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SDI相关

高性能模拟信号路径芯片产品供应商美国国家半导体公司（NationalSemiconductorCorporation）宣布推出一款3G 的多速率串行数字接口（SDI）串行/解串器二合一芯片，这是该公司一系列专业级及广播用视频芯片的最新型号产品。

这款SDI串行器的输出抖动只有50 ，而解串器的输入抖动容限则高达0.6单位信号时间（UI）。

此外，设计专业级视频系统的人员只要采用这款3G 的芯片组，便可利用其中的全新接口技术，将SDI串行/解串器与主机的FPGA芯片连接一起。

  这套高度集成的芯片组由LMH0340和LMH0341两颗芯片组成，3G 的LMH0340串行器内置电缆驱动器，而LMH0341解串器则具备时钟恢复串行环路穿越功能。

由于这两款芯片能以3G 的速度发送及接收信号，因此适用于各种专门用来制作及剪辑短片的视频广播设备，其中包括操作流程交换器、数字录像机、摄像机、视频格式转换器及视频编辑设备。

   LMH03403G 高清晰度/标准清晰度串行器/驱动器  美国国家半导体的LMH03403G 多速率SDI串行器采用小巧的48引脚LLP封装，可以支持270M 、1.485G 及2.97G 等数据传输速度，确保可传送符合数字视频广播/异步串行接口（DVB-ASI）、标准清晰度（SMPTE259M）、高清晰度（SMPTE292M）以及新的3G DI（SMPTE424M）等标准的视频，例如这款芯片只需通过一条同轴电缆便可以串行方式传送无需压缩的1080p50/60信号。

若以3G 及高清晰度速度操作，这款芯片的输出抖动只有50 ，因此无需加设外置压控振荡器。

这款串行器及驱动器二合一芯片若采用一般的供电电压操作，功耗只有437mW，比现时采用串行器搭配外置驱动器的高清晰度解决方案少40%。

   LMH03413G 高清晰度/标准清晰度时钟恢复解串器  美国国家半导体的LMH0341解串器可与LMH0340串行器搭配一起，组成串行/解串器芯片组。

这款解串器可以支持速度达270M 的DVB-ASI接口，也可支持标准清晰度/高清晰度和3G 数据传输速度所需的串行数字接口（SDI）。

LMH0341解串器芯片采用小巧的48引脚LLP封装，体积比市场上其他高清晰度芯片产品小60%。

LMH0341芯片内置时钟恢复器，其输入抖动容限高达0.6单位信号时间（UI），因此即使信号的眼图已关闭60%以上，这款芯片仍可接收信号以及将信号解串。

 时钟恢复环路穿越电路内置电缆驱动器，可以自动调节输出压摆率，以便配合数据的输入速度。

LMH0341解串器与LMH0340都同样无需加设外置压控振荡器。

若以2.97G 的速度操作，这款芯片的功耗低至只有445mW（典型值），若同样以高清晰度接口速度操作，这款芯片的功耗则比其他竞争产品少约一半。

  美国国家半导体除了推出可支持3G 多速率操作的芯片组之外，也推出两款可支持高清晰度/标准清晰度标准的芯片组以及另一只可支持标准清晰度标准的芯片组。

这几款芯片组大致可分为三类，一类是可全面支持高清晰度/标准清晰度标准的LMH0040串行器及LMH0041解串器，另一类是可支持高清晰度/标准清晰度标准的低成本LMH0050及LMH0051芯片，最后一类是只可支持标准清晰度标准的LMH0070及LMH0071芯片。

