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Spartan-3 FPGA实现的DSP嵌入系统及其在在平板显示器中的应用

• 3.1 Spartan-3芯片在平板显示器(FPD)应用中的价值

  Spartan-3 FPGA提供了FPD系统设计人员非常有用的各种功能。包括能够高效实现DSP功能的嵌入式乘法器；在实现流水线或多通道功能时能够支持高性能并减少资源利用率的移位寄存器；大量的存储器资源；以及对显示器市场普遍使用的差分I/O标准的内在支持，那Spartan-3芯片功能在平板显示器(FPD)应用中的价值是什么，即Spartan-3的各种功能及其在实现DSP时的用途。

  *Spartan-3芯片功能在平板显示器(FPD)应用中的价值：

  嵌入式乘法器，能有效实现MAC(媒体存储控制) FIR滤波器和其它DSP功能；
  移位寄存器逻辑，能有效实现多通道功能；
  BlockRAM和分布式RAM，为视频线缓冲器，高速缓存标志存储器，用于DSP系数的便笺式存储器、数据包、缓冲器、FIFO；
  对RSDS的内置支持，为无终端电阻的RSDS支持及其它特殊设计考虑之用。

  *只有了解FPGA在FPD系统中究竟有是那些典型应用(见图所示4)，才能将Spartan-3芯片可以以各种方式应用于FPD设计之中。

  
  3.2 FPGA在FPD系统中典型应用分析(由图所示4可知)：

  3.21前端预处理

  在数字RGB信号馈入到主图像处理引擎之前，通常需要进行某种预外珲。这种预处埋可以是离散余弦变换、解密、或者是交叉/解交叉。通常FPGA呈与客户的图像处理ASIC或ASSP结合使用，一个普遍用途是在图像缩放和解交叉过程中辅助ASSP。

  3.22核心处理

  尽管核心图像处埋通常是由标准ASSP或定制ASIC完成，但有时也使用FPGA进行定制处理.这些功能实例包括：Y电感器生产校正、图像缩放、边缘检测、尖锐度、对比度和帧缓冲器。有了Spartan-3器件提供的这些性能，可以在最小的芯片面积上实现多种功能。可以使用的某些专项技术，包括：色空间转换器、JPEG多媒体数字信号编解码器、离散余弦变换器及MPEG视频编码器/解码器。

  可以多次使用FPGA与屏幕或者外部存储器进行接口.Spartan-3支持小摆幅差分I/O标准(如RSDS) ，也支持其它单端标准(如SSTL/HSTL) ，因而它可以在这些应用中进行使用。

  

  
  FPGA也可以用于实现时序控制单元(TCON，见图5所示)，来控制水平和垂直像素电感器和电容器显示格式。电感器厂家TCON多少有点象一个垂直和水平显示器计数器。Spartan-3架构中的大量触发器和内置进位链可以有效实现这个功能。同样，由于具有充足的差分I/O通道，Spartan-3FPGA成为I/O密集型设计的有效架构。图5显示了即使一个很小的Spartan-3E器件也具有足够的差分I/O资源来驱动较大的LCD/等离子体屏幕。

  4、结束语

  Spartan-3E FPGA成为实现各种低成本数字消费类系统的理想器件.该DSP嵌入式系统具有几个共同的特性，即单一功能、软硬件共存、实时反应及严紧的限制. 目前Spartan-3E FPGA生产厂商己有Xilinx、Altera、Lattice等公司，本文仅以Xilinx公电感厂家司的Spartan-3 FPGA为例作一说明。

  在平板显示器系统中，由于仅占用竞争FPGA所需面积的一小部分就能实现高性能DSP，Spartan-3E架构更加高效有用。

  到目前为止，Spartan-3 FPGA已成功地应用于平板显示器系统中来实现以下功能：

  
  *SD/HD色空间转换；
  *4：4：4 to 4功率电感器：2：2缩减像素采样；
  *数字RGB到USB读卡器功能；
  *时序控制和板RSDS驱动器；
  *图像压缩/解压缩

  除上述之外，只要引入高性能、低成本的Spartan-3FPGA，就可以设计出用在大量数字消费品中的可编程逻辑，例如视讯转接盒、电缆调制解调器、HDTV、DVD-RW播放器、LCDTV、家庭多媒体服务器、家用网关及更多。

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