首先以市场面来看,Yvonne指出,消费性产品设计挑战有几方面,一、成本竞争力要够,二、推出市场的速度要够快,三、低功耗,四、更小、更轻、更薄,五、要有独特的特性,六、可
显示器已铺天盖地的入侵到我们的生活中,例如行动电话从黑金刚进展到现在的智能型手机,对屏幕的要求愈来愈高;书本也从纸本进展到以屏幕阅读的电子书形式;相机从早期单眼相机进展到现在有触控屏幕的数码相机;地图也从纸本进展到现在的卫星导航。
LCD技术愈来愈成熟,供应商也不断增加,一旦价格滑落,厂商要有足够的适应能力。另外,即便价格变动大,消费性可携式产品还是不可避免地要使用LCD;而LCD主要不利的地方在于功耗问题。
电子书一推出就受到很大的瞩目,销售状况很好,但电子纸目前供应商还处于非常有限的状态,而且因为尚未大量应用,所以目前价格还没达到合适的水平;其技术具备低功耗的优势,主要面临的挑战为彩色显示还有其困难度存在,且画面更新时间还不够快。
显示器控制器的设计
显示器控制器扮演什么角色呢?显示器是一个充满著直条纹与横条纹的图形输出装置,控制器的功用,是装置用来控制和管理输出内容,控制器的内容来自于处理器、存储器和其它视讯来源。
Yvonne表示,显示器控制器的设计挑战包括,一、处理器频宽,若没有内建LCD控制器,就会把内容通通输出到显示器上。二、非标准的显示器,特别是小于10寸的显示器,或者每个电子纸都有自己独有的驱动需求,都会形成挑战;另外像不同的制造商、分辨率、BPP、控制讯号等也是控制器难题。三、因使用者端需求所作的改变,像制定不同的功能,改变视讯界面和输入值等。
显示器控制器有各种型式和功能,第一种为内嵌在处理器中,这是应用处理器最普遍的方式,好处为它是单芯片、依处理器而有不同特性、目标LCD可决定;缺点为没有弹性、不能支持所有LCD种类,无法从处理器上卸载。主要特性为,能控制该处理器的LCD、目标LCD分辨率属特定分辨率、存储器界面为预先定义好的、电源管理有限;供应商包括iMX、PXA、Blackfin。
第二种为标准ASSP,优点为能预先决定好功能、很容易导入目标、可弹性调整。缺点为弹性和特性仍相当有限、且可能因为一些简单的需求而产生杀伤力。主要特性为有限的视讯/处理器界面及控制LCD、目标LCD分辨率在一定的范围、存储器界面为预先定义、电源管理有限;供应商为Epson、Renesas、Zoran。
第三种为FPGA,优点为可以依使用者需求实现独特且有弹性的解决方案,可以随时因需要而改变。缺点为需要使用者来安装启用,硬件设计者需要具备视讯和HDL的知识。主要特性为多重视讯和处理器界面、制定功能、分辨率、低电压差动讯号传输(LVDS)显示器、解决EOL。目标LCD分辨率、存储器界面和电源管理都是很有弹性的。供应商包括Actel、Altera、Xilinx。
使用FPGA显示器控制器的好处为,一、弹性很大,很快就可以针对不同的显示器特性作出符合需求的设计。若有新的特性,只需重新写程序即可。二、安装启用很有人性,拥有可客制化的逻辑和算法设计,及额外的一些功能。三、处理器可卸载,可以将处理器上密集的工作卸载到硬件中,因此可以让CPU频宽释放出来以完成其它任务。四、可满足输入/输出的扩张,因为掌控几种视讯源所需要扩增的I/O埠。
使用FPGA设计显示器控制器
Yvonne以长期接触客户的互动经验提出,使用FPGA来设计显示器控制器时,首先有些问题要考虑清楚,一、功能和特性是否明确?这颗控制器要做些什么?有没有其它特性没有考虑进去?二、来源为何?有没有外来的视讯源?他们的格式为何?画面转换频率是多少?分辨率是多少?三、输出到显示器时,要用何种输出装置?分辨率、每画素的bits、更新频率各是多少?四、存储器需求上,是否有外接画面缓冲的需求?哪里一种存储器最能达到高质量和最好的价格?
另外,Yvonne也提出,LCD和电子纸是否使用同一个FPGA即可?答案是:对,FPGA可适用于不同的设计。在LCD上,速度是关键,频宽也很重要;在电子纸上,除了需要低功率,另外一个重点就是处理器界面是否完善。
移植性要高,且要有足够的弹性以便更新到新一代版本。


