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一种高性价比的4K/60Hz的显示实现方案

2018-02-05来源: Latticesemi 关键字:FPGA  Lattice  视频处理器

作者:Xiaojun Lv

随着人们对显示质量要求的日益提高,室外大屏和会议电视墙分辨率也逐渐从主流的1080P60转向了4K60。显示质量提升的同时,技术的挑战也如约而至。要实现4K60的显示,那就意味着使用HDMI 2.0需要传输高达18Gbps的图像数据,现在流行的无论那种方案,都有其明显的优缺点,业界亟需一种能够满足稳定性、高性价比和灵活性等需求的解决方案。

4K60显示提出新的设计挑战

如上图所示,4K60给前端的视频处理器和后面的显示视频处理器提出了新需求: 使用这种方案的时候,LED视频处理板多采用并行接口作为输入端,这就意味着视频发送板在传输视频的同时,需要将HDMI2.0输出的数据转成RGB并口输出,这就对现有的传输芯片和格式转换芯片都提出了新的挑战。针对这个问题,目前市面上常见的方案有两种:

一种方案采用高端的FPGA实现HDMI 2.0输入并行接口输出,并支持HDCP。这个方案的优点是单芯片方案,但缺点是成本很高,且HDCP调试非常复杂,系统稳定性不好。

另一种方案是采用Lattice专用图像转换芯片SiI9777将一路的HDMI2.0拆为两路的HDMI 1.4,然后采用其他的两颗专用芯片将HDMI1.4的数据转换成并行接口输出。同时能够支持左/右等分或奇偶像素拆分和音频提取,且内建模式生成器,提供可选的空白屏幕。重要的是这颗Lattice专用芯片还能支持HDCP,系统稳定性较好。但缺点是成本较高,且采用不同厂商的方案,系统复杂度和调试难度都较高。

显然,现有的两种方案都不够理想。为此,领先的半导体供应商Lattice结合在FPGA和HDMI技术方面的经验,在SiI9777和LatticeECP3 FPGA的基础上构建了一个完整的解决方案,满足开发者的需求。

除了支持4K @ 50/60Hz 超高清分辨率外,SiI9777还符合HDCP 2.2优质内容保护协议,更重要的是,作为全球首款全面支持HDCP 2.2协议的全带宽HDMI® 2.0/MHL® 3.0双模集成电路,这个方案自2014年发布以来,已经积累了足够多的开发经验。这让它成为Lattice方案的不二之选。

在实际应用中,同样地,SiI9777先将一路HDMI2.0转换成两路HDMI1.4,然后采用低成本的LatticeECP3-17 FPGA将HDMI1.4转换成并行接口输出。

LatticeECP3系列

LatticeECP3系列器件提供高了性能的SERDES模块、可级联的高性能sysDSP™、超大逻辑和sysMEM™嵌入式RAM、分布式存储器、sysCLOCK PLL、DDR3存储器接口以及sysIO缓冲器。为广泛的无线和有线应用提供了低成本、低功耗的可编程解决方案。LatticeECP3-17是其中一个极具性价比的产品。这一方案在成本和稳定性上都有较大优势。同时,因为整套芯片组都是Lattice的产品,系统复杂度和调试难度都有很好的保障。

不带视频处理的输出方案

前面介绍的是不带视频处理的输出方案,但如果有需求,Lattice也有相应的应对之法。开发者可以选择将两颗ECP3-17换成单颗ECP3-70或者ECP3-150,从而获得更强大的视频处理能力。这时候还可以节省板子的面积,满足小型化设计需求。

为了满足更多样化的需求,Lattice甚至推出了集成了9777+ ECP3-150 + 9777的专用DEMO平台,能够支持HDMI2.0 --> 2 HDMI1.4 --> HDMI2.0的方案。该平台也支持HSMC接插口,用户可以采用这个接口与其他的转接电路板连接。

对现在嵌入式工程师来说,他们在I/O接口的设计方面面临着前所未有的挑战。系统复杂性的增加,还有更多高带宽传输要求应用的出现,对他们提出了更高的需求,这时候拥有并行计算和可编程优势的FPGA在当中产生的作用越来越重要。Lattice作为一个身兼FPGA和接口芯片优势的厂商,能将这两个产品完美结合,为未来的显示带来更多的方案。


关键字:FPGA  Lattice  视频处理器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/article_2018020513125.html
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