CN105761685A - 一种基于fpga的信号扩展显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子显示产品领域，本发明提供了一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其包括壳体，以及壳体内部的FPGA控制器；所述FPGA控制器包括信号输入单元，FIFO存储器1；信号压缩单元；FIFO存储器2；信号扩展单元；输出单元和显示器；本发明以可编程器件FPGA为核心，解决现有的CMOS压缩扩展器采用数字信号处理来达到压缩和扩展功能，一般结构复杂，而且非常占用芯片面积，并仍然需要外挂元件，增加了成本这一缺点。

Description

一种基于FPGA的信号扩展显示装置

技术领域

本发明属于电子显示产品领域，尤其是一种基于FPGA的信号扩展显示装置。

背景技术

FPGA(Field-ProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列，他是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

特点介绍

1)采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。

2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

5)FPGA采用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳择之一。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。

加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。

掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。

当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。

在21世纪的信息社会，数字化的显示技术得到了快速的发展，同时也是数字集成电路广泛应用的社会，ARM作为目前全球最大的嵌入式芯片技术的IP提供商，引领业界嵌入式技术发展潮流。其所拥有的IP已经成为众多芯片设计公司采纳的一种技术标准和开发平台。所以基于ARMCORE的SOC已经成为嵌入式处理器的开发重点，因此可通过ARM实现LCD控制器来完成对嵌入式LCD屏的控制，如果利用TFT屏来支持显示的话，其分辨率偏低，对于观察和对图形细节的把握具有局限性，因此利用当今社会应用最广泛的专用集成电路(ASIC)芯片现场可编程门阵列(FPGA)，搭建一个FPGA平台实现图像缩放器功能外接LCD显示器，来完成ARM信号显示的扩展显示,对ARM信号分辨率偏低的这一问题进行改善。

然而现有的CMOS压缩扩展器从某种意义上来说是采用数字信号处理来达到压缩和扩展功能，因此一般结构复杂，而且非常占用芯片面积，并仍然需要外挂元件，增加了成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的CMOS压缩扩展器从某种意义上来说是采用数字信号处理来达到压缩和扩展功能，因此一般结构复杂，而且非常占用芯片面积，并仍然需要外挂元件，增加了成本这一缺点。

为此，本发明提供了一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其包括壳体，所述壳体内部设置有安装有可实现信号扩展显示的FPGA控制器；所述FPGA控制器包括用于输入信号采集的信号输入单元，用于接收信号输入单元传递过来的原始信号并进行短时间存储的FIFO存储器1；用于进行信号压缩的信号压缩单元；用于接收信号压缩单元传递过来的压缩信号并进行短时间存储的FIFO存储器2；用于进行压缩信号扩展的信号扩展单元；接收扩展后的信号的输出单元；用于将输出单元传送过来的数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号的显示器；

所述信号输入单元输出端与FIFO存储器1输入端电连接，所述FIFO存储器1输出端与信号压缩单元输入端电连接，信号压缩单元输出端与FIFO存储器2输入端电连接，所述FIFO存储器2输出端与信号扩展单元输入端电连接，所述信号扩展单元输出端与输出单元输入端电连接，所述输出单元输出端与显示器输入端电连接。

所述输出单元还包括数字视频信号变换器；

所述数字视频信号变换器输出端与输出单元输入端电连接；

所述数字视频信号变换器是把数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号，使图像可以正确显示在显示器上；

所述显示器接收到所要转换的格式信号，并显示人眼可识别的图像信息。

所述显示器还包括视频转换器；

所述视频转换器输出端与显示器输入端电连接；

所述信号输入单元还包括开关模块和复位模块；

所述开关模块输出端和复位模块输出端分别与信号输入单元输入端电连接。

所述视频转换器接收到所要转换的格式信号，并显示人眼可识别的图像信息。

所述信号扩展显示装置还包括电源模块，所述电源模块输出端分别与信号输入电源输入端、FPGA控制器输入端和显示器输入端电连接。

本发明的有益效果为：

本发明以可编程器件FPGA为核心，包括用于接收信号输入单元传递过来的原始信号并进行短时间存储的FIFO存储器1；用于进行信号压缩的信号压缩单元；用于接收信号压缩单元传递过来的压缩信号并进行短时间存储的FIFO存储器2；用于进行压缩信号扩展的信号扩展单元；接收扩展后的信号的输出单元；用于将输出单元传送过来的数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号的显示器；解决现有的CMOS压缩扩展器从某种意义上来说是采用数字信号处理来达到压缩和扩展功能，因此一般结构复杂，而且非常占用芯片面积，并仍然需要外挂元件，增加了成本这一缺点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

为了解决现有的CMOS压缩扩展器从某种意义上来说是采用数字信号处理来达到压缩和扩展功能，因此一般结构复杂，而且非常占用芯片面积，并仍然需要外挂元件，增加了成本这一缺点。

