FPGA在平板顯示器中的應(yīng)用

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

憑借較低的價格和完備的特性,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)類系統(tǒng)。其中正被廣泛采用的市場之一就是平板顯示器 (FPD)市場。讓我們來看看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)合用戶的圖像處理ASIC或ASSP的一般用法。一個通常用法就是輔助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來實(shí)現(xiàn),但有時也會采用FPGA來實(shí)現(xiàn)某些定制處理。通過聯(lián)手AllianceCORE和XPERTS等合作伙伴,賽靈思可提供一系列知識產(chǎn)權(quán)核,以簡化這些功能的設(shè)計。

此類功能的一些例子包括伽馬校正、圖像縮放 (image scaling)、邊緣檢測、銳化、對比度和幀緩沖器。用戶使用的部分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FPD系統(tǒng)設(shè)計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)計的嵌入式乘法器;可在流水線或多通道功能的設(shè)計中實(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;以及對顯示器市場中廣泛應(yīng)用的差分I/O標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)置支持。

接口

很多情況下,FPGA被用來實(shí)現(xiàn)到屏幕或外部存儲器的接口。Spartan-3支持低擺幅差分I/O標(biāo)準(zhǔn)（如小擺幅差分信號[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 或多或少是個垂直和水平顯示計數(shù)器。Spartan-3架構(gòu)中有大量的觸發(fā)器和一個內(nèi)置進(jìn)位鏈,可以高效地實(shí)現(xiàn)該功能。同時,Spartan-3 FPGA還擁有豐富的差分 I/O 通道,因此其架構(gòu)對于實(shí)現(xiàn)更高I/O密集度的設(shè)計極為高效。甚至很小的一個Spartan-3E 器件也擁有足夠的差分I/O資源來驅(qū)動一個大的LCD和等離子屏幕。

在許多設(shè)計中,客戶常常需要有一個到高速 DDR 外部存儲器的接口。賽靈思提供參考設(shè)計和應(yīng)用說明,幫助用戶在Spartan-3結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)建高效的存儲器控制器。

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

定時控制和平板RSDS驅(qū)動器

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)計中存在的內(nèi)在開發(fā)風(fēng)險。憑借其大量其它特性,如多I/O組、片上數(shù)字時鐘管理器、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。