專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用可編程邏輯模塊處理圖像生成和顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖形終端圖像處理技術(shù)，特別是指在圖像終端中，應(yīng)用可編程邏輯模塊處理圖像生成和顯示方法。
背景技術(shù)：
圖形終端顯示已有幾十年的發(fā)展史，其主要用于控制系統(tǒng)中的狀態(tài)顯示及接收操作人員的指令，為此中文稱(chēng)之為人機(jī)介面(觸摸屏)，國(guó)際通稱(chēng)為HMI(HUMAN MACHINE INTER)。原有的產(chǎn)品主要以中央處理單元為處理核心，各功能模塊主要依靠中央處理單元的操作進(jìn)行完成，其線(xiàn)路結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖1，包括，中央處理單元、顯示緩沖、儲(chǔ)存器、按鈕接口、觸摸屏、顯示接口、顯示器、通信接口、燈光聲控和其它設(shè)備。由于所有的操作必須依賴(lài)中央處理單元(CPU)進(jìn)行，而中央處理單元(CPU)在一時(shí)間內(nèi)只能執(zhí)行一條指令，因此在以下方面的應(yīng)用受到限制。
1、顯示象素較大或要求顯示較豐富的色彩時(shí)，即數(shù)據(jù)量巨大的情況下。
2、生成較為復(fù)雜的圖形(如圓形統(tǒng)計(jì)圖)及進(jìn)行較為復(fù)雜的運(yùn)算(如多字節(jié)2進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為多字節(jié)10進(jìn)制數(shù))時(shí)，即程序量龐大的情況下。
3、各功能線(xiàn)路都依賴(lài)中央處理單元進(jìn)行操作，當(dāng)本功能要求執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)并且不允許中斷時(shí)，便出現(xiàn)中央處理單元“阻塞”現(xiàn)象。
對(duì)于上述第1、2個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有的產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方案是使用高速中央處理單元及同時(shí)使用高速外部器件進(jìn)行解決，但成本昂貴。在現(xiàn)有的器件中，高速中央處理單元的發(fā)展較快，但由于與本產(chǎn)品相關(guān)的外部器件發(fā)展較慢，而通常情況下，僅能采用通用的器件構(gòu)成。因此，造成現(xiàn)階段產(chǎn)品的顯示色彩不豐富或色彩豐富時(shí)產(chǎn)品成本較高，接受及處理圖像的速度緩慢，其主要原因反映在使用高速中央處理單元能提高其內(nèi)部的指令運(yùn)算速度，對(duì)外部器件操作時(shí)，其讀寫(xiě)速度受外部器件的性能的限制，如對(duì)于100ns的閃存記憶體，允許的最大讀寫(xiě)周期為10MB/S，而中央處理單元在對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，每操作1個(gè)數(shù)據(jù)都必須附加處理以下指令判斷數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志，下一源地址及下一目的地址的調(diào)整等相關(guān)指令。因此，整體速度遠(yuǎn)低于器件所允許的操作速度。
對(duì)于上述第3個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有產(chǎn)品主要通過(guò)提高單個(gè)功能模塊的處理能力來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此產(chǎn)生的問(wèn)題是線(xiàn)路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
