K30Hz（6 Gb/s）视频串行信号的转换。所以这个模块是将SDI的串行信号转换为FPGA可以处理的 20bit 的并行信号，然后FPGA处理过后的信号有转为SDI的串行信号输出。

2，Data Process

我用的是XILINX的ARTIX-7 FPGA，由于没有找到支持4k30Hz的SAMPTE IP核（有处理3G，HD，SD的IP核），所以只能自己写关于4K处理。

①，SDI Descrambler 和 SDI Scrambler

为了有效的GTP传输，在传输之前需要将数据编码加扰，所以接收之后要对数据进行解码解扰，才能得到正确有用的数据，加扰和解扰的方法如下：
特别注意：这呈现的是对单bit数据加扰解扰的情况，而在4K的处理中是需要对20bit的数据进行加扰解扰的。

②，Data align

数据解扰后，得到的就是有效的并行数据，并行数据是从串行数据中连续的取出来的，所以取的位置很大的几率不是我们想要的位置，也就是数据没有对齐，这样在数据流中就找不到SMPTE标准中的EAV，SAV等信息，所以必须有数据对齐的处理，对齐后就可以根据ST 2081-1中的标准检测数据流中的行场信号，有效视频数据等。

③，OSD

有效数据得到后，就在数据流中嵌入自己想要显示的文字等，嵌入完成并加扰后就能输出到GTP。

3，补充说明

①，GTP的时钟（RXOUTCLK）需要配置，4K30Hz需要显示的话，RXOUTCLK频率为297MHz
②，297MHz的时钟较高，在确保时序约束正确后，尽量采用流水线设计，使时序达到要求
③，本文适合有一定SDI视频处理基础的同伴阅读。
④，参考xilinx官方SDI工程：XAPP1097 ，需要登录账号才能下载

4，成品展示

图中的彩条是自己生成的4K的彩条