嵌入式图形应用的架构选择

从 3D 渲染到图像扭曲，当今图形显示控制器的功能已成为各种创新应用不可或缺的一部分。高端 GDC 通过令消费者眼花缭乱的动态图形来帮助定义产品的风格和价值。另一方面，适度的 GDC 可以清晰、简单地显示信息，高效且经济高效地为用户提供他们想要的信息。

无论是简单的功能性还是令人眼花缭乱，图形都值得仔细关注，并以高度可见的方式奖励良好的设计。有基本的 QVGA 显示 IC，带有可能包括视频输入的预渲染图形。别提供 SXGA 或更高的显示分辨率，具有动态 3D 图形和多个输入。中间是带有 WVGA 显示器（主要是 2D 动态图形，也可能有一些 3D）和视频输入的 GDC。

一些应用对成本高度敏感，例如汽车行业，其中的首要任务之一是限度地减少物料清单。在基础到中级应用中，设计人员可以通过使用片上系统图形控制器作为单芯片解决方案来满足这一需求。这些 GDC 可以通过 CAN 总线与其他汽车系统进行通信，并且可以进入关闭电源模式以保存电池电量。

内部 VRAM 容量和总线速度等瓶颈限制了所支持的图形功能水平、灵活性、像素填充率和显示尺寸。如果性能比成本更重要，那么基于多芯片架构的高端 SoC 是不错的选择。这些 GDC 依靠外部车辆 MCU 来处理 CAN 流量、电源管理和步进电机控制器等外围设备。它们没有内置VRAM和程序闪存，但使用高速VRAM接口来支持高性能。

选择基本 GDC 选项可以平衡成本和性能

一些应用领域（尤其是汽车领域）必须跟上智能手机中常见的高端图形。设计人员必须确保 GDC 能够创建流畅、清晰的图形，并且系统能够快速响应用户输入。因此，GDC 不得在系统中施加瓶颈，从而在向终用户提供所需体验时造成延迟。

对于基础到中级应用，真正的单芯片 SoC 可能比较合适。对于高端应用，此类设备将无法提供足够的性能，并且需要具有外部 VRAM 和闪存的高端（多芯片架构）SoC。

如果产品的显示器支持 24 位 RGB 输入，则具有 24 位 RGB 输出的 GDC 有助于避免条带效应（同一颜色的色调之间的突然变化）。24 位颜色的使用确保了图形的平滑外观。否则，应用程序可能需要 GDC 中的抖动功能来抵消条带效应。抖动将随机噪声应用于帧缓冲区，以防止由于有限的颜色深度而产生条带效应。

虽然流畅、华丽的图形总是很有吸引力，但优先考虑坚固设计和易用性的工业电子设备等应用也可以通过更基本的图形功能来满足。低端 GDC 可为许多用途提供令人惊讶的性能，而不会增加材料成本。

图形内容：静态还是动态？

GDC 的选择还取决于图形内容的性质。如果内容是静态的并且可以预先确定，则低成本的 GDC（例如精灵引擎）可能就足够了。预渲染的图形位图可以存储在 Sprite GDC 的外部闪存中。此类 GDC 非常擅长处理不同的颜色格式（使用颜色查找表的颜色格式或帧缓冲区中具有实际像素值的颜色格式），并且还可以处理透明度和 Alpha 混合。使用低开销压缩方案，例如RLD（运行长度解码器），可以大大减少预渲染图形的存储需求，从而降低成本。

其他应用程序需要即时确定的动态图形内容，例如地图或随机动画。这些应用程序需要具有功能齐全的管道的 GDC，能够使用纹理贴图渲染 2D 或 3D 模型。该应用程序还可以受益于硬件照明和雾化等功能的使用。对于更复杂的任务，带有着色器的图形引擎提供了更大的灵活性。

使用灵活的显示控制器简化了图形实现的工作并支持更好的图形。具体来说，通过灵活的分层方案以及对多层和 Alpha 平面以及各种颜色深度的支持，图形开发变得更加容易。

然后可以在 2D 和 3D 图形之间进行选择。使用 3D 图形会影响 GDC 所需的性能和功能。例如，3D 应用程序比 2D 应用程序需要更高的顶点处理速率，以及 3D 图形所需的纹理贴图透视校正和“mip 映射”等功能。Mipmap 是主纹理贴图的优化和调整大小版本，与主纹理贴图一起存储。它们有助于避免动态调整主纹理贴图的大小，从而在提高性能方面非常有用。

只需添加 3D 图形的 z 坐标即可显着增加处理要求。二维图形渲染要简单得多，如果内容是静态的，则可以进行预渲染，如前所述。对于动态 2D 或 3D 内容，需要具有完整管道的图形引擎

旧版硬件/软件支持和独立 GDC 要求

某些应用程序必须重复使用以前设计中的 CPU 来支持遗留要求，而不能只是从头开始设计。这些应用程序通常可以充分利用没有内置 CPU 的独立 GDC，并且可以通过内存、PCI 或 PCI Express 总线与传统 CPU 进行通信。这种方法可实现具有各种性能级别和功能集的可扩展设计。

某些应用程序要求显示器远离 GDC。在这种情况下，需要使用 APIX 等高速串行总线将视频传输到显示器。此配置允许使用客户端/服务器架构，其中 GDC 充当服务器，显示器充当客户端。独立开发客户端和服务器系统有助于降低服务器端的软件和成本，因为一块 PCB 可以扩展以供整个产品线使用。如果高速串行输出功能集成在 GDC 中，这种实现方式将非常有效。

APIX高速串行总线将视频传输到显示器。

如上所示，富士通提供了广泛的 GDC，涵盖了从到基础的各种应用类别。在每个类别中，富士通都提供集成了 CPU、GDC 和外设的 SoC。如果系统不是从头开始组装的，并且系统中有一些遗留组件需要保留，那么这些独立的 GDC 是可行的选择。

当今 GDC 功能的范围使得设备选择成为应用程序开发的关键部分。得益于为满足不同应用领域而定制的各种 GDC 选项，此选择过程变得更加容易。这些 GDC 选择功能丰富、经过行业验证、具有竞争力且具有成本效益。