同步信号就是给需要同步处理信息的机器设备提供相同时间参考的信号。如所有电视转播,手机通讯等,同步信号可以是一个开关信号,也可以是一个连续脉冲。
基本概念
同步信号就是给需要同步处理信息的机器设备提供相同时间参考的信号。如所有电视转播,手机通讯等,同步信号可以是一个开关信号,也可以是一个连续脉冲。一般地,我们生活中的GPS定位和手机通讯都是以GPS信号中提取的标准10MHZ信号经处理后作为标准同步源。
所谓源同步信号,即传输待接收的数据和时钟信号均由发送方产生。FPGA应用中,常常需要产生一些源同步接口信号传输给外设芯片,这对FPGA内部产生时钟或数据的逻辑和时序都有较严格的要求。而对于一些FPGA采集信号的应用中,常常也有时钟和数据均来自外设芯片的情况,此时对数据和时钟的采集也同样需要关注FPGA内部的逻辑和时序。当然,无论何种情况,目的只有一个,保证信号稳定可靠地被传送或接收。
同步信号是指在同一载体内同时发出的多个信号源,使接收者能收到更多或更好的信息。同步信号应包含行同步信号、场同步信号和色同步信号(彩色负载波)三种。
数字同步信号
当信号转为数字信号时,模拟波形变为0、1码,这样计算机数据通信的方法将被借鉴。例如误码检测方面,数字电视信号中也加入CRC码等等。在同步方面,我们也会看到位元同步、群同步、网同步等数据通信中应用的同步方式。
串行数字接口SDI是现阶段的通用数字接口,在很大程度上已经取代了模拟视频接口。因为它是无压缩格式,既无损耗,也很少需要维护。SDI接口内传输码流为270Mb/s的D1格式串行数字分量信号。下面简要分析D1信号。D1格式分别在Y、B-Y、R-Y上取样和量化,进行A/D,取样时钟折衷为27MHz,其中Y为13.5MHz,B-Y、R-Y都为6.75MHz;量化比特为10b。D1格式的并行输出码流为27Mb/s。当并行转为串行输出时,移位寄存器的时钟频率是A/D时钟频率的10倍,27×10=270MHz,D1格式的串行输出码流则为270Mb/s。DI格式的串行输出被命名为串行数字分量。D1信号包括三种信号是:视频信号、定时基准信号、辅助信号。
D1格式对定时基准信号处理中,考虑到每一行都存在300mV的行同步信号,不管在活动图像或标准测试信号中都是
冗余部分,所以没必要每次取样和量化,可仅以“0~3”这4个码字来表示有效扫描开始,称之为“有效视频起始标志”(Start of Active Video,SAV)。同样,用第“1020~1023”这4个码字来表示有效扫描结束,称之为“有效视频结束标志”(End of Active Video,EAV),“SAV”与“EAV”将起到同步信号的作用。
“SAV”与“EAV”作为D1格式信号的定时基准信号,各种数字设备,如D/A可方便地利用“SAV”与“EAV”同步数字视频信号。由于其只占8个取样字,将腾出很大空间放置其它辅助数据。这么做有一个更大好处,可将原应用于同步的约30%的取样点增加用于信号电平上。也就是说原应该用约1000个取样点取峰峰1V,现可全用在0~700mV的信号电平上,既加大了取样密度,又提高了取样精度。但也因为在消隐期加入了辅助数据,而有些设备在信号的转换过程中,是要去掉消隐信号的,所以有可能造成信号的损失,应予注意。每个定时基准信号由4个字的序列组成,格式如下:3FF 000 000 XYZ (数值以16进制表示,3FF 000留供定时基准信号用)。头3个字是固定前缀,第4个字包含定义第二场标识、场消隐状态和行消隐状态的信息。定时基准信号内的比特分配列于表1。
F=0/1 第l/2场时, V=0/1 其它处/场消隐时 。H=0/1 有效视频开始处(SAV)/有效视频结束处(EAV)
P0,P1,P2,P3:保护比特(见表2)。MSB:最高有效比特 表l规定了V和F比特的状态。 P0,P1,P2,P3比特的状态决定于F,V比特的状态,见表2。在接收机中,这种安排容许纠正l 比特误码和检出2比特误码。这也代表了一种设计思想,同步与纠错都是为了信号的高质量传输,同步兼顾纠错,纠错也必反应同步。
另外,通过以上分析,SDI串行数字接口并不是一个真正的数字接口。因为它是模拟信号经A/D转换得来的,所有的水平和垂直频率及消隐期依旧存在,且定时是模拟的。它算是使用数字来传输有效行波形的受高度限制的模拟接口,是数模兼容时代的一种选择,它的同步必然与模拟信号有很多联系。