基于萊迪思FPGA的視頻顯示接口的實(shí)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(fā)布。DVI包含1個(gè)差分時(shí)鐘和3個(gè)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(gè)時(shí)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(xiàn)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(guò)將數據通道由3通道變?yōu)?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(lèi)顯示器也可能有更高的色彩要求(高達48位色深)。

萊迪思實(shí)現了同時(shí)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(lái)支持更高速率的DVI傳輸。這一設計利用了SERDES中內置的PLL來(lái)恢復源同步數據。通過(guò)以這種方式實(shí)現DVI接口，可以在低成本FPGA中實(shí)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(dòng)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(jiǎn)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(cháng)度為5米，高品質(zhì)線(xiàn)纜可將其擴展到10米，但它們不可能做到完全無(wú)損。此外，DVI線(xiàn)纜體積很大，這會(huì )使其在某些環(huán)境下受限。由于這些問(wèn)題，DVI擴展器已越來(lái)越受到歡迎。擴展器通常用于PC服務(wù)器的機架安裝以及消費類(lèi)和工業(yè)數字標牌。

在這個(gè)例子中(圖5)，臺式機是DVI信號源，它將DVI數據驅動(dòng)到FPGA。通過(guò)三條數據通道將數據轉換為并行的RGB信息，然后合并起來(lái)以便能夠在一根更高速率的數據線(xiàn)上傳送。然后，該聚合的單數據通道信號通過(guò)SERDES引腳發(fā)送到光收發(fā)器。光收發(fā)器將電信號轉換為光信號，并通過(guò)光纖發(fā)送數據。使用光纖的優(yōu)勢在于它支持臺式機和LCD顯示器之間的長(cháng)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(gè)光收發(fā)器將光信號轉換成電信號，并將信號發(fā)送到FPGA上的接收SERDES。接著(zhù)該單數據通道分離出RGB數據，以便能進(jìn)行串行化。三根串行數據線(xiàn)和時(shí)鐘信號都將被傳輸到DVI線(xiàn)纜，并最終發(fā)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(chē)站、機場(chǎng)、零售商店等場(chǎng)所中用于廣告/營(yíng)銷(xiāo)信息的數字標牌。廣播、體育場(chǎng)館、娛樂(lè )場(chǎng)所等娛樂(lè )相關(guān)的應用也使用了電視墻。其他應用還有用于遠程手術(shù)和診斷的醫療成像。

常見(jiàn)電視墻的實(shí)現包括一個(gè)用來(lái)驅動(dòng)幾個(gè)大型顯示器的顯卡底座。為降低成本，即采用單個(gè)顯卡和數量更多但尺寸較小的顯示器(利用LCD的降價(jià)優(yōu)勢)，需要使用視頻分割器(圖6)。

由于信號源視頻帶寬需要滿(mǎn)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(yōu)勢，因為消費類(lèi)和企業(yè)級顯示器市場(chǎng)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。