面向SOPC的圖形顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，芯片集成度越來越高，F(xiàn)PGA.芯片所包含的邏輯單元，內(nèi)部存儲塊等器件資源越來越豐富，其性能也越來越強?；贔PGA芯片的SOPC嵌入式系統(tǒng)已被應(yīng)用到了醫(yī)學(xué)儀器、汽車電子、測量儀器等多個領(lǐng)域，因此帶有高分辨率的圖形顯示系統(tǒng)正逐漸成為SOPC系統(tǒng)的一個普遍要求。傳統(tǒng)的嵌入式圖形顯示系統(tǒng)的設(shè)計方法由于成本、功能性和靈活性等方面的原因不能很好的適應(yīng)SOPC嵌入式系統(tǒng)圖形顯示的需要，而且也不利于發(fā)揮SOPC系統(tǒng)的軟硬件協(xié)

2、同設(shè)計、系統(tǒng)可編程的特點。本文面向SOPC開發(fā)了帶有VGA接口的圖形顯示系統(tǒng)硬件，對圖形顯示系統(tǒng)實際應(yīng)用中一些影響系統(tǒng)性能的軟件操作進行研究，運用硬件加速的方式來代替這些軟件操作，提升系統(tǒng)性能。為圖形顯示系統(tǒng)硬件開發(fā)驅(qū)動程序，并設(shè)計簡單的圖形設(shè)備接口。 本文首先研究一般的VGA控制器結(jié)構(gòu)，分析VGA控制器內(nèi)部的各個模塊功能。其次，設(shè)計VGA時序信號產(chǎn)生邏輯，實現(xiàn)VGA標(biāo)準(zhǔn)的行場同步信號輸出；設(shè)計Avalon從端口接口邏輯；采用A

3、valon主端口流水讀模式，設(shè)計主端口的控制電路，實現(xiàn)由硬件控制的幀緩存像素數(shù)據(jù)自動讀?。辉O(shè)計使用乒乓操作和輸入輸出流控制邏輯對讀取的像素數(shù)據(jù)流進行控制；針對動態(tài)視頻數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序信息同步顯示所引發(fā)的系統(tǒng)性能下降和圖像顯示不穩(wěn)定的問題，設(shè)計硬件疊加平面來解決這個問題；針對實際應(yīng)用中軟件光標(biāo)操作復(fù)雜，耗費處理器資源和存儲器總線帶寬問題，設(shè)計用硬件光標(biāo)來代替軟件光標(biāo)，實現(xiàn)硬件加速。再次，研究Altera SOPC Builder中自定義組件

4、的實現(xiàn)方法，設(shè)計將開發(fā)的圖形顯示系統(tǒng)硬件封裝成自定義組件；在Nios II IDE中進行圖形顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計。 在完成圖形顯示系統(tǒng)軟硬件設(shè)計后，構(gòu)建一個SOPC嵌入式系統(tǒng)，在系統(tǒng)中集成圖形顯示系統(tǒng)組件，將系統(tǒng)編譯生成后的硬件電路下載到DE2開發(fā)板進行實際的圖形顯示效果測試，經(jīng)過測試表明圖形顯示系統(tǒng)組件能夠正常工作，應(yīng)用程序通過調(diào)用顯示系統(tǒng)組件驅(qū)動程序可以實現(xiàn)對硬件進行控制，通過調(diào)用圖形設(shè)備接口可以實現(xiàn)繪圖，文本顯示操作。最后，