基于萊迪思FPGA的視頻顯示接口的實(shí)現(xiàn)

視頻顯示器市場分為：大批量應(yīng)用，如臺(tái)式機(jī)、筆記本顯示器和電視機(jī)面板;中等批量應(yīng)用，如小型人機(jī)接口(HMI)面板和大尺寸數(shù)字標(biāo)牌。本文將探討的是大尺寸顯示器面板應(yīng)用(表1)，其中FPGA是一個(gè)備受關(guān)注的選擇，它可以滿足緊迫的產(chǎn)品周期和大量的高速接口和處理需求。

有3個(gè)常用的顯示標(biāo)準(zhǔn)：7:1低壓差分標(biāo)準(zhǔn)(LVDS)，數(shù)字視頻接口(DVI)和高清多媒體接口(HDMI)。

7:1 LVDS

需要一個(gè)集成的LCD顯示屏的應(yīng)用通常使用7:1 LVDS連接。7:1接口采用了低壓差分信號(hào)(LVDS)I/O標(biāo)準(zhǔn)。VESA(視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))定義了LCD顯示器的7:1 LVDS接口。它在筆記本電腦和上網(wǎng)本中非常常見，用于將主板連接到LCD屏幕(圖1)。LCD顯示器的每一個(gè)像素都由紅、綠、藍(lán)(RGB)三個(gè)元素組成，可構(gòu)成顯示屏上所有可能的顏色。

為便于數(shù)字顯示數(shù)據(jù)至LCD顯示屏的傳輸，并盡可能地減少連接，可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行格式。7:1 LVDS標(biāo)準(zhǔn)使用3或4個(gè)LVDS數(shù)據(jù)通道和一個(gè)LVDS時(shí)鐘通道。更高分辨率的顯示器將使用4個(gè)LVDS數(shù)據(jù)通道和一個(gè)LVDS時(shí)鐘。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，每條數(shù)據(jù)線上有7個(gè)串行數(shù)據(jù)位(圖2)，即數(shù)據(jù)傳輸速率比時(shí)鐘周期快7倍。如果3個(gè)LVDS數(shù)據(jù)通道正在傳輸數(shù)據(jù)(例如從一臺(tái)筆記本電腦的主板開始)，那么每種顏色的RGB數(shù)據(jù)將包含6個(gè)數(shù)據(jù)位，加上HSYNC、VSYNC和DATA ENABLE(DE)，一共有21位。然后，這些位串行傳輸?shù)絃VDS差分通道。

萊迪思半導(dǎo)體(Lattice)提供了一個(gè)非常有效的參考設(shè)計(jì)，同時(shí)支持LatticeXP2、LatticeECP2M和LatticeECP3 FPGA中的7:1 LVDS接收與發(fā)送。即使是極小外形封裝的最小器件也都支持多個(gè)接口。

7:1 LVDS應(yīng)用：圖形多路開關(guān)

7:1 LVDS的一個(gè)示例是圖形控制多路復(fù)用器，或GMUX(圖3)，該器件被設(shè)計(jì)用于選擇使用筆記本電腦中兩個(gè)圖形控制器中的哪一個(gè)來驅(qū)動(dòng)LCD屏幕。這些筆記本電腦有兩個(gè)7:1 LVDS視頻源，即CPU/芯片組中的集成圖形控制器(iGFX)和獨(dú)立顯卡控制器(dGFX)，可用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)LCD顯示屏。iGFX專為低功耗和較低要求的任務(wù)而優(yōu)化，例如文字處理或者使用電池供電的視頻回放;而dGFX專為更高性能和更密集型顯示應(yīng)用而設(shè)計(jì)，如游戲或視頻編輯。