FPGA方案：SoC数字显示系统

A.PlatformFPGA模型

以因特网、无线、全球化及个人通信为代表的信息化时代要求设备生产商在标准通信系统中增加数据率及通道数，以支持视频流、音频流及数据流。PlatformFPGA为生产商提供了所需的系统灵活性、上市时间并可支持高带宽要求。此外，PlatformFPGA提供了用于嵌入式处理器的系统控制、用于客户订制数据滤波及并行处理的DSP内核以及用于系统高速数据通信的吉比特串行及源同步I/O口。

Virtex-II系统门密度为4万到800万不等，可提供嵌入式系统存储器。由于这种高密度片上存储器可提供快速高效的FIFO缓冲区、移位寄存器及CAM，因此增加了整体系统带宽。嵌入式RAM模块及高速存储接口为带宽要求很高的系统提供了强大的、基于存储器的数据通道。

Virtex-II器件及其扩展器件所提供的PlatformFPGA功能可解决系统级设计中面临的信号完整性、复杂系统时钟管理及板上EMI管理等问题。

B.PlatformFPGA的软硬内核

PlatformFPGA是一种灵活的解决方案，它在单芯片上集成了一系列软硬IP内核，同时硬件和固件可随时升级。FPGA架构的可编程性缩短了系统开发时间，单个PlatformFPGA就可满足多种应用需要。此外，它还提供了软硬件协同设计的灵活性，设计工程师可在开发周期内便进行系统优化。

PlatformFPGA采用了IP插入和有源内连技术。采用IP插入技术可将任何大小或形状的软硬IP内核无缝地插入到FPGA架构中任何部分，并保持与周围阵列极佳的连通性。而有源内连技术则提供了有源的布线通道，使得软硬IP内核无论位于阵列何处均可保持稳定、高效的性能。

处理器的性能

用于PlatformFPGA的EmPower!解决方案为嵌入式处理器提供了最高性能的可编程系统，同时还可自由选择客户订制的解决方案。它所采用的嵌入式PowerPC405处理器.html target=_blank>微处理器内核工作频率为300MHz，可提供超过420MIP的性能。此外，Virtex-II器件上的MicroBlaze软处理器内核是32位RISC处理器，工作频率为125MHz，可提供82MIP的性能。

Virtex-II解决方案中结合了嵌入式乘法器和增强的算术功能，具有超过0.5T-MAC/s的XtremeDSP功能，比业界最先进的嵌入式DSP处理器内核快100倍以上。将Xilinx的系统生成器与MathWork的MATLAB及Simulink相结合，可为系统和DSP设计工程师提供了一套他们熟悉的、完整的设计工具。

此外，SystemIO充分解决了高性能设计中各式各样的系统互联问题，包括物理接口和协议，以提供更高的带宽。为了使PlatformFPGA能够支持最快的通信标准，如10G以太网、OC-192、Infiniband和XAUI接口标准，Virtex-II系列FPGA中集成了速度高达吉比特的串行收发器。SystemIO接口提供了最为灵活的解决方案来兼容一些新兴的接口标准，其中包括RapidIO、LDT、SPI4、PCI66、PCI、FlexBus4及POS-PHY4并行总线。

PlatformFPGASoC应用实例

一个基于PlatformFPGA的SoC数字显示应用实例。数字视频设计中一个需要解决的关键问题是在同一块电路板上实现不同元件之间以及不同产品间的接口问题。USB2.0、IEEE1394和PCI可实现高速接口，而FPGA则提供了一种理想平台，为不同的技术提供接口及协议转换。

一般来说，数字视频技术的基础在于数字图像处理。本方案中，FPGA可提供性能卓越的DSP处理能力，因此可以通过可编程逻辑来实现数字图像处理。FPGA为数字视频流的编解码提供了一种有效的解决方案，并广泛用于色彩空间转换功能、MPEG块、转换率控制及Reed-Solomon和维特比解码器等模块。

显示驱动电路采用FPGA则易于编程，可用来控制显示所需的复杂时序信号，同时还可灵活地实现支持不同显示元件的多种版本。

小结

现在的FPGA是一种快速有效的开发平台，可加快开发周期，原因在于其拥有灵活的架构、先进的处理技术、强有力的软件综合技术及丰富的IP库，可提供最完整的系统集成解决方案。