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字消費類系統。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系統中的一些典型用法。

　　前端預處理

　　數字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變換、解密或隔行掃描/解隔行掃描處理。通常，這就是 FPGA結合用戶的圖像處理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，但有時也會采用FPGA來實現某些定制處理。通過聯手AllianceCORE和XPERTS等合作伙伴，賽靈思可提供一系列知識產權核，以簡化這些功能的設計。

　　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內核有：

　　* 顏色空間轉換器

　　* 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中實現的各種典型的FPD功能。

　　Spartan-3FPGA提供了對FPD系統設計人員非常有用的各種特性。這些特性包括可實現極高效DSP設計的嵌入式乘法器；可在流水線或多通道功能的設計中實現高性能和降低資源占用的移位寄存器；大量的內存資源；以及對顯示器市場中廣泛應用的差分I/O標準的內置支持。

　　接口

　　很多情況下，FPGA被用來實現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器。Spartan-3架構中有大量的觸發器和一個內置進位鏈，可以高效地實現該功能。同時，Spartan-3 FPGA還擁有豐富的差分 I/O 通道，因此其架構對于實現更高I/O密集度的設計極為高效。甚至很小的一個Spartan-3E 器件也擁有足夠的差分I/O資源來驅動一個大的LCD和等離子屏幕。

　　在許多設計中，客戶常常需要有一個到高速 DDR 外部存儲器的接口。賽靈思提供參考設計和應用說明，幫助用戶在Spartan-3結構內構建高效的存儲器控制器。

　　目前，Spartan-3 FPGA已在平板顯示器系統中成功地實現了以下功能：

　　* SD/HD 顏色空間轉換

　　* 4:4:4 到 4:2:2 向下采樣

　　* 數字RGB-到-USB讀卡器功能

　　定時控制和平板RSDS驅動器

　　圖像壓縮/解壓縮

　　FPGA解決方案的可編程特性降低了新系統設計中存在的內在開發風險。憑借其大量其它特性，如多I/O組、片上數字時鐘管理器、以及擴展塊內存和分布式內存，FPGA器件還可高效地實現許多控制/連接邏輯功能，從而有效地縮小尺寸并降低復雜度和系統成本。