LVDS протокол для передачи на 50-100 МБ/с, Можно ли использовать SPI через LVDS на скорости 50-100 МБ/с Опции

[Олег Гаврильченк...]

Требуется передавать данные от одного устройства на несколько других. В оба направления. Передатчик и приемник - ПЛИС. Для последовательной передачи достаточно скорости 50-100 Мб/с. Устройства связаны кабелем или шлейфом и расстояние между ними до 0,5 м.
В качестве физического протокола я выбрал LVDS. У меня возникли такие вопросы:
1. Можно ли передавать данные по обычному SPI. Т.е. использовать 3 линии SCK, MOSI, MISO(через LVDS)? Или это слишком высокая скорость?
2. Можно ли использовать синхронный или асинхронный UART на 50-100 Мб/с?
3. Какие еще варианты посоветуете?

Я работал с SPI только на скоростях до 25 Мб/с и только через КМОП. Разумеется, есть быстрые последовательные протоколы(RapidIO, PCI-E, Aurora и др). Но в спецификациях на них указано что они разработаны для скоростей в 10 раз выше нужной мне, и для их использования нужна будет более дорогая ПЛИС на стороне приемника. И отлаживать их дольше.

Еще хочу задать вопрос по протоколам. Мне известны протоколы для низких скоростей: RS-4.., CAN, SPI, I2C и др. И известны высокоскоростные: PCI-E, Ethernet. Существуют ли решения для скоростей именно 25-~ 200 Мб/с?
МБ/с - это мегабит в секунду.

Сообщение отредактировал Олег Гаврильченко - Dec 25 2017, 16:14

[a123-flex]

Требуется передавать данные от одного устройства на несколько других. В оба направления. Передатчик и приемник - ПЛИС. Для последовательной передачи достаточно скорости 50-100 Мб/с. Устройства связаны кабелем или шлейфом и расстояние между ними до 0,5 м.
В качестве физического протокола я выбрал LVDS. У меня возникли такие вопросы:
1. Можно ли передавать данные по обычному SPI. Т.е. использовать 3 линии SCK, MOSI, MISO(через LVDS)? Или это слишком высокая скорость?

да можно.

2. Можно ли использовать синхронный или асинхронный UART на 50-100 Мб/с?

uart до 50 не разогнать. без извращений

3. Какие еще варианты посоветуете?

по простому - double или quad spi.

Еще хочу задать вопрос по протоколам. Мне известны протоколы для низких скоростей: RS-4.., CAN, SPI, I2C и др. И известны высокоскоростные: PCI-E, Ethernet. Существуют ли решения для скоростей именно 25-~ 200 Мб/с?
МБ/с - это мегабит в секунду.

Ethernet 100 - как раз оно. Возможно идеальный путь, если места на плате не жалко под phy и пинов на плисе. Или SpaceWire. Или перепиливать UART. Или в личку.

[FakeDevice]

uart до 50 не разогнать. без извращений

делали на 128 МБит/с, отлично работает без каких-либо извращений. Но при условии, что это действительно UART, а не какой-то синхронный мутант. Единственное ограничение -- на приёмной стороне должна быть возможность работать на тактах 2x.

[Олег Гаврильченк...]

делали на 128 МБит/с, отлично работает без каких-либо извращений. Но при условии, что это действительно UART, а не какой-то синхронный мутант. Единственное ограничение -- на приёмной стороне должна быть возможность работать на тактах 2x.

Можно Вас попросить подробнее описать, как Вы это делали?

[FakeDevice]

И каков был oversampling интересно знать? Обычно он == 16, ну или в худшем случае == 8.
Даже для oversampling == 8 получаем тактовую частоту UART = 1024 МГц.
Так сколько у вас было?

поток 128 МБит/с, тактовая на приёме 2x = 256 МГц, но! некоторые триггеры, которые ловят старт-бит, работают по другому фронту. в результате имеется один (если правильно помню) переход между некоторыми триггерами, где получается t=(1/256MHz) / 2, эквивалент ~ 512 МГц. Грубо говоря, oversampling получается 4. Но с учётом того, что на этом переходе только клоковый домен меняется, нету ни логики или еще чего-то, разводится норм. ну на свежих поколениях, как минимум.

[jcxz]

Грубо говоря, oversampling получается 4.

Это если тактовая - строго меандр.
Но даже если меандр, всё равно - точность определения точки стробирования в 4 раза ниже стандарта UART. Ну и соответственно - помехоустойчивость.
Можно ли это назвать полноценным UART? Вопрос....

Я бы делал по-другому:
Разбил поток на блоки некоей длины, с маркерами начала и конца блока, добавил в блок информацию для контроля целостности.
В передатчике выдвигал биты как в UART, только без стартового и стоповых битов - синхронизируемся в начале блока, макс.длина блока выбирается такой, чтобы точка стробирования не ушла за пределы бита при максимальных отношениях частот приёмника/передатчика.
В приёмнике сделать oversampling любой насколько позволяет макс.тактовая, но не менее 3. Завести N приёмников (где: N - величина oversampling-а) с точками стробирования в каждом такте.
Все приёмники работают независимо принимая параллельно один и тот же блок. В конце блока проверяем его валидность (по контрольной информации). Если блок валиден - передаём его на выход.
Ну и сделать между приёмниками необходимую синхронизацию для удаления лишних копий блоков.
Делал когда-то давно подобное только на DSP - работало стабильно. Да и сейчас ещё работает - устройство уже десяток лет в коммерческой эксплуатации.