自从1998年长野冬奥会以来，HD串行数字接口（HD-SDI）传输设备的使用率不断增长。

起初，在演播制作中使用的测量设备只要求支持一个格式的信号－1,035线隔行扫描（1035i）60场每秒格式。

这种测量设备的唯一任务是波形监视。

　随着数字电视广播投入市场，支持多信号格式的测量设备的需求扩大了。

设备制造商们快速回应这种需求

　向数字电视的过渡方兴未艾，广播商越来越多地使用HDTV设备进行节目制作。

对提供多种功能的设备的需求不断增长。

日本的1,125线扫描Hi-Vision（高保真）系统被国际电信同盟（ITU）认定为国际标准。

作为这种趋势的结果，出现越来越多HD-SDI信号的先进的测量设备。

　1.HD-SDI信号发生器

　所谓的第三代HD-SDI信号发生器具备一个复合结构，合并了标准清晰度电视（SDTV）系统。

HDTV系统最初是与SDTV独立开发的。

在广播行业熟悉HDTV和SDTV之间的格式转换的概念时，一些广播商发现很难完全评估和说明这些差别。

例如，HDTV系统的场频率设置为60Hz，而NTSC系统的为59.94Hz。

这个差值是如此微不足道，故不但模拟HDTV而且HD-SDI信号发生器最初使用60Hz的场频率，并且使用HDTV三电平同步信号用作同步锁相的参考信号。

　但是，随着数字电视广播的腾飞，节目制作迅速转换为HDTV制作，现在广播商在某些情况用HDTV设备记录SDTV视频材料并将其向下转换为SDTV进行广播。

在其他情况下，他们也将SDTV视频材料向上转换为HDTV播放。

因此，在信号格式和设备与系统之间的物理连接方面，HDTV和SDTV系统之间的结合变得日益重要。

在这些情况下，不同的场频率会妨碍这两个系统之间的平滑结合。

由于这个原因，在美国，已向HDTV标准添加了使用59.94Hz场频率和29.97Hz帧频率的HDTV标准。

在日本，广播卫星（BS）模拟高保真广播继续使用60Hz，从2000年12月开始将59.94Hz的场频率设置为广播卫星数字HDTV广播使用，地面数字HDTV广播从2003年开始。

　在这些情况下，使用黑场（BB）信号显然有利于格式转换。

这些信号用作同步SDTV影视制作设备的参考信号，并且也用作SDTV和HDTV复合系统的参考信号。

这意味着HDTV设备现在必须支持BB信号同步锁相。

而且，使用不同场频率的23.98p和23.98分割帧（23.98sF）系统也必须使用BB信号同步。

些发展造成了对HD-SDIHDTV信号发生器的需求，要求这些信号发生器具有BB信号同步锁相、模拟BB信号输出和SD-SDI输出，以便适应复合的HDTV和SDTV系统。

广播商还要求这些设备的价格更低。

多格式HD数字信号发生器LT442D 

　为响应这种需求，LeaderElectronics公司提供了LT442DHD-SDI信号发生器。

LT442D基于第二代完全多格式信号发生器。

为了响应向59.94Hz场频率的转变，它为其支持的全部格式提供BB同步锁相，虽然格式数量有限。

　而且，Leader使信号发生器可使用广泛的选项选择，使用户能够构造最适合于其系统的信号发生器。

信号发生器允许用户从模拟BB信号输出、SD-SDI输出、HD-SDI黑场输出、自然图像模式和HD模拟输出中选择两个任选功能进行组合。

例如，用户可组合模拟BB输出和SD-SDI输出来执行模拟BB信号同步锁相，来配置一台类似于LT442D的简易SD-SDI信号发生器。

　但是，因为LT442D是一台标准的具有多格式HD-SDI输出和模拟三重输出的HD-SDI信号发生器，所以它可同时用作HD-SDI信号发生器和SD-SDI信号发生器。