近來(lái)，大規(guī)模可編程邏輯模塊的迅速發(fā)展，其內(nèi)部的邏輯單元密度得到了前所未有的擴(kuò)展，將可編程模塊嵌入到產(chǎn)品的數(shù)字電路中，與原來(lái)的產(chǎn)品相比，其運(yùn)行速度更快，線(xiàn)路結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。能顯示的圖形更加復(fù)雜，性能更加穩(wěn)定，成本更加低廉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種應(yīng)用可編程邏輯模塊(FPGA/CPLD)處理圖像生成和顯示方法，包括中央處理單元、顯示緩沖器、存貯器、按鍵接口、觸摸屏、顯示接口電路、顯示器、通信接口和燈光聲控接口電路，其特征在于增加一可編程邏輯模塊，可編程邏輯模塊內(nèi)部設(shè)有多種圖像生成模塊、傳送模塊、運(yùn)算模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制模塊、通信模塊、按鍵處理和燈光聲控等部件；圖像生成和顯示的具體步驟如下(1)中央處理單元向可編程邏輯模塊的數(shù)據(jù)存貯器分別寫(xiě)入相關(guān)的控制參數(shù)(如區(qū)域填充模塊所需的左上角位置、右下角位置及填充色等)，并啟動(dòng)控制模塊運(yùn)行，進(jìn)行像素生成；(2)可編程邏輯模塊中的圖像生成及傳送模塊自動(dòng)完成所有的操作(包括字模的取入、像素的產(chǎn)生、像素的位置控制；顯緩的數(shù)據(jù)、地址及讀寫(xiě)信號(hào)的控制等)，并將所產(chǎn)生的圖像信息結(jié)果存入顯示緩沖器，同時(shí)向中央處理單元輸出完成標(biāo)志信號(hào)；(3)中央處理單元通過(guò)查詢(xún)(讀入)圖像生成模塊的完成標(biāo)志，來(lái)決定是否進(jìn)行下一個(gè)圖像生成，再次生成圖像時(shí)重復(fù)執(zhí)行上述步驟；(4)待所有圖像生成完畢后，中央處理單元向圖像傳送模塊發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，將顯示緩沖器中的圖像信息傳送到顯示器。
與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，使用可編程邏輯模塊組成的圖像終端，將原來(lái)依賴(lài)中央處理單元所要處理的龐大圖像數(shù)據(jù)量及程序，改為由可編程邏輯模塊內(nèi)部的功能模塊高速自動(dòng)完成。由此解決了產(chǎn)品對(duì)中央處理單元運(yùn)行速度的依賴(lài)性。


圖1是現(xiàn)有圖形終端結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的處理圖像生成和顯示裝置結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是存貯器與顯示緩沖器共用地址總線(xiàn)及數(shù)據(jù)總線(xiàn)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種應(yīng)用可編程邏輯模塊(FPGA/CPLD)處理圖像生成和顯示方法，包括中央處理單元、顯示緩沖器、存貯器、按鍵接口、觸摸屏、顯示接口電路、顯示器、通信接口和燈光聲控接口電路，其特征在于增加一可編程邏輯模塊，可編程邏輯模塊內(nèi)部設(shè)有圖像生成及傳送模塊、運(yùn)算模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制模塊(CPU)通信模塊、按鍵處理和燈光聲控等部件，其中，圖像生成及傳送模塊分別與顯示接口電路、存貯器、顯示緩沖器相連接；通信模塊與通信接口相連接；按鍵處理與按鍵接口相連接；燈光聲控與燈光聲控接口電路相連接；數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制模塊與中央處理單元相連接；圖像生成和顯示的具體步驟如下(1)中央處理單元向可編程邏輯模塊的數(shù)據(jù)存貯器分別寫(xiě)入相關(guān)的控制參數(shù)(如區(qū)域填充模塊所需的左上角位置、右下角位置及填充色等)，并啟動(dòng)控制模塊運(yùn)行；(2)可編程邏輯模塊中的圖像生成及傳送模塊自動(dòng)完成所有的操作(包括字模的取入，顯緩數(shù)據(jù)、地址及讀寫(xiě)信號(hào)的控制等)，并將所產(chǎn)生的圖像信息結(jié)果存入顯示緩沖器，同時(shí)向中央處理單元輸出完成標(biāo)志信號(hào)；(3)中央處理單元通過(guò)查詢(xún)(讀入)圖像生成模塊的完成標(biāo)志，來(lái)決定是否進(jìn)行下一個(gè)圖像生成；(4)所有圖像生成完畢后，中央處理單元向圖像傳送模塊發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，將顯示緩沖器中的圖像信息傳送到顯示器。
在圖形終端中使用可編程邏輯模塊將中央處理單元(CPU)總線(xiàn)與顯示緩沖器總線(xiàn)分離控制。存貯器主要用于存貯字模、圖片信息等相關(guān)的圖像資料。根據(jù)需要，存貯器與顯示緩沖器的地址總線(xiàn)及數(shù)據(jù)總線(xiàn)可以共用。
