基于萊迪思FPGA的視頻顯示接口的實現

數字視頻接口(DVI)

數字視頻接口(DVI)標準由數字顯示工作組(DDWG)于1999年發布。DVI包含1個差分時鐘和3個差分源同步串行數據通道(圖4)。傳輸的顯示數據是未壓縮的數字數據。對于每一個時鐘周期，將傳輸10位數據。正在傳輸的數據是視頻數據或是控制信息，但不包含音頻信息。DVI線纜常被用于連接到外部LCD顯示器。DVI數據速率范圍為250Mbps到2.25Gbps。

DVI規范還支持雙DVI，通過將數據通道由3通道變為6通道，基本上可以使傳輸或接收的數據量增加一倍。其主要目的是連接至大顯示器(30英寸及以上)，這類顯示器也可能有更高的色彩要求(高達48位色深)。

萊迪思實現了同時支持DVI TX和RX功能的參考設計。該設計利用了LatticeECP3或LatticeECP2M FPGA系列中的CML SERDES通道，來支持更高速率的DVI傳輸。這一設計利用了SERDES中內置的PLL來恢復源同步數據。通過以這種方式實現DVI接口，可以在低成本FPGA中實現全速1.65Gbps速率。因為在ECP3或ECP2M FPGA中的PLL被設計用于支持各種頻率，萊迪思DVI參考設計可自動支持各種顯示分辨率。鑒于DVI參考設計將數據轉換為RGB，操作圖像將非常簡單，一旦轉換為RGB格式，就可以縮放和旋轉圖像，甚至可以疊加其他屏幕上的內容到圖像上。

DVI應用：擴展器

有許多應用或者由于物理空間上的困難，或者需要降低系統擁有成本(遠程虛擬桌面)，因而難以將視頻源(例如PC)靠近顯示器。DVI規范要求的傳輸長度為5米，高品質線纜可將其擴展到10米，但它們不可能做到完全無損。此外，DVI線纜體積很大，這會使其在某些環境下受限。由于這些問題，DVI擴展器已越來越受到歡迎。擴展器通常用于PC服務器的機架安裝以及消費類和工業數字標牌。

在這個例子中(圖5)，臺式機是DVI信號源，它將DVI數據驅動到FPGA。通過三條數據通道將數據轉換為并行的RGB信息，然后合并起來以便能夠在一根更高速率的數據線上傳送。然后，該聚合的單數據通道信號通過SERDES引腳發送到光收發器。光收發器將電信號轉換為光信號，并通過光纖發送數據。使用光纖的優勢在于它支持臺式機和LCD顯示器之間的長距離傳輸。此外，光纖柔軟且較細，非常適合安裝。在光纖的接收端，另一個光收發器將光信號轉換成電信號，并將信號發送到FPGA上的接收SERDES。接著該單數據通道分離出RGB數據，以便能進行串行化。三根串行數據線和時鐘信號都將被傳輸到DVI線纜，并最終發送到LCD顯示屏上。

雙DVI應用：分割器

電視墻被廣泛地用于需要高分辨率和大屏幕顯示的應用中，包括酒店、火車站、機場、零售商店等場所中用于廣告/營銷信息的數字標牌。廣播、體育場館、娛樂場所等娛樂相關的應用也使用了電視墻。其他應用還有用于遠程手術和診斷的醫療成像。

常見電視墻的實現包括一個用來驅動幾個大型顯示器的顯卡底座。為降低成本，即采用單個顯卡和數量更多但尺寸較小的顯示器(利用LCD的降價優勢)，需要使用視頻分割器(圖6)。

由于信號源視頻帶寬需要滿足大屏幕上的顯示，因此需要使用雙DVI接口。免授權費的雙DVI接口具有成本優勢，因為消費類和企業級顯示器市場均廣泛采用DVI。另一方面，也需要將普通的DVI接口推廣到商用顯示器上。