FPGA在平板顯示器中的應(yīng)用

平板電視是增長(zhǎng)最快的一類(lèi)新型消費(fèi)電視。電視市場(chǎng)上的平板顯示器有三種類(lèi)型：LCD、等離子和背投(DLP)。 　　　　

　　憑借較低的價(jià)格和完備的特性，賽靈思Spartan-3系列獨(dú)特的定位使其適用于各種數(shù)字消費(fèi)類(lèi)系統(tǒng)。其中正被廣泛采用的市場(chǎng)之一就是平板顯示器 (FPD)市場(chǎng)。讓我們來(lái)看看FPGA在FPD系統(tǒng)中的一些典型用法。

　　前端預(yù)處理

　　數(shù)字RGB信號(hào)在饋入主圖像處理引擎之前一般要進(jìn)行某些預(yù)處理。這種預(yù)處理可以是離散傳統(tǒng)變換、解密或隔行掃描/解隔行掃描處理。通常，這就是 FPGA結(jié)合用戶(hù)的圖像處理ASIC或ASSP的一般用法。一個(gè)通常用法就是輔助ASSP進(jìn)行圖像縮放和解隔行掃描處理。 

　　核心處理

　　雖然核心圖像處理通常采用標(biāo)準(zhǔn)ASSP或定制ASIC來(lái)實(shí)現(xiàn)，但有時(shí)也會(huì)采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)某些定制處理。通過(guò)聯(lián)手AllianceCORE和XPERTS等合作伙伴，賽靈思可提供一系列知識(shí)產(chǎn)權(quán)核，以簡(jiǎn)化這些功能的設(shè)計(jì)。

　　此類(lèi)功能的一些例子包括伽馬校正、圖像縮放 (image scaling)、邊緣檢測(cè)、銳化、對(duì)比度和幀緩沖器。用戶(hù)使用的部分IP內(nèi)核有：

　　* 顏色空間轉(zhuǎn)換器

　　* JPEG編解碼器

　　* 離散余弦變換

　　* MPEG視頻編碼器/解碼器

　　圖1顯示了可以在FPGA中實(shí)現(xiàn)的各種典型的FPD功能。  

　　Spartan-3FPGA提供了對(duì)FPD系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員非常有用的各種特性。這些特性包括可實(shí)現(xiàn)極高效DSP設(shè)計(jì)的嵌入式乘法器；可在流水線或多通道功能的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)高性能和降低資源占用的移位寄存器；大量的內(nèi)存資源；以及對(duì)顯示器市場(chǎng)中廣泛應(yīng)用的差分I/O標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)置支持。

　　接口

　　很多情況下，F(xiàn)PGA被用來(lái)實(shí)現(xiàn)到屏幕或外部存儲(chǔ)器的接口。Spartan-3支持低擺幅差分I/O標(biāo)準(zhǔn)（如小擺幅差分信號(hào)[RSDS]），以及其它單端標(biāo)準(zhǔn)如 SSTL/HSTL 等。

　　FPGA 還可用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制單元(TCON)，以控制水平和垂直像素顯示格式。TCON 或多或少是個(gè)垂直和水平顯示計(jì)數(shù)器。Spartan-3架構(gòu)中有大量的觸發(fā)器和一個(gè)內(nèi)置進(jìn)位鏈，可以高效地實(shí)現(xiàn)該功能。同時(shí)，Spartan-3 FPGA還擁有豐富的差分 I/O 通道，因此其架構(gòu)對(duì)于實(shí)現(xiàn)更高I/O密集度的設(shè)計(jì)極為高效。甚至很小的一個(gè)Spartan-3E 器件也擁有足夠的差分I/O資源來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)大的LCD和等離子屏幕。

　　在許多設(shè)計(jì)中，客戶(hù)常常需要有一個(gè)到高速 DDR 外部存儲(chǔ)器的接口。賽靈思提供參考設(shè)計(jì)和應(yīng)用說(shuō)明，幫助用戶(hù)在Spartan-3結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)建高效的存儲(chǔ)器控制器。

　　目前，Spartan-3 FPGA已在平板顯示器系統(tǒng)中成功地實(shí)現(xiàn)了以下功能：

　　* SD/HD 顏色空間轉(zhuǎn)換

　　* 4:4:4 到 4:2:2 向下采樣

　　* 數(shù)字RGB-到-USB讀卡器功能

　　定時(shí)控制和平板RSDS驅(qū)動(dòng)器

　　圖像壓縮/解壓縮

　　FPGA解決方案的可編程特性降低了新系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的內(nèi)在開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。憑借其大量其它特性，如多I/O組、片上數(shù)字時(shí)鐘管理器、以及擴(kuò)展塊內(nèi)存和分布式內(nèi)存，FPGA器件還可高效地實(shí)現(xiàn)許多控制/連接邏輯功能，從而有效地縮小尺寸并降低復(fù)雜度和系統(tǒng)成本。