利用FPGA实现视频显示接口

 　　视频显示器市场分为：大批量应用，如台式机、笔记本显示器和电视机面板;中等批量应用，如小型人机接口(HMI)面板和大尺寸数字标牌。本文将探讨的是大尺寸显示器面板应用(表1)，其中FPGA是一个备受关注的选择，它可以满足紧迫的产品周期和大量的高速接口和处理需求。

　　有3个常用的显示标准：7:1低压差分标准(LVDS)，数字视频接口(DVI)和高清多媒体接口(HDMI)。

　　表1：大尺寸显示面板应用概述。

　　7:1 LVDS

　　需要一个集成的LCD显示屏的应用通常使用7:1 LVDS连接。7:1接口采用了低压差分信号(LVDS)I/O标准。VESA(视频电子标准协会)定义了LCD显示器的7:1 LVDS接口。它在笔记本电脑和上网本中非常常见，用于将主板连接到LCD屏幕(图1)。LCD显示器的每一个像素都由红、绿、蓝(RGB)三个元素组成，可构成显示屏上所有可能的颜色。

　　图1：用于将LCD屏幕连接到笔记本电脑PCB的7:1 LVDS线缆。

　　为便于数字显示数据至LCD显示屏的传输，并尽可能地减少连接，可将数据转换为串行格式。7:1 LVDS标准使用3或4个LVDS数据通道和一个LVDS时钟通道。更高分辨率的显示器将使用4个LVDS数据通道和一个LVDS时钟。在一个时钟周期内，每条数据线上有7个串行数据位(图2)，即数据传输速率比时钟周期快7倍。如果3个LVDS数据通道正在传输数据(例如从一台笔记本电脑的主板开始)，那么每种颜色的RGB数据将包含6个数据位，加上HSYNC、VSYNC和DATA ENABLE(DE)，一共有21位。然后，这些位串行传输到LVDS差分通道。

　　图2：7:1 LVDS对于数据关系的线缆时钟。

　　莱迪思半导体(Lattice)提供了一个非常有效的参考设计，同时支持LatticeXP2、LatticeECP2M和LatticeECP3 FPGA中的7:1 LVDS接收与发送。即使是极小外形封装的最小器件也都支持多个接口。