如图1所示，本发明提供了一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其包括壳体，所述壳体内部设置有安装有可实现信号扩展显示的FPGA控制器；

所述FPGA控制器包括用于输入信号采集的信号输入单元，用于接收信号输入单元传递过来的原始信号并进行短时间存储的FIFO存储器1；用于进行信号压缩的信号压缩单元；用于接收信号压缩单元传递过来的压缩信号并进行短时间存储的FIFO存储器2；用于进行压缩信号扩展的信号扩展单元；接收扩展后的信号的输出单元；用于将输出单元传送过来的数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号的显示器；

所述信号输入单元输出端与FIFO存储器1输入端电连接，所述FIFO存储器1输出端与信号压缩单元输入端电连接，信号压缩单元输出端与FIFO存储器2输入端电连接，所述FIFO存储器2输出端与信号扩展单元输入端电连接，所述信号扩展单元输出端与输出单元输入端电连接，所述输出单元输出端与显示器输入端电连接。

本发明中FPGA主要完成对输入图像数据源进行分辨率的缩放，使用分级双线性插值算法，通过先对数据在水平方向上进行插值放大，然后再进行垂直方向上的放大。假设是把VGA(640*480)格式的ARM图像信号转换成XGA(1024*768)格式信号，是把原图像做5∶8的放大，所以根据分级双线性插值，先把原水平方向的5个像素点采用分8级双线性插值送入水平插值器。水平插值器的控制由计数器与使能信号一起控制，每5个时钟间隔，水平插值器使能端置于计算插值状态，把进入的5个值进行一次插值变成新的8个像素点，之后再等5个时钟等待新的值进入插值器进行插值，直到把1行640个像素点插值为1行1024个像素点，完成一行水平插值。然后在垂直方向完成5比8的转换，即5行数据变为8行的转换，插值过程是按垂直方向把原来的5行数据的采用分8级双线性插值，变换为新的8行数据，直到完成整1帧VGA格式图像到1帧XGA图像的放大。

实施例2

为了将接收到的信号转换成人眼能识别的图像信息，所述输出单元内设置安装有数字视频信号变换器，所述数字视频信号变换器是把数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号，使图像可以正确显示在显示器上；

所述显示器接收到所要转换的格式信号，并显示人眼可识别的图像信息。

所述输出单元还包括数字视频信号变换器；

所述数字视频信号变换器输出端与输出单元输入端电连接；

所述数字视频信号变换器是把数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号，使图像可以正确显示在显示器上；

所述显示器接收到所要转换的格式信号，并显示人眼可识别的图像信息。

所述FIFO存储器1和FIFO存储器2为缓存模块，缓存少量数据，分别传送信号至信号压缩单元和信号扩展单元进行数据处理。

所述显示器还包括视频转换器；

所述视频转换器输出端与显示器输入端电连接；

所述视频转换器接收到所要转换的格式信号，并显示人眼可识别的图像信息。

所述信号输入单元是根据输入视频信号的同步信号和时序要求，确保有效的图像信号能够顺利写入FIFO存储器1进行缓存。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

本实施例没有详细叙述的部件、结构及工艺属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述，如有需要我们可提供参考资料。

Claims (5)

1.一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其包括信号扩展显示装置壳体，其特征在于：所述信号扩展显示装置壳体内部包括用于输入信号采集的信号输入单元，用于接收信号输入单元传递过来的原始信号并进行短时间存储的FIFO存储器1；用于进行信号压缩的信号压缩单元；用于接收信号压缩单元传递过来的压缩信号并进行短时间存储的FIFO存储器2；用于进行压缩信号扩展的信号扩展单元；接收扩展后的信号的输出单元；用于将输出单元传送过来的数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号的显示器；

所述信号输入单元输出端与FIFO存储器1输入端电连接，所述FIFO存储器1输出端与信号压缩单元输入端电连接，信号压缩单元输出端与FIFO存储器2输入端电连接，所述FIFO存储器2输出端与信号扩展单元输入端电连接，所述信号扩展单元输出端与输出单元输入端电连接，所述输出单元输出端与显示器输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其特征在于：所述信号扩展显示装置壳体内部还包括数字视频信号变换器；

所述数字视频信号变换器输出端与输出单元输入端电连接；

所述数字视频信号变换器是把数据信号、同步信号变换为适合视频显示的视频信号，使图像可以正确显示在显示器上。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其特征在于：所述信号扩展显示装置壳体内部还包括开关模块和复位模块；

所述开关模块输出端和复位模块输出端分别与信号输入单元输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其特征在于：所述信号扩展显示装置壳体内部还包括视频转换器；

所述视频转换器输出端与显示器输入端电连接。

5.根据权利要求1-4任意之一所述的一种基于FPGA的信号扩展显示装置，其特征在于：所述信号扩展显示装置壳体内部还包括电源模块，所述电源模块输出端分别与信号输入电源输入端、FPGA控制器输入端和显示器输入端电连接。