基于萊迪思FPGA的視頻顯示接口的實現

視頻顯示器市場分為：大批量應用，如臺式機、筆記本顯示器和電視機面板;中等批量應用，如小型人機接口(HMI)面板和大尺寸數字標牌。本文將探討的是大尺寸顯示器面板應用(表1)，其中FPGA是一個備受關注的選擇，它可以滿足緊迫的產品周期和大量的高速接口和處理需求。

有3個常用的顯示標準：7:1低壓差分標準(LVDS)，數字視頻接口(DVI)和高清多媒體接口(HDMI)。

7:1 LVDS

需要一個集成的LCD顯示屏的應用通常使用7:1 LVDS連接。7:1接口采用了低壓差分信號(LVDS)I/O標準。VESA(視頻電子標準協會)定義了LCD顯示器的7:1 LVDS接口。它在筆記本電腦和上網本中非常常見，用于將主板連接到LCD屏幕(圖1)。LCD顯示器的每一個像素都由紅、綠、藍(RGB)三個元素組成，可構成顯示屏上所有可能的顏色。

為便于數字顯示數據至LCD顯示屏的傳輸，并盡可能地減少連接，可將數據轉換為串行格式。7:1 LVDS標準使用3或4個LVDS數據通道和一個LVDS時鐘通道。更高分辨率的顯示器將使用4個LVDS數據通道和一個LVDS時鐘。在一個時鐘周期內，每條數據線上有7個串行數據位(圖2)，即數據傳輸速率比時鐘周期快7倍。如果3個LVDS數據通道正在傳輸數據(例如從一臺筆記本電腦的主板開始)，那么每種顏色的RGB數據將包含6個數據位，加上HSYNC、VSYNC和DATA ENABLE(DE)，一共有21位。然后，這些位串行傳輸到LVDS差分通道。

萊迪思半導體(Lattice)提供了一個非常有效的參考設計，同時支持LatticeXP2、LatticeECP2M和LatticeECP3 FPGA中的7:1 LVDS接收與發送。即使是極小外形封裝的最小器件也都支持多個接口。

7:1 LVDS應用：圖形多路開關

7:1 LVDS的一個示例是圖形控制多路復用器，或GMUX(圖3)，該器件被設計用于選擇使用筆記本電腦中兩個圖形控制器中的哪一個來驅動LCD屏幕。這些筆記本電腦有兩個7:1 LVDS視頻源，即CPU/芯片組中的集成圖形控制器(iGFX)和獨立顯卡控制器(dGFX)，可用來驅動一個LCD顯示屏。iGFX專為低功耗和較低要求的任務而優化，例如文字處理或者使用電池供電的視頻回放;而dGFX專為更高性能和更密集型顯示應用而設計，如游戲或視頻編輯。