因此，与使用SD和HD信号的单独信号发生器的系统相比，LT442D节省了空间和成本。

所以LT442D非常适合于由HDTV和SDTV设备组成的系统。

　只要SDTV格式还是数字电视广播格式中所包含的一种格式，这种信号发生器的需求有可能继续增加。

LeaderElectronics将提供更多种类的产品来满足用户的需求。

2.HD-SDI波形监视器

　LeaderElectronicsCorp.是全世界第一批开发出HD-SDI波形监视器的公司之一，我司及时制造出该产品供1998年长野冬奥会使用。

稍后，公司推出了更先进的波形监视器，功能有所改进，包括多格式和数据转储功能。

这些产品不仅在日本使用，也用在其他地方，特别是在美国。

　最近用户盼望公司能够推出眼图显示的波形监视器。

反映了正在向HDTV生产过渡和不断增加与这个过渡有关的设备问题。

在发生故障时，用户希望监视HD-SDI信号的波形以检测并确定故障的原因。

　对于SD-SDI设备，能够显示眼图的波形监视器已经面市。

但是，1.5Gbps高速HD-SDI信号的眼图监视在技术上一直是个难题。

通常用户使用数字示波器。

然而，数字示波器价格昂贵，值数百万日元，且使用复杂。

另外，广播站用户不安装不经常使用的设备。

　因此，能够经常用于广播并同时提供眼图监视功能的设备需求不断增加。

LeaderElectronics迎接这个挑战，开发出能够监视1.5Gbps信号的低成本技术。

　HD-SDI波形监视器LV5170D

   我们的成果就是装备双CRT的LV5170D波形监视器。

LV5170D继承了第二代多格式波形监视器的全部功能。

另外，还具备可选的HDTV眼图监视功能。

它还具备向计算机发送传输误记录的功能。

因此，LV5170D不但用作波形监视器，而且可用作分析仪。

它具有BB信号同步锁相和模拟SDTVG波形监视功能，适应含有HDTV和SDTV设备的系统要求。

SD-SDI可选部件允许添加具有眼图显示能力的SD-SDI波形监视功能。

LV5170D是第三代波形监视器，允许在SD-SDI和HD-SDI之间切换波形监视，以及在模拟SD和HD监视之间切换。

HD-SDI眼图监视的基本技术与SD-SDI（270Mbps）眼图监视相同。

但是，因为信号快五倍，Leader工程师投入了大量精力来选择和包装零件以实现稳定操作的同时又维持较低的成本。

眼图监视的另一个基本功能是抖动测量。

SDI的抖动对系统的影响将随频率分量的不同而不同。

因此，波形监视器除了显示整体抖动之外，还有必要分别显示低频抖动和高频抖动。

（照片）

（照片）HD-SDI眼图

   为验证此功能，工程师们需要使用信号发生器来提供一组抖动以及已知频率分量的抖动。

至今，这种设备尚未面市。

Leader的工程师们在开发眼图技术本身的同时还必须继续确定验证技术。

因此他们需要克服许多技术障碍。

　但是，Leader拥有开发SD-SDI信号的眼图监视技术的经验。

另外，作为提供GHz频段高频产品的测量设备制造商，Leader具有GHz产品高频技术相关的专业经验。

通过充分利用这一专门知识，Leader已经能够在不足一年时间内开发制造出LV5170D。

　Leader在2000年国际广播设备展览会（InterBEE2000）上作为参考产品展出了具有眼图显示功能的LV5170D设备。

公司收到了许多咨询，希望了解该产品。

因此Leader了解到HD-SDI波形监视器的用户是多么急切地等待着具有眼图监视能力产品的面市。

为了更快速地响应需求，Leader加快了将该产品推向市场的进程。

最近，推出了几款配有LCD的光栅式波形监视器。

　有两个基本的光栅显示器：

模拟处理类型和数字处理类型。

模拟型的准确度与CRT显示器的几乎相同。

相反，在测量SDI信号时，数字型的要求更高的精确度。

但是，这两种类型都存在光栅化能力造成的问题。

