利用FPGA和新技术,使LCD进入HDTV市场

高清晰TV(HDTV)是液晶显示(LCD)技术的最新应用领域,它比标准LCD技术需要更高的分辨率,而数据速率和功耗也增加了。由于提高了数据速率,因此高速运动视频需要专门的图像处理算法。这些算法可以在现场可编程门阵列(FPGA)中实现,将数字视频信号正确的转换、映射在显示面板上。

LCD设计人员采用FPGA,可以灵活的重新配置图像处理算法,在相同硬件平台上,使所有产品中不同尺寸的LCD能够适应不断增加的数据速率。特别是在数字消费类市场上,FPGA能够为数字电视和显示提供最有效的成本、性能和灵活性均衡方案。LCDTV制造商可以充分利用FPGA技术,实现产品及时面市,使产品迅速进入零售渠道,在竞争中占据最有利地位。

一个LCD系统可以围绕FPGA展开设计,其中运行实时嵌入式操作系统的FPGA协处理器控制整个显示设备。设计人员不仅可以在显示的中心控制部分采用FPGA,在专用处理数据通道上也可以采用FPGA。例如,FPGA非常适合实现一些可选显示功能,对视频流进行实时图像缩放处理。

最新一代FPGA含有经过优化的硬件编码数字信号处理(DSP)模块,组成视频和图像处理的基本单元。DSP模块的高速并行处理能力适用于图像处理等需要较大数据吞吐量的DSP应用。

最常用的DSP函数包括有限冲击响应(FIR)滤波、复杂FIR滤波、快速傅立叶变换(FFT)、离散余弦变换(DCT)以及相关算法等。这些函数是HDTV和其他复杂LCD应用的基本构建模块。

在LCD系统中使用FPGA技术还具有另一个优势——系统设计人员可以在产品整个生命周期中进行多次编程设计,这一关键特性使设计人员不必重新设计整个系统,就可以在产品更新换代中不断增加产品新功能。

一、克服HDTV障碍的新技术

HDTV正在成为商用电视的主流,业内主要厂商引入了专门的技术推动LCD进入HDTV应用领域。

国家半导体(NationalSemiconductor)引入了低电压差分信号(LVDS)来降低高速LCD接口功耗和电磁干扰(EMI)。平面显示器(FPD)是国家半导体定义的LCDHDTV和监视器平台中,主机面板和显示面板之间基于LVDS的链接。

国家半导体还定义了低摆幅差分信号(RSDS)标准,主要用于分辨率在VGA和UXGA(急速扩展图形阵列)之间的显示应用。

德州仪器(TexasInstruments)也引入了相似的接口标准——mini-LVDS,其目的同样是降低功耗和EMI。平面链接(FlatLink)是TI定义的LCDHDTV和监视器平台中,主机面板和显示面板之间基于LVDS的链接。mini-LVDS接口标准与RSDS基本一致,只是mini-LVDS为符合AC定时要求而采用了中心对准的输出时钟。