FPGA在平板顯示器中的應用

平板電視是增長最快的一類新型消費電視。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系列獨特的定位使其適用于各種數(shù)字消費類系統(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。

　　前端預處理

　　數(shù)字RGB信號在饋入主圖像處理引擎之前一般要進行某些預處理。這種預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準ASSP或定制ASIC來實現(xiàn)，但有時也會采用FPGA來實現(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用的差分I/O標準的內(nèi)置支持。

　　接口

　　很多情況下，F(xiàn)PGA被用來實現(xiàn)到屏幕或外部存儲器的接口。Spartan-3支持低擺幅差分I/O標準（如小擺幅差分信號[RSDS]），以及其它單端標準如 SSTL/HSTL 等。

　　FPGA 還可用于實現(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)置進位鏈，可以高效地實現(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、以及擴展塊內(nèi)存和分布式內(nèi)存，F(xiàn)PGA器件還可高效地實現(xiàn)許多控制/連接邏輯功能，從而有效地縮小尺寸并降低復雜度和系統(tǒng)成本。