因此，LV5170D型使用常规的CRT显示器。

　问题包括信息和响应时间不足。

　光栅式波形监视器使用GALCD。

VGA的水平分辨率是640。

对于数字HDTV信号，分辨率为2200点每行；每个活动视频1920点。

因为以640点的分辨率显示信息，波形可能不完整从而无法精确显示。

因此，不能将波形监视器用于彩色校准应用。

　另一个与响应时间有关的问题是CRT基本实时显示波形。

人眼自动将此类情况如轨迹变化和亮度合并成适当的波形。

　对于光栅化的屏幕，波形在电子方面必须是完整的。

因此，波形显示与实际信号输入存在轻微的延迟。

在显示固定图案时没有问题。

但是，在显示移动图像（如摄像机镜头移动），显示的波形被延迟，造成无法自然地显示实际图像。

　Leader的第三代HD-SDI测量设备主要供广播站、制作间和生产机构在室内使用。

随着HDTV格式的节目生产更加广泛，对小巧轻便的产品的需求会增强。

LeaderElectronics将继续站在HD-SDI设备开发的最前沿。

TVOne已在C2-2000A系列下五款产品中,新加入了HD-SDI高清接口.C2-2000A系列产品的HD-SDI及DVI的分辨率高达1920x1200或1080p/60.这一系列包含2款多功能转换器,4款倍线转换器及4款扫描转换器（下变换器）共十款产品.此系列现已全面发售。

   C2-2355A多功能转换器,输入源包含SD/HD-SDI,DVI-D,模拟RGB/YPbPr（HD-15）,YUV/YPbPr（3BNC）,复合视频（BNC）和YC.可同时输出SD/HD-SDI、DVI-I和模拟RGB/YUV/YPbPr（HD-15）,复合视频（BNC）和YC信号.输入输出包含所有PC,SD,HD格式的分辨率，可以选择其中任意格式的分辨率进行转换.可调节刷新频率及输入源信号参数.包含:

色度/亮度/对比度调节,同步锁相功能,放大缩小,调节屏幕宽高比,画中画,抠像混合和边缘融合功能.C2-2350A除不带HD-SDI输入/输出接口外,其余皆同C2-2355A。

   C2-2205A上/交叉转换器,输入源包含SD/HD-SDI,2x复合视频,2XYC,YUV/YPbPr（3BNC）,和模拟RGB/YPbPr（HD-15）.两路输出信号包含DVI-I和模拟RGB/YPbPr（HD-15）.输入输出包含所有PC,SD,HD格式的分辨率，可以选择其中任意格式的分辨率进行转换.可调节刷新频率及输入源信号参数.包含:

色度/亮度/对比度调节,同步锁相功能,放大缩小,调节屏幕宽高比功能.C2-2200A除不带HD-SDI输入/输出接口外,其余皆同C2-2205A.C2-2250A另带画中画功能,抠像混合和边缘融合功能.C2-2255A相较C2-2250A,则增加SD/HD-SDI输入接口。

   C2-2105A扫描转换器,输入源包含RGB/YPbPr（HD-15）带环出功能,DVI-D.可同时输出SD/HD-SDI,复合视频,YC和YUV/YPbPr.先进特点包含色度/亮度/对比度调节,同步锁相功能,放大缩小,调节屏幕宽高比功能.C2-2100A除不带HD-SDI输入/输出接口外,其余皆同C2-2105A.C2-2150A另带画中画功能,抠像混合和边缘融合功能.C2-2155A相较C2-2150A,则增加SD/HD-SDI输入接口。

   C2-2000A系列集中多种功能于一身,是一款高性能的产品.支持自动侦测输入分辨率和支持多种电视制式.每一款产品的PC输入分辨率均高达2048x2048及HDTV分辨率高达1080p.可放大（Zooming）图像到10X倍，填满整个屏幕，使用者还可在已放大的图片中，上下左右移动到想要观看的部位。

图像亦可缩小（Shrink）到10%在各种显示器上。

动作补偿（Motioncompensation）和3：

2Pulldown功能，则可大大改善NTSC格式下的影像质量。

采用的4:

4:

