FPGA硬件与IP组成的低成本显示器解决方案

以前，价格高昂的高清晰度平板电视机绝非是普通消费者可以问津的。如今，高清晰平板电视的的成本大大下降，其价格已能为大多数家庭所接受。制造商正在扩大生产能力，以满足需求并促进更高的消费量。

根据iSuppli公司2005年第四季度的报告，从2004～2009年，全球LCD和PDP电视的发货量将从2000万台增长到将近9000万台。由于具备了多种技术和尺寸，LCD和PDP电视正大量取代阴极射线管(CRT)电视，尽管它们的价格比相同可视面积的CRT电视要高。

现在，消费者希望这些平板电视能有一些新的特性，使它们有别于那些拥有较高分辨率、更佳彩色重现和短响应时间的产品型号。

一些公司标榜其图像增强技术优越，产品定价也高出同类产品。那么您该如何在不投入大量资金和资源的情况下，提供产品的增值特性呢？由Spartan-3E FPGA和视频/图像处理IP核组成的显示器开发工具是一个很好的选择，可以帮助工程师快速设计出具有丰富功能的平板显示器。

为什么要在显示器应用中使用FPGA

人们一直迫切希望数字显示器产品能集成更多功能，满足更多需求，支持更多标准，同时还要以更快的速度推向市场。ASIC厂商可以生产定制化芯片，来满足所有显示器客户所需要的特性，但开发越来越复杂的视频/图像处理器需要花费超过一年的时间，同时越来越精细的制造工艺还会带来较高的NRE（非经常性工程开支）费用。

虽然许多半导体厂商，如Pixelworks、Genesis、Trident、飞利浦、ST和其他一些厂商都提供ASSP解决方案，但这些解决方案却无法让显示器制造商生产其各自品牌产品需要的增值特性。因此，可编程解决方案能够补充ASIC解决方案在整个系统上更频繁的逐渐改进，并帮助ASSP解决方案实现产品差异化。差异化的形式可以是图像增强技术、外围I/F、存储I/F、接口或甚至是诸如GPIO扩展等的简单设计。

因此，得益于其可编程性和灵活性，Spartan-3E FPGA是实现这些功能的理想平台，其成本也因采用先进的制造工艺得以降低。此外，由于FPGA具有并行处理操作能力和专门针对消费显示器市场设计的集成特性，因而在很多数字视频应用领域格外有用。这些特性的包括同时针对视频板和显示板的多接口标准、DSP功能、数字时钟管理器、电压电平转换和大量的I/O接口。

互连功能一直是可编程逻辑的传统优势。由于标准和接口技术不断变化，互连功能在显示器解决方案中正变得越来越必要。

Spartan-3E显示器解决方案板

赛灵思推出一种可以支持对平板显示器、背投显示器和数字投影仪的前沿显示器技术进行高效设计和验证的开发平台，能够缩短这些产品的上市时间。使用这一平台，工程师可以创建和修改复杂算法，以增强显示器图像质量和色彩设置。

Spartan-3E显示器解决方案板集成了一个160万门的XC3S1600E FPGA，一个关联配置PROM，以及一个用于对FPGA进行编程的串行外围接口。另外，板上还包含四个512 Mb×16 DDR SDRAM存储器，特别适合支持帧缓冲功能，还提供GPIO、USB、CameraLink和DVI选件板。这些选件板可以让工程师轻松连接标准的显示板或视频板，并验证连接性解决方案和视频/图像处理算法。图1显示了Spartan-3E显示器解决方案板。

图1 Spartan-3E显示器解决方案电路板

显示器设计工程师可以使用该板开发出更佳图像质量、多种存储器接口和各种外形规格，实现灵活、低成本、高性能的解决方案，还可以在单个XC3S1600E Spartan-3E 器件上整合关键的显示器功能，如集成微控制器、嵌入式MicroBlaze 32位RISC处理器、LVDS、RSDS和mini-LVDS等接口、并行数字信号处理、片上存储器、以及高速外部存储器存取等。

参考设计与IP

显示器参考设计包括精确伽马校正、图像抖动引擎、色温校正和假轮廓减少。通过这些设计，用户可以迅速开发一个可推向市场的基础平台，然后再开发诸如锐度增强、动态伽马校正或噪声抑制等其他功能。

第三方开发商提供了其他一些显示器解决方案。例如，Digital Design Corporation (www.digidescorp.com)提供了经过完全测试的高级软核，包括OpenGL、符号叠加和缩放/抽取等。表1显示了赛灵思及其合作伙伴提供的各种显示板与视频板应用参考设计。

表1 数字显示板与视频板参考设计

平板显示器的图像质量主要取决于主观感受，因此图像增强算法的优劣目前还难以评价，图像增强算法的规范仍在不断发展之中。采用FPGA和参考设计，工程师可以更快更容易地修改图像增强算法，紧跟新的标准和显示器IP核的发展，并进一步降低设计和制造价格。