選擇低成本FPGA硬件和IP方案加速高清平板電視設計

     不久以前，高清平板電視對普通消費者來(lái)說(shuō)還是一個(gè)奢侈品。而現在，大多數一般收入家庭去購買(mǎi)一臺高清平板電視已非難事。應對這一變化，面板廠(chǎng)家正在擴大產(chǎn)能去迎合市場(chǎng)需求并且鼓勵更多的人去購買(mǎi)這一顯示設備。  

    市場(chǎng)研究公司iSuppli預計，在世界范圍內，液晶和等離子( PDP)電視的出貨量將從2,000萬(wàn)臺(2004年)增長(cháng)到接近9,000萬(wàn)臺(2009年)。隨著(zhù)技術(shù)和顯示尺寸的擴展，這些平板顯示設備正在替代傳統的陰極射線(xiàn)管( CRT)顯示設備，甚至即使在同樣的顯示尺寸上，前者的價(jià)格還要稍高于后者。  

    較高的清晰度、優(yōu)秀的色彩還原能力、最小的數字運動(dòng)失真，這些都是消費者追求的性能。這些指標讓消費者將不同的平板顯示模式區分開(kāi)來(lái)，在特定的屏幕尺寸上，具有這些特性的產(chǎn)品的售價(jià)可以高于那些最低的入門(mén)級產(chǎn)品。  

    一些公司將自己在圖像增強技術(shù)方面的獨門(mén)絕技標明在產(chǎn)品上，因此就可以將自己的產(chǎn)品賣(mài)得稍貴一些。如果你不想投入大量的資本和資源就想為你們公司的產(chǎn)品劃算的開(kāi)發(fā)、測試、制造這樣的性能，從而也獲得更高的利潤。世界上有這樣的好事嗎？回答是肯定的，賽靈思與其合作伙伴已經(jīng)開(kāi)發(fā)了完整的解決方案套件幫你實(shí)現這樣的目標。  

     解決方案可以讓顯示設備的開(kāi)發(fā)者加快產(chǎn)品的面市時(shí)間。其包括了一個(gè)基于 FPGA的低成本顯示設備解決方案板，以及幾個(gè)先進(jìn)的視頻/圖像處理IP內核，以加速你的功能豐富的平板顯示設備的設計。顯示設備解決方案板中包括一個(gè)低成本的最佳邏輯的90nm FPGA器件和存儲器，并且提供了全面的連通性，支持和顯示面板以及視頻調諧板的連結。 
為什么需要在顯示設備的應用中使用FPGA？  

    集成更多的功能、需求更多的服務(wù)、支持更多的標準、要求越來(lái)越快的面市時(shí)間，數字顯示產(chǎn)品的設計者不斷地被置于這樣的壓力之下。 ASIC供應商能提供定制芯片滿(mǎn)足你所需的功能，但是他們也許會(huì )花費超過(guò)一年的時(shí)間去開(kāi)發(fā)日益復雜的視頻/圖像處理器，由此你將在制作過(guò)程中承受巨大的NRE費用。  

    盡管有許多由Pixelworks、Genesis、Trident、Philips和ST這樣的半導體供應商提供的專(zhuān)用標準部分(ASSP)解決方案可供使用，但它們卻不允許顯示設備制造商生產(chǎn)自身專(zhuān)有的用來(lái)獲取額外利潤的功能。而可編程的解決方案既可以彌補ASIC解決方案的不足，因為它可以更頻繁的對整個(gè)系統做出改善；而通過(guò)生產(chǎn)差異化的產(chǎn)品，它也可以彌補ASSP解決方案的不足。這樣的差異來(lái)自所采用的圖像增強技術(shù)的形式，來(lái)自外圍設備接口、存儲接口或者連通性，甚至來(lái)自例如GPIO擴展這樣的簡(jiǎn)化工具。  

    FPGA因此成為貫徹這些功能的卓越平臺，因為它是可編程的并且使用非常靈活。另外因為它的并行處理能力和集成的許多專(zhuān)門(mén)針對消費類(lèi)顯示市場(chǎng)的特殊功能，FPGA尤其適用于許多數字視頻應用場(chǎng)合。舉例來(lái)說(shuō)這些特殊功能包括：支持視頻和顯示面板方面的多種接口標準、 DSP功能、數字時(shí)鐘管理、電壓等級裝換、高速I(mǎi)/O包選擇。  

