面向SOPC的圖形顯示系統(tǒng)的設計與實現.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，FPGA.芯片所包含的邏輯單元，內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)已被應用到了醫(yī)學儀器、汽車電子、測量儀器等多個領域，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)驅動程序，并設計簡單的圖形設備接口。 本文首先研究一般的VGA控制器結構，分析VGA控制器內部的各個模塊功能。其次，設計VGA時序信號產生邏輯，實現VGA標準的行場同步信號輸出；設計Avalon從端口接口邏輯；采用A

3、valon主端口流水讀模式，設計主端口的控制電路，實現由硬件控制的幀緩存像素數據自動讀取；設計使用乒乓操作和輸入輸出流控制邏輯對讀取的像素數據流進行控制；針對動態(tài)視頻數據和應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，設計硬件疊加平面來解決這個問題；針對實際應用中軟件光標操作復雜，耗費處理器資源和存儲器總線帶寬問題，設計用硬件光標來代替軟件光標，實現硬件加速。再次，研究Altera SOPC Builder中自定義組件

4、的實現方法，設計將開發(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)的軟件設計。 在完成圖形顯示系統(tǒng)軟硬件設計后，構建一個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，經過測試表明圖形顯示系統(tǒng)組件能夠正常工作，應用程序通過調用顯示系統(tǒng)組件驅動程序可以實現對硬件進行控制，通過調用圖形設備接口可以實現繪圖，文本顯示操作。最后，