實(shí)施時(shí)，中央處理單元可選用89C51、89C52、W77E58；存貯器選用39VF016；顯示緩沖器選用IS61LV25616；可編程邏輯模塊選用XC3S1000或XC2S200。
在可編程邏輯器件(FPGA/CPLD)內(nèi)部設(shè)有相應(yīng)的功能模塊。各功能模塊依其所執(zhí)行功能的不同，又分成若干個(gè)特定功能的子模塊，各子模塊間不但同時(shí)獨(dú)立工作，而且相互間自由交換數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是將原來(lái)中央處理單元逐一執(zhí)行指令的方法變?yōu)橥竭M(jìn)行。原來(lái)的中央處理單元僅向各功能模塊傳遞簡(jiǎn)單的控制參數(shù)以及發(fā)出啟動(dòng)模塊運(yùn)行指令。將原來(lái)由中央處理單元所要處理的龐大數(shù)據(jù)量及程序交由各功能模塊高速自動(dòng)完成。
由結(jié)構(gòu)圖中可見(jiàn)，功能模塊的數(shù)據(jù)線(xiàn)與中央處理單元CPU總線(xiàn)分離，中央處理單元可任意進(jìn)行操作，不存在CPU“阻塞”現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用可編程邏輯模塊處理圖像生成和顯示方法，包括中央處理單元、顯示緩沖器、存貯器、按鍵接口、觸摸屏、顯示接口電路、顯示器、通信接口和燈光聲控接口電路，其特征在于增加一可編程邏輯模塊，可編程邏輯模塊內(nèi)部設(shè)有多種圖像生成及傳送模塊、運(yùn)算模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制模塊通信模塊、按鍵處理和燈光聲控等部件，其中，圖像生成及傳送模塊分別與顯示接口電路、存貯器、顯示緩沖器相連接；通信模塊與通信接口相連接；按鍵處理與按鍵接口相連接；燈光聲控與燈光聲控接口電路相連接；數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制模塊與中央處理單元相連接；圖像生成和顯示的具體步驟如下(1)中央處理單元向可編程邏輯模塊的數(shù)據(jù)存貯器分別寫(xiě)入相關(guān)的控制參數(shù)，如區(qū)域填充模塊所需的左上角位置、右下角位置及填充色等，并啟動(dòng)控制模塊運(yùn)行，進(jìn)行像素生成；(2)可編程邏輯模塊中的圖像生成及傳送模塊自動(dòng)完成所有的操作，包括字模的取入，像素的產(chǎn)生、像素的位置控制；顯緩數(shù)據(jù)、地址及讀寫(xiě)信號(hào)的控制等，并將所產(chǎn)生的圖像信息結(jié)果存入顯示緩沖器，同時(shí)向中央處理單元輸出完成標(biāo)志信號(hào)；(3)中央處理單元通過(guò)查詢(xún)讀入圖像生成模塊的完成標(biāo)志，來(lái)決定是否進(jìn)行下一個(gè)圖像生成，再次生成圖像時(shí)重復(fù)執(zhí)行上述步驟；(4)所有圖像生成完畢后，中央處理單元向圖像傳送模塊發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，將顯示緩沖器中的圖像信息傳送到顯示器。
全文摘要
本發(fā)明是一種應(yīng)用可編程邏輯模塊處理圖像生成和顯示方法，主要包括中央處理單元、顯示緩沖器、存貯器和顯示器，其特征在于增加一可編程邏輯模塊；圖像生成和顯示的具體步驟如下(1)中央處理單元向可編程邏輯模塊的數(shù)據(jù)存貯器分別寫(xiě)入相關(guān)的控制參數(shù)，并啟動(dòng)控制模塊運(yùn)行；(2)可編程邏輯模塊中的圖像生成及傳送模塊自動(dòng)完成所有的操作，并將所產(chǎn)生的圖像信息結(jié)果存入顯示緩沖器，同時(shí)向中央處理單元輸出完成標(biāo)志信號(hào)；(3)中央處理單元通過(guò)查詢(xún)(讀入)圖像生成模塊的完成標(biāo)志，來(lái)決定是否進(jìn)行下一個(gè)圖像生成；(4)待所有圖像生成完畢后，中央處理單元向圖像傳送模塊發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，將顯示緩沖器中的圖像信息傳送到顯示器。
文檔編號(hào)G06F3/14GK1622030SQ20041010266
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者龐澤文 申請(qǐng)人:龐澤文, 陳旭