48、FPGA IP核在显示器中的应用解析

FPGA IP核在显示器中的应用解析

1. 引言

过去十年间，现场可编程门阵列（FPGA）取得了显著进展，使得基于FPGA的图形显示控制器（GDC）这类复杂计算机接口变得可行且具有竞争力。FPGA的可编程特性允许设计出具备前所未有的灵活性的GDC，通过集成最佳的GDC功能集来实现。这些功能集可以在硬件层面通过支持特定GDC功能的IP核来设置。FPGA芯片、IP核以及用户友好的FPGA实现设计工具是FPGA GDC开发的关键要素。不同的图形应用需要不同的FPGA GDC配置，系统权衡通过多个示例进行了说明，这些权衡主要由GDC所需的内存带宽和功能集驱动。同时，可配置的FPGA GDC也给嵌入式GDC软件驱动的开发带来了新的设计挑战。

2. FPGA技术

2.1 什么是FPGA？

FPGA是包含可编程逻辑门和互连的半导体器件，是具有未定义功能的通用硅器件，可用于多种应用。其编程功能可由IP核定义。如今，大多数FPGA是易失性器件，互连配置和逻辑门方程存储在内部FPGA SRAM单元中。未通电的基于SRAM的FPGA不包含配置数据，这些数据必须存储在系统中的非易失性存储设备中，并在通电时加载到FPGA中。

现代FPGA是强大的硅器件，能够实现复杂设计。复杂的GDC在低成本FPGA中可以以100 MHz的时钟速度运行，在高端FPGA中可达300 MHz。最新的FPGA不仅仅是门阵列，还包括先进的架构块（硅硬化IP核），如内部SRAM存储块、硬化的MAC（多重累加）DSP块、乘法器、PLL或DLL时钟发生器、支持几乎任何IO逻辑标准的通用IO单元以及高速串行I/O（LVDS串行器/解串器、千兆收发器等）。此外，还包括微处理器内核、PCI Ex