美乐威利用AMD FPGA打造最新USB视频采集棒

美乐威正采用 AMD Artix UltraScale+ FPGA 同时实施 USB 物理及数字层，消除了对外部控制器的需求。

美乐威（ Magewell ）设计和开发用于媒体采集、转换和流媒体的硬件与软件，利用高性能视频 I/O 和 IP 工作流程解决方案，无缝桥接信号、软件、数据流和屏幕。其产品已成为将视频和音频信号带入和带出 IP 网络的首选，其用于直播、制作和网络会议的软件因其简单性、成本效益和可靠性而深受青睐。美乐威解决方案正为全球最大的广播公司、独立制作人、直播主播、体育团队和娱乐场所所采用。

其工业部门名为美乐威工业（ Maegwell Industry ），为要求严苛的机器视觉应用开发非常可靠的高带宽帧采集卡解决方案。这些解决方案利用高速 SerDes 技术的优势，具有多个独立的 IP 核和高速数据接口，例如 CoaXPress、Camera Link 和 10GigE Vision。美乐威的 Capture 系列外置 USB 采集棒是最受欢迎的产品线，并作为将音视频信号引入软件的最简单、最可靠方式之一而赢得赞誉。它允许用户通过 USB 接口将 HDMI 或 SDI 信号采集到任何计算机、甚至笔记本电脑中。虽然大多数其他专业视频采集棒需要用户安装专有设备驱动程序或软件，但该 USB Capture 系列可在基于 Windows、Mac、Linux和 Chrome 的系统上提供与操作系统原生驱动程序直接兼容，实现真正的即插即用易用性。

项目

挑战

美乐威通过 AMD FPGA 开发了众多视频编码算法、解码算法和视频采集设备，包括该公司 USB Capture 系列的最新产品 USB Capture HDMI 4K Pro。以前，由于 USB 总线速度限制，最高端的美乐威 USB Capture 型号能以 40 的色度子采样采集至高 30fps 的 4K 视频。其新款 USB Capture HDMI 4K Pro 旨在利用 20Gb/s 的 USB 3.2 Gen 2x2 连接，以 44 采集至高 60fps 的 4K 视频。

因此，该公司面临的主要技术挑战在于在各种 USB 控制器之间实现 USB 3.2 Gen 2x2 物理层兼容。

美乐威首席执行官兼首席技术官 Nick Ma 表示：“多年来，我们一直在我们的解决方案中使用 FPGA，以实现面向未来的灵活性以及按需持续创新的能力。FPGA 允许我们以新功能升级我们的硬件解决方案，同时实施可能尚未在其他方案中提供的技术和方法。”

Ma 说道，如果使用的 ASIC 芯片不支持 20Gb/s 的 USB 传输速度，这意味着它们必须应用显著的视频压缩，才能在较慢的 USB 传输速率下支持 60fps 的 4K。这种压缩需要大量的 CPU 资源来解压缩计算机接收到的视频——进而从用户软件应用程序中夺走宝贵的 CPU 周期，同时还会降低视频质量。

解决方案

“AMD Artix UltraScale+ FPGA 以更低的功耗为我们提供了所需的性能和稳定性，”Ma 表示，“它们还提供了资源效率，并实现了针对 HDMI 和 USB 接口的兼容性调整。”

特别是对于这款解决方案，美乐威采用 AMD Artix UltraScale+ FPGA 为 USB 实现物理层与数字层，消除了对外部控制器的需求。该 FPGA 可处理高速数据传输和复杂的算法，能够用作核心处理单元。通过 SerDes 集成 HDMI 2.0 和 USB 3.2 接口，消除了额外的接口芯片。其内部 CPU 软核支持 HDMI 和 USB 控制，通过简化硬件设计增强了产品的市场实力。

美乐威在迅速响应客户需求和产品建议方面享有盛誉。在其所有产品线中，公司会定期发布新的固件更新，以扩展或增强解决方案功能，改善产品运行，甚至支持新的行业技术和趋势。在其解决方案中使用 AMD FPGA 赋予了美乐威一定的灵活性，同时使其能够非常迅速地响应影响客户需求的市场新趋势。

设计成效

“AMD FPGA 解决方案提供能满足我们产品需求的高 I/O 性能、兼容性和低功耗，”Ma 说道，“这些器件丰富的 I/O 和逻辑资源能提供可靠的高速运行，而其高性能 SerDes 则支持各种接口协议。此外，AMD 软件开发工具还提高了产品开发及调试效率。”

Ma 表示，自从将 AMD 技术融入美乐威设计以来，公司实现了增强的 I/O（ GTH ）性能，这帮助美乐威实现了高质量的数据传输以及与各种 USB 控制器的兼容，同时 FPGA 高效的内部逻辑还促进了 20Gb/s 的 USB 数据处理。

“FPGA 强大的逻辑和 I/O 集成缩短了开发时间，并加速了美乐威产品的上市进程，”Ma 表示，“此外，AMD 开发工具（ AMD Vivado 设计套件）提供了高效的编译、便捷的调试和全面的仿真环境。”Ma 补充道，设计体验大多很流畅，AMD 为公司提供了广泛的技术文档，FAE 团队总能迅速对问题做出回应。

AMD FPGA 提供了强大的 I/O、高性能逻辑和用户友好型工具，使美乐威能够专注于功能优化。仿真功能（特别是针对 GTH ）实现了早期调试。将所有功能整合到单个 FPGA 中，缩小了产品尺寸，提高了稳定性和可靠性。该公司还受益于与 AMD 就未来产品开发进行多方面的密切沟通。

性能和成本节省的声明均由美乐威提供，没有经过 AMD 的独立验证。性能和成本效益受到各种变量的影响。这里的结果特定于美乐威，不具有代表性。GD-181。

2025 年超威半导体公司版权所有。保留所有权利。AMD、AMD Arrow 标识、Artix、UltraScale+、Vivado 及其组合为超威半导体公司的商标。术语 HDMI、HDMI 高清多媒体接口、HDMI 商业外观和 HDMI 徽标是 HDMI Licensing Administrator, Inc. 的商标或注册商标。USB 是 USB Implementers Forum 的注册商标。本文中使用的其他产品名称仅用于识别目的，可能是其各自公司的商标。PID#1671659。