嵌入式圖形應(yīng)用的架構(gòu)選擇

　　從 3D 渲染到圖像扭曲，當(dāng)今圖形顯示控制器的功能已成為各種創(chuàng)新應(yīng)用不可或缺的一部分。高端 GDC 通過令消費(fèi)者眼花繚亂的動(dòng)態(tài)圖形來幫助定義產(chǎn)品的風(fēng)格和價(jià)值。另一方面，適度的 GDC 可以清晰、簡(jiǎn)單地顯示信息，高效且經(jīng)濟(jì)高效地為用戶提供他們想要的信息。

　　從 3D 渲染到圖像扭曲，當(dāng)今圖形顯示控制器的功能已成為各種創(chuàng)新應(yīng)用不可或缺的一部分。高端 GDC 通過令消費(fèi)者眼花繚亂的動(dòng)態(tài)圖形來幫助定義產(chǎn)品的風(fēng)格和價(jià)值。另一方面，適度的 GDC 可以清晰、簡(jiǎn)單地顯示信息，高效且經(jīng)濟(jì)高效地為用戶提供他們想要的信息。

　　無論是簡(jiǎn)單的功能性還是令人眼花繚亂，圖形都值得仔細(xì)關(guān)注，并以高度可見的方式獎(jiǎng)勵(lì)良好的設(shè)計(jì)。有基本的 QVGA 顯示 IC，帶有可能包括視頻輸入的預(yù)渲染圖形。別提供 SXGA 或更高的顯示分辨率，具有動(dòng)態(tài) 3D 圖形和多個(gè)輸入。中間是帶有 WVGA 顯示器（主要是 2D 動(dòng)態(tài)圖形，也可能有一些 3D）和視頻輸入的 GDC。

　　一些應(yīng)用對(duì)成本高度敏感，例如汽車行業(yè)，其中的首要任務(wù)之一是限度地減少物料清單。在基礎(chǔ)到中級(jí)應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員可以通過使用片上系統(tǒng)圖形控制器作為單芯片解決方案來滿足這一需求。這些 GDC 可以通過 CAN 總線與其他汽車系統(tǒng)進(jìn)行通信，并且可以進(jìn)入關(guān)閉電源模式以保存電池電量。

　　內(nèi)部 VRAM 容量和總線速度等瓶頸限制了所支持的圖形功能水平、靈活性、像素填充率和顯示尺寸。如果性能比成本更重要，那么基于多芯片架構(gòu)的高端 SoC 是不錯(cuò)的選擇。這些 GDC 依靠外部車輛 MCU 來處理 CAN 流量、電源管理和步進(jìn)電機(jī)控制器等外圍設(shè)備。它們沒有內(nèi)置VRAM和程序閃存，但使用高速VRAM接口來支持高性能。

　　選擇基本 GDC 選項(xiàng)可以平衡成本和性能

　　一些應(yīng)用領(lǐng)域（尤其是汽車領(lǐng)域）必須跟上智能手機(jī)中常見的高端圖形。設(shè)計(jì)人員必須確保 GDC 能夠創(chuàng)建流暢、清晰的圖形，并且系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)用戶輸入。因此，GDC 不得在系統(tǒng)中施加瓶頸，從而在向終用戶提供所需體驗(yàn)時(shí)造成延遲。

　　對(duì)于基礎(chǔ)到中級(jí)應(yīng)用，真正的單芯片 SoC 可能比較合適。對(duì)于高端應(yīng)用，此類設(shè)備將無法提供足夠的性能，并且需要具有外部 VRAM 和閃存的高端（多芯片架構(gòu)）SoC。

　　如果產(chǎn)品的顯示器支持 24 位 RGB 輸入，則具有 24 位 RGB 輸出的 GDC 有助于避免條帶效應(yīng)（同一顏色的色調(diào)之間的突然變化）。24 位顏色的使用確保了圖形的平滑外觀。否則，應(yīng)用程序可能需要 GDC 中的抖動(dòng)功能來抵消條帶效應(yīng)。抖動(dòng)將隨機(jī)噪聲應(yīng)用于幀緩沖區(qū)，以防止由于有限的顏色深度而產(chǎn)生條帶效應(yīng)。

　　雖然流暢、華麗的圖形總是很有吸引力，但優(yōu)先考慮堅(jiān)固設(shè)計(jì)和易用性的工業(yè)電子設(shè)備等應(yīng)用也可以通過更基本的圖形功能來滿足。低端 GDC 可為許多用途提供令人驚訝的性能，而不會(huì)增加材料成本。

