一種基于FPGA和DSP的圖行顯示控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)將鍵盤接口和顯示接口連接在FPGA上。系統(tǒng)硬件原理如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 鍵盤接口設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互必須要有相應(yīng)的輸入接口，系統(tǒng)在FPGA外部連接了6×6的矩陣鍵盤，以實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的輸入和顯示控制。DSP和FPGA要完成各自不同的控制邏輯。

FPGA中用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)鍵值的掃描程序，采用逐行掃描的思想，并開辟一寄存器保存掃描到的鍵值，DSP讀取該寄存器即得到按鍵鍵值，該寄存器對(duì)應(yīng)的地址為0xA0001000，對(duì)應(yīng)DSP中CE2的選址空間。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，F(xiàn)PGA掃描得到鍵值，保存至按鍵寄存器中，并向DSP發(fā)送外部中斷Exint4，DSP在中斷服務(wù)程序中讀取地址為0xA0001000寄存器中的內(nèi)容即可得到鍵值。

3.2 顯示接口設(shè)計(jì)

由于顯示屏是640×480的單色顯示屏，要在DSP內(nèi)開辟一顯示的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，大小為38 400 Byte，緩沖區(qū)的每一位代表一個(gè)像素，代表顯示屏上的一個(gè)像素點(diǎn)，緩沖區(qū)的第一個(gè)Byte的最低位點(diǎn)代表顯示屏的第一個(gè)像素點(diǎn)，依次類推。

對(duì)于要顯示的圖像，DSP必須先用相應(yīng)的圖形算法填充該圖形緩沖區(qū)，之后啟動(dòng)DSP的EDMA將數(shù)據(jù)通過(guò)DSP的總線送至FPGA的雙口RAM中，雙口RAM的起始地址是0xA0080000，對(duì)應(yīng)LCD顯示屏第一行的第1～32個(gè)像素點(diǎn)，結(jié)束地址是0xA00895FC，對(duì)應(yīng)顯示屏第480行第637～640個(gè)像素點(diǎn)。DSP是32位數(shù)據(jù)總線，每個(gè)地址可存儲(chǔ)32位的像素點(diǎn)。

對(duì)于畫圖函數(shù)，最基本的莫過(guò)于畫點(diǎn)函數(shù)，它是其他各種作圖函數(shù)的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜圖形顯示的基礎(chǔ)。

畫線、畫方框、畫矩形、填充矩形、畫橢圓、填充橢圓、畫圓、填充圓的驅(qū)動(dòng)函數(shù)只要基于畫點(diǎn)函數(shù)再配合相應(yīng)的算法即可實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于漢字的顯示，需要加載相應(yīng)的字庫(kù)，系統(tǒng)中的字庫(kù)采用16×16點(diǎn)陣的漢字字庫(kù)。首先根據(jù)漢字的區(qū)位碼在字庫(kù)中找到相應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)組，然后將點(diǎn)陣數(shù)組輸入到相應(yīng)坐標(biāo)的顯存緩沖區(qū)即可。為提高程序的運(yùn)行速度，系統(tǒng)中沒有采用標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)文件的文件操作方式來(lái)讀取字庫(kù)數(shù)組，而是將字庫(kù)文件轉(zhuǎn)換為數(shù)組形式保存在SDRAM中，程序只需根據(jù)漢字的區(qū)位碼查表即可得到點(diǎn)陣數(shù)組，大幅提高了程序的運(yùn)行速度。

對(duì)于圖標(biāo)和圖像的顯示，首先也要將圖像轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)組，再按照要顯示的坐標(biāo)區(qū)域?qū)Ⅻc(diǎn)陣數(shù)組輸入的相應(yīng)區(qū)域即可。

用基本畫圖函數(shù)就可實(shí)現(xiàn)各種圖形的顯示，在此基礎(chǔ)也可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜圖像的顯示，系統(tǒng)驗(yàn)證時(shí)曾顯示了圖像、正弦波、三角波等較為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)圖形的顯示，并可以通過(guò)鍵盤控制波形頻率的改變，如圖3所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

人機(jī)交互和圖形圖像顯示技術(shù)，在需要人機(jī)交互系統(tǒng)應(yīng)用中具有重要現(xiàn)實(shí)意義，文中討論了基于DSP+FPGA的圖形顯示控制系統(tǒng)，給出了各部分的設(shè)計(jì)思想，提供了鍵盤輸入和圖形圖像顯示的功能，可以滿足各種復(fù)雜的人機(jī)交互和圖形圖像顯示，在實(shí)際使用中也得到了驗(yàn)證。