Cyclone III FPGA技术在高清晰LCD HDTV中的应用

作者：时间：2012-01-16来源：网络收藏

HDTV LCD 显示屏的色彩响应时间取决于色彩内容，要比传统的显示器慢。这对图像处理算法而言是一种挑战，需要进行更多的处理来消除相关的显示瑕疵。Cyclone III FPGA 在设计上的灵活性有很大优势，设计人员可以在器件中重新设计算法，而不用重新编程。

更重要的是Cyclone III 系列在密度、板上存储器和 I/O 等很方面的处理能力非常强，设计人员可以利用这些资源针对最终产品设计合适的应用程序。

例如，上面的设计使用一个时序控制器通道，实现小屏或者低分辨率显示。而利用Cyclone III FPGA，设计人员可以使用两通道时序控制器，支持分辨率更高的显示屏或者尺寸更大的( 大于36 英寸) 显示屏。在这些应用上，Cyclone III 系列的特性要优于任何其他低成本FPGA，这些特性包括：

快速I/O 支持外部存储器访问

X36 DDR2 高达200 MHz

存储器模块容量增大到9Kbits，实现效率更高的视频线缓冲。

使用片内匹配( 包括LVDS、mini-LVDS 和RSDS) 的集成差分缓冲轻松实现I/O 设计，不需要外部电阻，简化了PCB 布板设计。

灵活的PLL 支持：

更多的输出，每个器件全局时钟数量高达20 个。

高效动态PLL 相位和频率调整，支持可变刷新率。

PLL 级联，不需要片外走线，简化了PCB 布板设计。

输入时钟频率最低5MHz，支持低成本时钟。

低功耗，在温度要求比较高的消费类应用环境中，这是很明显的优势。

I/O 灵活性

Cyclone III FPGA 的I/O 非常灵活，在新标准层出不穷的环境下，工程师可以充分利用这一点来开发设计。例如，在上面的设计中( 图2)，视频板通过LVDS 总线和LCD 模块进行接口。市场上目前对DisplayPort 等标准非常关注，这类标准能够同时支持个人计算机和家庭娱乐系统，今后很有可能成为新的接口选择。然而，很多ASSP 并不支持新标准，工程师转而采用FPGA，利用合适的接口实现需要的功能。Cyclone III FPGA 可以和多种标准连通，能够支持这类标准，其PLL 输出实现需要的时序和控制功能。

Cyclone III FPGA 的I/O 价值还体现在RSDS 上，以前的Cyclone 器件便具有该功能，现在还包含了片内匹配。现在，设计人员不必再为接口设计大量的电阻，提高了信号完整性，减少了元件数量。

视频增强

显示设备生产商利用Cyclone III FPGA 以及上面讨论的视频和图像处理包，增加真色彩和移动专用算法，提高性能，快速完成开发，充分挖掘市场机遇，突出其产品优势。有两种专用视频增强方法来实现LCD 显示屏的真视频显示性能。

第一种方法是时域抖动，在一定时间周期内，使象素迅速接通和关断，为不同的颜色生成真灰度级。第二种是空间抖动，产生数量合适的颜色强度级。空间抖动会产生空间噪声，出现误码扩散；需要进一步滤波，进行精细调整来消除这类噪声。

性能

Cyclone III FPGA 具备DSP 处理能力，含有4Mbits 的RAM，288 个硬核DSP 模块以及120K 逻辑单元，性能得以大幅度提高。Cyclone III FPGA 还可以提供多个DSP 处理器支持，帮助设计人员降低了成本，提高了集成度，大大降低了功耗。

结论

LCD 以前只是用于稳定地显示计算机数据文本和图像，现在可以在大屏幕上显示快速移动的视频内容。这需要采用专门的图像处理算法，而FPGA 能够实现这些算法。LCD 设计人员利用Cyclone III 系列FPGA 的容量和特性，根据显示屏大小，在标准硬件平台上对这些算法重新配置，大大降低了生产成本，缩短了产品面市时间。而且，灵活的Cyclone III FPGA 还可以帮助设计人员进行动态图像处理，使LCD 能够进一步深入到前沿的商用电视和显示应用领域。