　　圖形內(nèi)容：靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)？

　　GDC 的選擇還取決于圖形內(nèi)容的性質(zhì)。如果內(nèi)容是靜態(tài)的并且可以預(yù)先確定，則低成本的 GDC（例如精靈引擎）可能就足夠了。預(yù)渲染的圖形位圖可以存儲(chǔ)在 Sprite GDC 的外部閃存中。此類 GDC 非常擅長處理不同的顏色格式（使用顏色查找表的顏色格式或幀緩沖區(qū)中具有實(shí)際像素值的顏色格式），并且還可以處理透明度和 Alpha 混合。使用低開銷壓縮方案，例如RLD（運(yùn)行長度解碼器），可以大大減少預(yù)渲染圖形的存儲(chǔ)需求，從而降低成本。

　　其他應(yīng)用程序需要即時(shí)確定的動(dòng)態(tài)圖形內(nèi)容，例如地圖或隨機(jī)動(dòng)畫。這些應(yīng)用程序需要具有功能齊全的管道的 GDC，能夠使用紋理貼圖渲染 2D 或 3D 模型。該應(yīng)用程序還可以受益于硬件照明和霧化等功能的使用。對(duì)于更復(fù)雜的任務(wù)，帶有著色器的圖形引擎提供了更大的靈活性。

　　使用靈活的顯示控制器簡(jiǎn)化了圖形實(shí)現(xiàn)的工作并支持更好的圖形。具體來說，通過靈活的分層方案以及對(duì)多層和 Alpha 平面以及各種顏色深度的支持，圖形開發(fā)變得更加容易。

　　然后可以在 2D 和 3D 圖形之間進(jìn)行選擇。使用 3D 圖形會(huì)影響 GDC 所需的性能和功能。例如，3D 應(yīng)用程序比 2D 應(yīng)用程序需要更高的頂點(diǎn)處理速率，以及 3D 圖形所需的紋理貼圖透視校正和“mip 映射”等功能。Mipmap 是主紋理貼圖的優(yōu)化和調(diào)整大小版本，與主紋理貼圖一起存儲(chǔ)。它們有助于避免動(dòng)態(tài)調(diào)整主紋理貼圖的大小，從而在提高性能方面非常有用。

　　只需添加 3D 圖形的 z 坐標(biāo)即可顯著增加處理要求。二維圖形渲染要簡(jiǎn)單得多，如果內(nèi)容是靜態(tài)的，則可以進(jìn)行預(yù)渲染，如前所述。對(duì)于動(dòng)態(tài) 2D 或 3D 內(nèi)容，需要具有完整管道的圖形引擎

　　舊版硬件/軟件支持和獨(dú)立 GDC 要求

　　某些應(yīng)用程序必須重復(fù)使用以前設(shè)計(jì)中的 CPU 來支持遺留要求，而不能只是從頭開始設(shè)計(jì)。這些應(yīng)用程序通常可以充分利用沒有內(nèi)置 CPU 的獨(dú)立 GDC，并且可以通過內(nèi)存、PCI 或 PCI Express 總線與傳統(tǒng) CPU 進(jìn)行通信。這種方法可實(shí)現(xiàn)具有各種性能級(jí)別和功能集的可擴(kuò)展設(shè)計(jì)。

　　某些應(yīng)用程序要求顯示器遠(yuǎn)離 GDC。在這種情況下，需要使用 APIX 等高速串行總線將視頻傳輸?shù)斤@示器。此配置允許使用客戶端/服務(wù)器架構(gòu)，其中 GDC 充當(dāng)服務(wù)器，顯示器充當(dāng)客戶端。獨(dú)立開發(fā)客戶端和服務(wù)器系統(tǒng)有助于降低服務(wù)器端的軟件和成本，因?yàn)橐粔K PCB 可以擴(kuò)展以供整個(gè)產(chǎn)品線使用。如果高速串行輸出功能集成在 GDC 中，這種實(shí)現(xiàn)方式將非常有效。

　　APIX高速串行總線將視頻傳輸?shù)斤@示器。

　　如上所示，富士通提供了廣泛的 GDC，涵蓋了從到基礎(chǔ)的各種應(yīng)用類別。在每個(gè)類別中，富士通都提供集成了 CPU、GDC 和外設(shè)的 SoC。如果系統(tǒng)不是從頭開始組裝的，并且系統(tǒng)中有一些遺留組件需要保留，那么這些獨(dú)立的 GDC 是可行的選擇。

　　當(dāng)今 GDC 功能的范圍使得設(shè)備選擇成為應(yīng)用程序開發(fā)的關(guān)鍵部分。得益于為滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域而定制的各種 GDC 選項(xiàng)，此選擇過程變得更加容易。這些 GDC 選擇功能豐富、經(jīng)過行業(yè)驗(yàn)證、具有競(jìng)爭(zhēng)力且具有成本效益。