FPGA攻城拔寨，引领视频监控应用潮流

通信领域历来是FPGA应用的传统主流市场，也是业界领先FPGA厂商倾力争夺的大市场。FPGA产业发展方兴未艾，已经由当初的与或阵列发展到多系统集成的SoC。从2009年开始，随着百万像素高清标准（720p及1080p）在视频监控领域从小众走向主流，FPGA应用迎来了又一个广阔的市场空间。

　　FPGA产业方兴未艾

　　在当前的半导体工业中，摩尔定律仍然表现出其特有的规律，厂商不断推出高制程的器件，为客户带来较高性能和成本利益。

　　解决与子系统衔接问题：厂商要解决FPGA与各个子系统的衔接问题。在满足了客户大规模应用FPGA的需求之后，国内厂商要考虑如何降低成本、实现差异化应用等问题。我们为客户提供了满足其需求的器件。众所周知，国外供应商仅视中国市场为其市场机会的一部分，国内厂商则不同。因此，我们每次推出新器件时都会考虑为客户群可持续供货的能力。或许其他厂商在推出新器件后往往会要求客户转到新制程上，但新器件的使用是否合适值得商榷。

　　在集成方面实现质变：结合客户需求与工艺特点，优化接口与单芯片集成。传统应用与新兴应用不同，如何满足通信与工业应用的大容量和多接口协议需求，以及消费类产品低成本和特殊技术的需求？我们将客户需求与工艺特点相结合，在接口与单芯片集成方面做出优化。在我们规划的产品中，高速接口与处理器性能得到加强，芯片也实现了多系统集成。同时，我们特别注重对成本的控制，这也是我们在工艺制程上特别谨慎的原因。

　　FPGA视频监控应用迎高峰

　　1、FPGA视频监控应用迅速打开

　　以全国“平安城市”项目为代表的大量高清视频监控需求的高速增长，以及当时高清摄像机所必须的ISP芯片ASIC/ASSP还不成熟，给FPGA留出了施展其可编程优势的空间和舞台。

　　在2009年之前，视频监控还处于标清（D1分辨率，40万像素）时代，摄像机使用的图像信号处理（ImageSignalProcessing，简称ISP）芯片，基本被索尼公司推出的一代又一代ASIC芯片组所垄断。高清监控需求的崛起，改变了这种局面，也给FPGA打造了宽阔的施展平台。所以说，FPGA在视频监控领域的应用，是随着高清视频监控系统的兴起而打开的。具有代表性的是，由于2010年上海世博会的召开，上海浦东世博会高清监控项目，需安装的高清CCDIP摄像机达到1万多台。在每台摄像机中，都需使用FPGA芯片。

　　FPGA在视频监控领域的应用空间就此被迅速打开，其主要原因是以全国“平安城市”项目为代表的大量高清视频监控需求的高速增长，以及当时高清摄像机所必须的ISP芯片ASIC/ASSP还不成熟，给FPGA留出了施展其可编程优势的空间和舞台。这是FPGA蚕食ASIC市场的一个典型事例。

　　总体来说，FPGA在视频监控系统中的主流应用包括：

　　一是用于高清摄像机的大运算量图像处理。这包括与常用摄像机SoCASIC所集成的图像处理硬核相比，在功能和性能方面进行了差异化增强（例如去雾、防抖、图像非一致性校正等）的ISP设计、视频智能分析算法等。

　　二是CCD时序驱动信号生成。使用不同厂家的CCD图像传感器，需要设计不同的CCD驱动时序信号。

　　三是用于视频监控中心的高清数字视频矩阵切换和光纤视频通道接入。

　　2、灵活性与高密度运算是强项

　　FPGA可大规模并行的高密度运算、逻辑可编程的灵活性、超高带宽数据互连和可为内部提供高达4GBps以上的数据传输带宽使其具备无可替代的优势。

　　随着高清IP摄像机的不断成熟和快速普及，大量功能全面、性能优秀，同时嵌入了ISP、H.264视频编码、高性能ARM处理器和以太网接口的摄像机单芯片SoCASIC方案，在监控市场上大量涌现。这些SoC供应商包括TI、海思、NXP等等。这些单芯片SoCASIC凭借低成本、低功耗的明显优势，使FPGA在ISP领域的应用范围大幅缩小。这种情况一直持续到2012年下半年，在高清CMOSIP摄像机产品中尤为明显。

　　与这种趋势相抗衡的是，第一，对于高清CCD摄像机，FPGA的地位仍然不可动摇。由于驱动CCD图像传感器的时序信号具有自定义和灵活性的要求，FPGA不可缺少。

　　第二，视频监控领域的智能化趋势将大力推进FPGA在此领域的深入应用。高清视频监控应用，其数字化和网络化已逐渐成熟，现在正在向智能化快速迈进。高清IP摄像机的智能化，提出了包括各种人、物体和文字的检测、识别和提取，目标行为分析和统计等等需求，都需要巨大的运算量。由于安防系统对关键事件的快速发现和响应的高要求，这些运算都必须在短时间内完成。单位时间内的高密度运算，正是FPGA的强项所在。

　　关于FPGA

　　FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在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。