4取样格式，能精确的在画面上Keyout像素等级（pixellevel）。

   C2-2000A系列可通过前面板按钮控制,红外线,RS-232和IP接口控制.窗口控制面板（WindowsControlPanel）可经由大多数的第三方控制系统直接全面控制.每款产品皆可在任何输入信号之间自由切换，可选择搭配合适的S2输入扩展源切换器，可扩充您的输入所需，额外扩充的输入源，也可通过C2-2000A系列控制系统控制.此款产品为桌上型铁壳设计，另外可选购单/双挂式机柜挂耳。

日前，北京市利国电子根据这工程需要，成功研制出SDI信号到HDMI信号的转换器。

以满足在数字视频应用中，常将便于传输的串行数据信号转换成并行数据高质量输出到接收端的需要。

  SDI-HDMI转换器是为高质量可视化工程应用设计的系列产品之一。

STH转换器按照SMPTE（美国电影与电视工程师学会）291M、292M标准对串行数字信号进行解码以及相应的并行编码设计。

本转换器适于演播室、总控机房、播出监控机房的信号监测与预览，也解决了因SDI监视器不菲价格而带来的诸多使用不便问题。

STH转换器体积小，特别适合于外景拍摄现场剪裁等场合，也非常适用于设备空间不足的转播车内。

   功能特性：

∙支持1路SDI信号到1路HDMI信号的转换；

∙支持1路SDI信号的环出；

∙支持SDI输入信号监测功能；

∙支持SDI输入信号HD（高清）和SD（标清）的识别功能

∙支持输出负载监测功能；

∙输入SDI线缆长度：

大于50m；

∙输出HDMI线缆长度：

大于15m；

　　SDI-HDMI转换器的推出进一步完善和丰富了利国电子视频转换产品体系。

目前，该成品已经进入国内市场并大量出口国外。

预计几年后，电视机视频图像将普遍采用满足高清晰度电视（HDTV）和全数字化视频技术标准的图像采集设备。

高清晰有线电视全数字化摄像机，采用数字输出接口的DVD。

采用数字视频技术标准的视频编辑设备、视频摄录设备、视频传输设备等将成为主流设备。

为了具备与奥运会接轨的技术功能，满足绿色奥运、数字奥运的要求，我公司LED显示屏系统除满足模拟视频信号输入要求以外，特提供无压缩的数字高清晰电视信号标准输入接口既SDI接口，此接口可兼容电气标准为SMPTE259M、SMPTE292M。

它为纯数字信号接收、解码。

信噪比无穷大。

它为标准的10位数据灰度、12位内部图像处理操作，灰度等级可达到4096级，非线性处理使显示颜色达到10亿色，图像分辨率可支持1920dots×1080dots（显示比例16：

9）或1440dots×1080dots（显示比例4：

3）。

基于SDI-12总线（通信协议）的数据采集技术

（一）

概述：

目前SDI-12产品越来越丰富，应用也越来越广泛，关键在于其智能化，数字化。

众多仪器厂商，系统集成商，开始关注该项技术，几乎所有的数据采集器生产商都在自己的产品中增加了SDI-12总线接口，在大趋势的推动下，传感器厂家也开始加入这个协议。

通过SDI-12组建的数据采集系统结构简洁，由于使用了总线技术，所有的传感器连接在一条SDI-12总线上，所以放弃了以往的复杂接线，让用户一目了然，即使供应商不提供服务，用户自己也能很好的来改变观测方案甚至是对系统升级。

