嵌入式圖形應用的架構選擇

　　從 3D 渲染到圖像扭曲，當今圖形顯示控制器的功能已成為各種創新應用不可或缺的一部分。高端 GDC 通過令消費者眼花繚亂的動態圖形來幫助定義產品的風格和價值。另一方面，適度的 GDC 可以清晰、簡單地顯示信息，高效且經濟高效地為用戶提供他們想要的信息。

　　從 3D 渲染到圖像扭曲，當今圖形顯示控制器的功能已成為各種創新應用不可或缺的一部分。高端 GDC 通過令消費者眼花繚亂的動態圖形來幫助定義產品的風格和價值。另一方面，適度的 GDC 可以清晰、簡單地顯示信息，高效且經濟高效地為用戶提供他們想要的信息。

　　無論是簡單的功能性還是令人眼花繚亂，圖形都值得仔細關注，并以高度可見的方式獎勵良好的設計。有基本的 QVGA 顯示 IC，帶有可能包括視頻輸入的預渲染圖形。別提供 SXGA 或更高的顯示分辨率，具有動態 3D 圖形和多個輸入。中間是帶有 WVGA 顯示器（主要是 2D 動態圖形，也可能有一些 3D）和視頻輸入的 GDC。

　　一些應用對成本高度敏感，例如汽車行業，其中的首要任務之一是限度地減少物料清單。在基礎到中級應用中，設計人員可以通過使用片上系統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進行通信，并且可以進入關閉電源模式以保存電池電量。

　　內部 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的高端 SoC 是不錯的選擇。這些 GDC 依靠外部車輛 MCU 來處理 CAN 流量、電源管理和步進電機控制器等外圍設備。它們沒有內置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 選項可以平衡成本和性能

　　一些應用領域（尤其是汽車領域）必須跟上智能手機中常見的高端圖形。設計人員必須確保 GDC 能夠創建流暢、清晰的圖形，并且系統能夠快速響應用戶輸入。因此，GDC 不得在系統中施加瓶頸，從而在向終用戶提供所需體驗時造成延遲。

　　對于基礎到中級應用，真正的單芯片 SoC 可能比較合適。對于高端應用，此類設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）SoC。

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

　　雖然流暢、華麗的圖形總是很有吸引力，但優先考慮堅固設計和易用性的工業電子設備等應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，而不會增加材料成本。

　　圖形內容：靜態還是動態？

　　GDC 的選擇還取決于圖形內容的性質。如果內容是靜態的并且可以預先確定，則低成本的 GDC（例如精靈引擎）可能就足夠了。預渲染的圖形位圖可以存儲在 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中具有實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（運行長度解碼器），可以大大減少預渲染圖形的存儲需求，從而降低成本。

　　其他應用程序需要即時確定的動態圖形內容，例如地圖或隨機動畫。這些應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。該應用程序還可以受益于硬件照明和霧化等功能的使用。對于更復雜的任務，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化了圖形實現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多層和 Alpha 平面以及各種顏色深度的支持，圖形開發變得更加容易。

　　然后可以在 2D 和 3D 圖形之間進行選擇。使用 3D 圖形會影響 GDC 所需的性能和功能。例如，3D 應用程序比 2D 應用程序需要更高的頂點處理速率，以及 3D 圖形所需的紋理貼圖透視校正和“mip 映射”等功能。Mipmap 是主紋理貼圖的優化和調整大小版本，與主紋理貼圖一起存儲。它們有助于避免動態調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 坐標即可顯著增加處理要求。二維圖形渲染要簡單得多，如果內容是靜態的，則可以進行預渲染，如前所述。對于動態 2D 或 3D 內容，需要具有完整管道的圖形引擎

　　舊版硬件/軟件支持和獨立 GDC 要求

　　某些應用程序必須重復使用以前設計中的 CPU 來支持遺留要求，而不能只是從頭開始設計。這些應用程序通?？梢猿浞掷脹]有內置 CPU 的獨立 GDC，并且可以通過內存、PCI 或 PCI Express 總線與傳統 CPU 進行通信。這種方法可實現具有各種性能級別和功能集的可擴展設計。

　　某些應用程序要求顯示器遠離 GDC。在這種情況下，需要使用 APIX 等高速串行總線將視頻傳輸到顯示器。此配置允許使用客戶端/服務器架構，其中 GDC 充當服務器，顯示器充當客戶端。獨立開發客戶端和服務器系統有助于降低服務器端的軟件和成本，因為一塊 PCB 可以擴展以供整個產品線使用。如果高速串行輸出功能集成在 GDC 中，這種實現方式將非常有效。

　　APIX高速串行總線將視頻傳輸到顯示器。

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

　　當今 GDC 功能的范圍使得設備選擇成為應用程序開發的關鍵部分。得益于為滿足不同應用領域而定制的各種 GDC 選項，此選擇過程變得更加容易。這些 GDC 選擇功能豐富、經過行業驗證、具有競爭力且具有成本效益。