    具有這些功能的邏輯最佳FPGA是低價(jià)的，因為它們采用了較小的90nm工藝技術(shù)，而且在保持高晶圓良率的同時(shí)采用了較大的300mm晶圓。而互聯(lián)性是可變成邏輯的傳統強項。今天，隨著(zhù)標準和接口技術(shù)的改變，在顯示設備的解決方案中，更加需要FPGA的參與。 

低成本的基于FPGA的顯示設本解決方案板  

    Xilinx現在提供了一款開(kāi)發(fā)平臺，其可以有效的設計和確認那些平板電視、背投電視以及數字投影儀領(lǐng)域內的前沿顯示技術(shù)以加快設計面市的速度。應用這個(gè)平臺，你可以創(chuàng )造和更改復雜的算法去增強顯示設備的圖像質(zhì)量和色彩設置。  

    這個(gè)低成本的基于FPGA的顯示設備解決方案板集成了邏輯最佳的90nm、一百六十萬(wàn)門(mén)采用484針的BGA封裝的XC3S1600E FPGA芯片，結合了可配置的PROM、和在對FPGA進(jìn)行任意編程時(shí)需要用到的SPI。另外，其還包括四個(gè)512 Mb x16 DDR SDRAM存儲器，對于支持幀緩存來(lái)說(shuō)這是非常完美的。  

    隨同這個(gè)顯示設備的解決方案板，你可以獲得一個(gè)266 Mbps的 SDRAM控制器和圖像處理算法參考設計。還有一些可供選擇的板和這個(gè)板一塊提供，它們包括GPIO、 USB、CameraLink 和 DVI 選擇板。這些可供選擇的板允許方便實(shí)現標準的顯示面板和視頻板之間的連接，并且允許你校驗連通性解決方案和視頻/圖像處理算法。  

    圖1展示了這個(gè)顯示設備解決方案板的架構。作為一個(gè)顯示設備的開(kāi)發(fā)者，你可以運用這個(gè)板開(kāi)發(fā)更高的圖像質(zhì)量、多樣的存儲接口和對于一個(gè)靈活的、低成本的、高性能的解決方案所應該具備的各種特性。你還可以合并一些重要的顯示特性，比如集成微控制器，內嵌軟內核的32位RISC處理器以及LVDS、RSDS和迷你 LVDS接口，還包括并行數字信號處理、片上存儲和在單個(gè)的邏輯最佳的90nm XC3S1600E FPGA設備上的高速外部存儲訪(fǎng)問(wèn)特性。 



參考設計和IP  
    和低成本的基于FPGA的顯示設備解決方案板一起，賽靈思同時(shí)提供相關(guān)的參考設計以增強圖像質(zhì)量。這些針對顯示解決方案的參考設計包括精確的灰度校正、圖像抖動(dòng)引擎、色溫修正、虛假的等高線(xiàn)縮小等。運用這些參考設計，你可以迅速的配置一個(gè)面向市場(chǎng)的基本平臺，然后開(kāi)發(fā)其它進(jìn)一步的功能，比如銳度增強、動(dòng)態(tài)灰度校正或者噪音減少等。  

    Xilinx還有三個(gè)開(kāi)發(fā)團隊提供其它的顯示解決方案。比如，Digital Design公司提供包括OpenGL、Symbology Overlay和Scaling/Decimation在內的經(jīng)過(guò)充分測試的先進(jìn)的軟內核。表1展示了各種參考設計，其由Xilinx和其伙伴提供，這些伙伴都是業(yè)內致力于顯示面板和視頻開(kāi)發(fā)板應用的公司。 




圖2：數字顯示面板和視頻板參考設計 

結論  

    平板顯示器的圖像質(zhì)量是高度主觀(guān)化的指標，而圖像增強算法的規格也在不斷的發(fā)展過(guò)程當中。作為這個(gè)發(fā)展的一個(gè)結果，低成本的FPGA和其參考設計可以令你快速簡(jiǎn)易的更新你的圖像增強算法。設計工程師們應該非常期待低成本的FPGA，這些FPGA已經(jīng)被用于例如DVD播放器、等離子電視、以及高清電視這樣的大規模消費電子應用領(lǐng)域，以往的成功經(jīng)歷可以確保這些FPGA能為設計師們的消費類(lèi)應用提供高度可靠、易于應用的組件支持。當然這個(gè)低成本的FPGA在伴隨著(zhù)成本下降的同時(shí)，也必須不斷增加新的特殊市場(chǎng)功能以和新的標準和參考設計保持同步。