30、微处理器系统设计与显示技术详解

微处理器系统设计与显示技术详解

1. 自定义指令微处理器系统设计背景

现代复杂的软核嵌入式处理器，如 MicroBlaze 处理器，具备强大的整数和浮点处理能力，可涵盖广泛的应用场景。然而，即使是最强大的嵌入式处理器，也有难以处理的任务。例如，VGA 或 HDMI 等视频显示需要持续提供大量数据。在最低分辨率 640 × 480 × 8 位的情况下，HDMI 控制器需要以 250 Mb/s 的速度传输数据，这是 MicroBlaze 运行速度的两倍。当微处理器从内存中提取这些数据并转发到 HDMI 端口或 VGA DAC 时，即使是最快的微处理器也会不堪重负，性能会大幅下降。

此时，所谓的自定义知识产权（CIP）就显得十分有益。CIP 是基于 FPGA 的自定义逻辑块，与微处理器紧密耦合。接下来，我们将详细探讨为 MicroBlaze 设计 HDMI CIP 的相关内容。

2. DVI 和 HDMI 显示标准回顾

2.1 显示技术的发展

多年来，阴极射线管（CRT）显示器一直是主流技术。CRT 显示器使用 X/Y 板引导电子束，并结合相关的模拟 VGA 控制信号。近年来，由于数字 LCD 显示器具有更高的分辨率、更低的功耗、扁平的屏幕架构等技术优势，它们逐渐取代了 CRT 显示器。大多数数字 LCD 显示器虽然是数字显示，但通常仍具有 VGA 输入，需要对模拟 RGB 信号进行采样以在数字 LCD 上显示。

2.2 DVI 标准的出现

为了简化从模拟到数字视频技术的过渡，数字显示工作组（DDWG）开发了数字视觉接口（DVI）标准。DDWG 的初始成员包括英特尔、Silicon Image、