关于>SDI-12的技术背景

SDI-12 SerialDigitalInterface即串行数字接口，是一种基于微处理器的智能化传感器系统。

SDI-12通讯标准是由美国水文组织提出的的一种串行数据通讯接口协议，在>SDI-12协会支持下，近年来欧美国家在环境监测中加以推广使用。

此技术广泛应用在工农业多参数测控、江河湖海的水文和气象等地球环境监测、养殖和食品生产中，可以远距离传送数据。

目前此协议最新的版本是2005年7月18号公布的V1.3版，这个标准版本是V1.2版的升级版。

SDI-12小组的技术支持遍及全球。

国外有很多从事智能传感器开发的公司对SDI-12通信技术的应用都非常成熟，生产了一大批高性能智能传感器和数据采集系统产品。

国内近年来从事SDI-12传感器开发的公司逐步兴起，有些公司也开发出了很多不错的SDI-12智能传感器。

我国的>SDI-12技术也已应用到如气候变化追踪、水采集及水测试、生态调查、土壤监测、农业及气候分析等领域。

一、关于接口、总线与通信协议

我们常见的RS232、RS485、RS422、CAN等这些都是接口标准，它并没有规定通信的内容，在定义了接口的机械与电气标准后，各种组织或厂家制定出标准的通信内容约定，即形成通信协议。

在这些协议的约定下，各生产厂家的相同或不同类型的产品可以兼容在一起组成网络。

这些设备都是并联在接口上的，形成总线连接方式，同时它也限定接入总线的数量。

>SDI-12既约定了接口的电气规范又约定了通信的内容。

但在其软件协议功能优越性的推动下，一些厂家也在RS485接口的产品上使用了该协议的通信格式。

SDI-12总线技术属于单线总线技术，即在一根数据线上进行双向半双工数据交换，但这并不代表一根电线就可以进行数据传输了，它是和电源线的负极共用的。

在短距离的应用中它并不强调线路使用双绞线，对计算机通信有过研究的人都知道，数字信号的传输距离和线路的阻抗匹配有很大关系，用平行线路做为数据传输的物理层，会在很大程度上缩短通信距离，这是由于构成通信信号电流回路的两根线在处于并行时，这条线路的电容增加，对传输的数字脉冲的上升沿和下降沿---产生畸变，造成接收方无法辨认是“1”或是“0”。

另一个影响通信距离的因素是通信速率bps/S,即每秒传输的数据位数。

通信速率越高，对线路的要求越高。

因此在进行远距离通信中，选用双绞线是有必要的。

   但这对于>SDI-12总线来说，情况好多了，SDI-12总线的通信速率为1200bps/S。

二、>SDI-12接口标准规范内容

1．接口的电气性能

接口规定了总线使用三芯电缆，定义如下：

一根为串行数据线，双向半双工通信

一根为12V供电线，向传感器供电

一根为地线，即作为电源的回路又作为数据信号线的回路。

  2．串行数据的逻辑和电压值

二进制值                     电压范围

  1                       -0.5V¬—1.0V

  0                        3.5V—5.5V

3．>SDI-12传感网络结构

三、>SDI-12的通信协议

1．通信速率和字帧结构

协议规定了通信的波特率为1200

字帧结构

 起始位：

1

 数据位：

7

 校 验：

偶校验

停止位：

1

2．可实现特性

所有在SDI-12总线上发送的字符必须是可印刷的ASCII字符。

所有的指令以地址码开始，以“！

”为结束符。

所有的传感器响应以地址码开始，以为结束符。

3．SDI-12的地址范围

规范约定地址由0-9、a-z、A-Z，出厂初始化地址为0，但大部分厂家没有对这个范围进行限制，经过实验验证，所有的可显示的键盘码都可以做为地址，但建议用户在地址资源充足的情况下，不要将地址设置超出该范围，以免带来不必要的麻烦。

四、>SDI-12传感器

1．传感器的特点

传感器自身具有微处理器，可以实现适合自身特点的算法

可以通过指令对其进行校准

内部采用EEPROM，用来放置校准信息和其他配置信息。

单总线的串行接口简化了数据采集器的设计

传感器在未来的发展上可以独立完成。

2．传感器的组成结构

3．传感器的休眠与唤醒机制

这个协议里最特殊的点是它的休眠与唤醒机制12mS和8．33mS标识。

由于>SDI-12传感器低功耗模式，当不进行工作时即进入休眠，因此每个命令前需要加上一个12mS的标识信号，用于唤醒总线上所有的传感器，传感器从低功耗模式中唤醒后，在收到下一个8．33mS标识信号后，开始寻找和自己匹配的地址，地址匹配开始测量。

如果