FPGA在微型投影儀中的應用與設計
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本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/148370.htm
下面圖3顯示了LatticeECP3 FPGA的詳細信息，與算術(shù)處理相結合來(lái)處理用以顯示的圖片像素，同時(shí)管理系統中的各種接口。一個(gè)LatticeMico8微控制器控制數據流和來(lái)自用戶(hù)接口的各種指令。它通過(guò)Wishbone系統總線(xiàn)和FPGA的其他功能進(jìn)行通信。DDR2存儲器控制器提供接口到外部DDR2存儲器，并且有兩個(gè)端口——一個(gè)來(lái)自Wishbone總線(xiàn)(用于通用的系統控制功能，以及當圖像數據是通過(guò)DVI/HDMI接口進(jìn)行接收時(shí))，另一個(gè)來(lái)自JPEG解碼器和像素處理器(用于高優(yōu)先級的圖像處理功能)。SPI存儲器控制器接口到非易失性存儲器，其中存儲了大量的圖像處理表和代碼。攝像機中的圖像數據，通過(guò)JPEG格式編碼，經(jīng)DVI/HDMI接口存儲到DDR2存儲器。JPEG解碼器將JPEG編碼的圖像數據轉換為投影儀光學(xué)器件中所需的獨立的紅、綠和藍色像素數據。這個(gè)像素數據還可以通過(guò)像素處理器和其他定制化的算法來(lái)進(jìn)行處理，以改進(jìn)圖像質(zhì)量。一旦像素數據可以發(fā)送到光學(xué)器件，7:1 LVDS視頻接口對像素數據進(jìn)行分包，并通過(guò)標準的視頻協(xié)議將它傳輸到光學(xué)器件接口。USB接口連到外部USB 2.0/3.0物理層。通用IO塊控制外部的電源管理、用戶(hù)接口(按鈕和開(kāi)關(guān))以及配置控制功能。許多這些重要的功能塊已經(jīng)有現成的IP核，可從FPGA制造商或他們的合作伙伴處獲得，并使得設計師們能專(zhuān)注于設計中增值功能部分的設計。
利用FPGA的功能
FPGA為設計帶來(lái)的幾個(gè)關(guān)鍵功能，將有助于擴大這些小型投影儀的市場(chǎng)。鑒于市場(chǎng)的高速增長(cháng)，客戶(hù)可能會(huì )有意想不到的功能變化需求。隨著(zhù)市場(chǎng)的發(fā)展，競爭的壓力也將越來(lái)越大，要求企業(yè)具有更短的市場(chǎng)反應時(shí)間和更快的技術(shù)更新速度。FPGA為這類(lèi)市場(chǎng)提供了一大優(yōu)勢，即使在購買(mǎi)器件后，客戶(hù)仍可以輕松地實(shí)現功能特性的更改?？上螺d的更新可以改善現有的功能，以應對競爭，并迅速適應不斷變化的接口需求。此外，圖像處理算法可以改進(jìn)，根據客戶(hù)的反饋或新的研究，迅速更新到已經(jīng)在客戶(hù)手中的設備。
在基于激光的系統中，去光斑算法就是利用圖像處理算法修改功能的一個(gè)很好的示例。激光光斑使圖像上“產(chǎn)生光斑”，當相干光從粗糙的投影儀表面散射出來(lái)，然后會(huì )在人的視網(wǎng)膜上產(chǎn)生干擾。減少光斑是一個(gè)很重要的功能，因為用戶(hù)會(huì )因此而分散注意力，這將影響用戶(hù)視覺(jué)接收到的圖像質(zhì)量，并降低有效分辨率。各種用于減少光斑的算法，可能要改變激光調制頻率中的控制參數(以改變光的相干性)，改變每幅圖像像素的亮度，或使用類(lèi)似于傳統顯示器中使用的圖形保真的算法。隨著(zhù)新方法的研究，這些算法很可能會(huì )有新的突破，那些能適應各種可能的修改的設計，比如那些基于FPGA的設計，將獲得競爭上的優(yōu)勢。
現代FPGA，如LatticeECP3，提供了多種先進(jìn)的硬件功能，有利于微型投影儀的設計。數字信號處理(DSP)功能可用于實(shí)現復雜的圖像處理算法，如色彩空間的轉換和JPEG編碼/解碼，以及更通用的DSP算法，如FFT和過(guò)濾器。專(zhuān)用的片上存儲器塊可用作圖像緩沖器、FIFO緩沖器和嵌入式處理器的數據或代碼的存儲。高速SERDES塊可用于實(shí)現常用的串行視頻接口，如DVI、HDMI、DisplayPort和基于7:1 LVDS的標準，如CameraLink或ChannelLink，以及計算機接口，如PCI-Express、串行Rapid I/O和以太網(wǎng)(GbE、XAUI和SGMII等)。
對于快速增長(cháng)的市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，也許FPGA最引人注目的優(yōu)勢就是它可以實(shí)現更快的產(chǎn)品上市時(shí)間。在快速增長(cháng)的市場(chǎng)中，較之ASIC實(shí)現，FPGA有其明顯的優(yōu)勢，其開(kāi)發(fā)和部署周期時(shí)間可以縮短為幾周而不再是幾個(gè)月，從而決定了產(chǎn)品的成敗。在可預見(jiàn)的一段時(shí)間內，ASIC可能仍然是現有、大批量市場(chǎng)的一種可行的設計技術(shù)選擇，但是FPGA在當今快速成長(cháng)和不斷發(fā)展的市場(chǎng)中將會(huì )有更大的用武之地。
FPGA制造商已經(jīng)加大了在細分市場(chǎng)開(kāi)發(fā)套件上的投入，其中FPGA和外設器件與針對特定市場(chǎng)的IP核相結合，為設計師提供了一個(gè)開(kāi)發(fā)差異化設計的良好起點(diǎn)。在許多情況下，電路板上已經(jīng)提供了應用所需的所有外部組件和接口，以及驅動(dòng)程序和操作系統，可以進(jìn)行快速部署。這些套件進(jìn)一步增強了FPGA與基于A(yíng)SIC的設計相比，在產(chǎn)品上市時(shí)間上的優(yōu)勢。
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