Xilinx低成本显示器解决方案
时间：2007-04-26 22:01:00
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[导读]本文阐述了为什么FPGA适用于显示器解决方案。同时还讲述了赛灵思及其合作伙伴针对显示器应用解决方案提供的解决方案。
曾几何时，高清晰度平板显示电视机对普通消费者来说价格高昂。如今，它们已能够被经济地大量生产，而且价格能为大多数家庭所接受。显示板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 年到 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，它们正大量取代阴极射线管电视，尽管它们的价格比相同观赏面积的阴极射线管电视要高。
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、更佳彩色重现和最小数字运动假影的产品型号。这些特性决定了它们的价位将高于特定屏幕尺寸的最低入市价。
一些公司标榜其图像增强技术优越，为此收取溢价。那么您该如何在不投入大量资金和资源的情况下，为您公司的品牌产品开发和测试制造商提供的增值特性呢？赛灵思及其合作伙伴开发了可让显示器开发者加快其产品上市时间的全套产品。这包括 Spartan™-3E 显示器解决方案板以及一些高级的视频/图像处理 IP 核，可帮助您加速设计具有丰富特性的平板显示器。
Spartan-3E 显示器解决方案板包含了我们销售最好的针对消费应用的 FPGA Spartan-3E 器件，以及内存和丰富的连接性支持，以实现到显示板和视频/调谐器板的连接。
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，服务更多需求，支持更多标准，同时还要以比以往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 费用。
虽然许多半导体厂商，如 Pixelworks、Genesis、Trident、飞利浦、ST 和其它一些厂商都提供 ASSP 解决方案，但这些解决方案却不允许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、连接性或甚至是诸如 GPIO 扩展等的简单设计。
因此，得益于其可编程性和灵活性，赛灵思 FPGA是实现这些功能的理想平台。此外，由于它们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。这些特性的例子包括同时针对视频板和显示板的多接口标准、DSP 功能性、数字时钟管理器、电压电平转换和高 I/O 封装选项等。
除了所有这些特性，Spartan™-3E FPGA 由于采用了更先进的工艺技术和更大的晶圆尺寸，同时仍保持高晶圆成品率，因而具有较低的价格。互连特性一直是可再编程逻辑的传统优势，今天，由于标准和接口技术不断变化，互连特性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
赛灵思现在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，它的用途能够加快这些设计的上市速度。使用这一平台，您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采用 484 脚 BGA 封装的 Spartan-3E 160 万门 XC3S1600E FPGA，一个关联配置 PROM，以及一个可选择用于对 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。
除此之外，该板还配有一些选件板，如 GPIO、USB、CameraLink 和 DVI 选件板。这些选件板可以让您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。
作为显示器设计者，您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。您还可以在单个 XC3S1600E Spartan-3E 器件上整合关键的显示器特性，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
与 Spartan-3E 显示器解决方案板相配合，赛灵思还提供了相关参考设计，以增强 图像质量。这些显示器解决方案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，您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它特性。
赛灵思还拥有第三方开发者提供的其它显示器解决方案。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。
根据 iSuppli 公司2005年第四季度的报告，从 2004 年到 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，它们正大量取代阴极射线管电视，尽管它们的价格比相同观赏面积的阴极射线管电视要高。
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、更佳彩色重现和最小数字运动假影的产品型号。这些特性决定了它们的价位将高于特定屏幕尺寸的最低入市价。
一些公司标榜其图像增强技术优越，为此收取溢价。那么您该如何在不投入大量资金和资源的情况下，为您公司的品牌产品开发和测试制造商提供的增值特性呢？赛灵思及其合作伙伴开发了可让显示器开发者加快其产品上市时间的全套产品。这包括 Spartan™-3E 显示器解决方案板以及一些高级的视频/图像处理 IP 核，可帮助您加速设计具有丰富特性的平板显示器。
Spartan-3E 显示器解决方案板包含了我们销售最好的针对消费应用的 FPGA Spartan-3E 器件，以及内存和丰富的连接性支持，以实现到显示板和视频/调谐器板的连接。
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，服务更多需求，支持更多标准，同时还要以比以往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 费用。
虽然许多半导体厂商，如 Pixelworks、Genesis、Trident、飞利浦、ST 和其它一些厂商都提供 ASSP 解决方案，但这些解决方案却不允许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、连接性或甚至是诸如 GPIO 扩展等的简单设计。
因此，得益于其可编程性和灵活性，赛灵思 FPGA是实现这些功能的理想平台。此外，由于它们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。这些特性的例子包括同时针对视频板和显示板的多接口标准、DSP 功能性、数字时钟管理器、电压电平转换和高 I/O 封装选项等。
除了所有这些特性，Spartan™-3E FPGA 由于采用了更先进的工艺技术和更大的晶圆尺寸，同时仍保持高晶圆成品率，因而具有较低的价格。互连特性一直是可再编程逻辑的传统优势，今天，由于标准和接口技术不断变化，互连特性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
赛灵思现在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，它的用途能够加快这些设计的上市速度。使用这一平台，您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采用 484 脚 BGA 封装的 Spartan-3E 160 万门 XC3S1600E FPGA，一个关联配置 PROM，以及一个可选择用于对 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。
除此之外，该板还配有一些选件板，如 GPIO、USB、CameraLink 和 DVI 选件板。这些选件板可以让您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。
作为显示器设计者，您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。您还可以在单个 XC3S1600E Spartan-3E 器件上整合关键的显示器特性，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
与 Spartan-3E 显示器解决方案板相配合，赛灵思还提供了相关参考设计，以增强 图像质量。这些显示器解决方案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，您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它特性。
赛灵思还拥有第三方开发者提供的其它显示器解决方案。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。
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显示板 |
视频板 |
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7:1 LVDS Rx |
自适应动态伽马校正 |
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时序控制器 (TCON) |
运动假影估计与补偿 |
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多 I/O 标准 – LVDS, RSDS, |
喜爱的色彩变换 (FCT) |
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精确伽马校正 |
亮度与对比度调节 |
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图像抖动 |
色度与饱和度调节 |
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色温调节 |
锐度增强 |
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动态假轮廓减少 |
运动适应性瞬时噪声抑制 |
表 1 – 数字显示板与视频板参考设计
结论
平板显示器的图像质量高度依赖于主观感受，图像增强算法规范仍在不断发展。作为这一发展的结果，赛灵思 FPGA 和参考设计可让您更快更容易地修改图像增强算法。
由于赛灵思 Spartan 系列已被广泛应用于 DVD 播放器、等离子体显示器和 HDTV 等大批量消费应用中，因而能确保您的消费应用可得到高度可靠和稳定的元件供应。赛灵思将继续增加新的面向市场的特性，紧跟新的标准和显示器 IP 核的发展，并进一步降低价格。
作者：Steve Prokosch，赛灵思公司消费电子垂直市场经理sprokosch@xilinx.com
Josephine Sy，赛灵思公司消费电子垂直市场高级经理josephine.sy@xilinx.com
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