利用FPGA和新技术，使LCD进入HDTV市场

技术, 领域

关键字：FPGA LCD HDTV
   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。LCD TV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FPG
A，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。

   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（National Semiconductor）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LCD HDTV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（Texas Instruments）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（Flat Link）是TI定义的LCD HDTV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。该接口与FPD链接相似，主要由LG、Philips和Thomson采用，应用于他们的LCD HDTV产品中。由于消费者越来越青睐于更大的TV显示器，设计人员进行电路板和布线设计，实现信号完整性时，目前的接口技术仍会有一定的局限性。国家半导体开发了一种叫做PPDS的最新接口技术，目的在于实现更大的LCD显示。表1总结了各种不同的显示面板技术。图1是一个典型的数字LCD TV模块框图。调谐器模块可以是卫星、地面无线或者电缆解调器，其后是MPEG2解调器。除了来自数字TV调谐器的信号以外，一个典型的LCD TV还能够提供DVI（数字视觉接口）、HDMI（高清晰多媒体接口）、模拟RGB、CVBS、S-video以及电视信号分量等外部视频输入接口。

   LCD HDTV监视器必须能够处理各种视频输入信号格式。一些格式可以直接映射到显示器上，而其他的则必须重新调节才能正确的显示。

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