显示控制系统采用的DSP是TI公司的,它是TI公司推出的一款高性能的数字信号处理器。FPGA采用的是Altera公司Cyclone系列的一款芯片EP3C78017,这是一款高性价比的FPGA芯片。FPGA和DSP通过DSP的外部总线接口EMIF连接。为便于系统的扩张,将FPGA映射在DSP的CE2和CE3的地址空间,对应的存储器映射地址分别为0xA0000000和0xB0000000。
由于要加载字库,系统需要大容量的数据存储器来存储字库数据和数据缓冲区,而DSP的内部RAM只有不到200 kB,因此需要扩展系统的数据存储器。系统外挂了一个SDRAM,它依然通过DSP的EMIF接口和DSP相连接,连接在DSP的CE0空间,对应的存储器映射地址为0x80000000,SDRAM的型号为MT48LC2M32BTG。
显示屏是640×480点阵的EL LCD宽温显示屏,其上下半屏同时扫描的双扫描单色显示屏,由于宽温特性,多用在工业和军事中,型号是EL640.480 AF1 ET。
系统将键盘接口和显示接口连接在FPGA上。系统硬件原理如图2所示。
3 系统软件设计
3.1 键盘接口设计
为实现人机交互必须要有相应的输入接口,系统在FPGA外部连接了6×6的矩阵键盘,以实现各种参数的输入和显示控制。DSP和FPGA要完成各自不同的控制逻辑。
FPGA中用VHDL硬件描述语言设计键值的扫描程序,采用逐行扫描的思想,并开辟一寄存器保存扫描到的键值,DSP读取该寄存器即得到按键键值,该寄存器对应的地址为0xA0001000,对应DSP中CE2的选址空间。当有按键按下时,FPGA扫描得到键值,保存至按键寄存器中,并向DSP发送外部中断Exint4,DSP在中断服务程序中读取地址为0xA0001000寄存器中的内容即可得到键值。
3.2 显示接口设计
由于显示屏是640×480的单色显示屏,要在DSP内开辟一显示的数据缓冲区,大小为38 400 Byte,缓冲区的每一位代表一个像素,代表显示屏上的一个像素点,缓冲区的第一个Byte的最低位点代表显示屏的第一个像素点,依次类推。
对于要显示的图像,DSP必须先用相应的图形算法填充该图形缓冲区,之后启动DSP的EDMA将数据通过DSP的总线送至FPGA的双口RAM中,双口RAM的起始地址是0xA0080000,对应LCD显示屏第一行的第1~32个像素点,结束地址是0xA00895FC,对应显示屏第480行第637~640个像素点。DSP是32位数据总线,每个地址可存储32位的像素点。
对于画图函数,最基本的莫过于画点函数,它是其他各种作图函数的基础,也是实现各种复杂图形显示的基础。
画线、画方框、画矩形、填充矩形、画椭圆、填充椭圆、画圆、填充圆的驱动函数只要基于画点函数再配合相应的算法即可实现。