FPGA行业应用一：LED控制器

什么是LED控制器

LED控制器已经有很多年头了，应该是上世纪90年代就开始有了。它的主要构成是：

1：视频信号源——如 电脑，机机，DVD，U盘等

2：视频处理器——通过 HDMI/DVI/网口接收来自视频源的数据，对数据进行缩放，渲染和HDR等处理后，通过Serdes或者RGMI接口发送给发送卡。
HDR（High Dynamic Range): 指是对图像质量进行处理的技术（如加亮，变暗等处理，使图像更生动）

3：发送卡——将视频数据做切分，分割成N份，发给多个分发卡或者直接发给接收卡。
这个注意，LED是将一个图像变成多块区域来显示，所以，是一定需要切分的。

4：分发卡——在远距离传输的场景，发送卡的数据通过光纤给到分发卡，然后分发卡再拆分给接收卡。分发卡实际上就是数据接口不同的一种发送卡。

5：接收卡——接收数据，对数据进行校准后，发送给LED真实显示的模组，接收卡支持级联。级联自是要支持的，因为本来就是要做大屏显示，每个接收卡之间一定要做同步，保证显示正常。

FPGA在LED控制器中的应用

对于FPGA在LED控制器的作用，主要是用天 视频处理，发送卡，接收卡中。承担视频数据处理，如：缩放，渲染，HDR，以及数据传输，缓存，分发，校准，最终按一定的规则在屏上把图像显示出来。

其中接收卡的数量是最大的，如下图所示：系统框图（包括常用的FPGA芯片）（提供2种）

板级框图如下：

FPGA的使用策略

        这个和最终显示屏的需求相关。主要是像素点和位宽。这两点决定了数据处理量和数据传输量。由此来确定选择什么样的FPGA芯片。

        比如下面的示例：

• 5Gbps的数据量如384万像素使用XC7A200T的视频处理卡及：

普通：使用XC7A50T的发送卡及XC6SLX16的接收卡；

拉远：使用XC7A50T的发送卡，XC7A50T的分发卡及XC6SLX16的接收卡；

• 10Gbps的数据量如520万像素使用XC7K325T的视频处理卡及：

普通：使用XC7K70T的发送卡以及XC7A50T的接收卡

拉远：使用XC7K70T的发送卡，XC7K70T分发卡以及XC7A50T的接收卡

• 25Gbps的数据量如830或1000万像素使用KU3P的视频处理卡

普通：使用XC7K70T的发送卡以及XC7A50T的接收卡

拉远：使用KU3P的发送卡、KU3P的分发卡以及XC7A50T的接收卡

        以上计算的原则是：

        FPGA的价值在于丰富的接口I/o，可以支持一发多收的场景。因为并发能力强，所以低延迟，可以控制各个LED屏之间的延迟（控制在1US以内；并行计算能力，可以支持图像处理；高速DDR接口，用于图像处理和传输中的数据组存。

FPGA厂商

目前用得比较多的是 

1： Latice ECP5 25K 256 的片子，大量用于接收器。

2：高端 的支持5G传输的使用 Xilinx XC7A50T.

3: 使用 Intel Cyclone 10 作为发送器主芯片。

4：接收卡也有使用同创的PGL22G，但属于少量国内特殊行业使用。

5：对于复旦微的逆向片子，会存在工艺问题，比如：芯片球间距太小，导致PCB难度加大。这个无法自主。

6：国产安路的EG20系列可以用于接收卡，它有内置的SDRAM，可以降低在应用中的成本。

对FPGA的关键需求

综上所述，主要使用是20K左右的低端 片子，但用量很大，对于价格敏感度较高。对于管脚兼容性，好象要求也不算太高，但如果要做替换，还是要做到PIN 2 PIN。

国内某些厂商，为了降低成本，会直接向芯片供应商购买DIE，然后自已封装。