嵌入式高分辨率VGA国像显示方法研究

技术分类: 嵌入式系统  | 2007-08-14
来源:电子技术应用 | 作者:黄战华 刘世旺

  在数据源为低速接口时,可以考虑采用 Flash或者SM存储卡等预先存储一些常用的图像显示数据和字库文件,在更新数据时直接应用这些数据,从而加快显示缓存的更新速度。这样既能满足高分辨率图像的显示,又能满足文字信息数据的快速更新。刚时为了存储更多的图像,可以先存储JPEG格式图像,再由控制器解码成BMP位图图像后送到显示缓存显示,这样就相对扩展了Flash的存储空间。同时,由于图像的解码速度要大大快于数据源接口的速度,也就相应提高了显示缓存的数据更新速度。

  由各功能单元组成的VGA显示硬件结构框图如图3所示。

由各功能单元组成的VGA显示硬件结构框图

  3 显存数据更新与显示的同步实现

  在VGA显示时,要考虑如何实现显存数据更新与显示的同步进行。解决的方案有以下几种:

  (1) 采用具有缓存作用的双口RAM,这种方法使用的器件数量多、功耗大、成本高,基本不可取。

  (2) 采用两组SRAM进行乒乓工作模式,一组SRAM用于显示的同时,另一组SRAM用于图像数据的更新,然后在两组SRAM之间切换。这样做会提高一些成本,而且需要更复杂的总线控制。

  (3) 利用FPAG/CPLD和SDRAM构造双口SRAM。这种方法实时性好,成本较低,时序控制比较复杂,它是

实现高性能低成本要求的最佳方案。

  (4) 采用一组SRAM作为显存,可以简化系统设计、降低成本。这时可以考虑利用行时序和帧时序中SRAM总线空闲的时序段,在不关闭图像显示的情况下实现显存SRAM的数据更新。该方法的更新率与数据写速度密切相关,显存的写数据速度越快,该方法的更新率就越高。

  假设CPU的工作时钟最大为60MHz,并采用JPEG解码更新方式。这时如果将解码缓存区分配在CPU片内内存,则更新数据时直接由内存向SRAM写数据,一次需要0.17μs;如果将解码缓存区分配在片外空间,则更新数据时CPU要先从片外读数据,再向SRAM写数据,这样写一次需要0.25μs。在相邻显示的两帧图像只存在局部差别或更新文本显示信息时,可使用局部数据更新方法,以提高更新率。表2给出了显示每帧图像包含的总线空闲时间,以及在不同解码缓存区分配方式下图像全部更新和10%局部更新的帧率。这里提到的帧率是指对显存数据的更新速度,而不是指图像的屏幕刷新率,它对刷新率没有影响。

显示每帧图像包含的总线空闲时间

  基于以上方案设计的嵌入式VGA显示系统在只有系统控制板和CRT显示器的情况下实现了嵌入式高分辨率VGA显示。

  通过对嵌入式VGA显示系统的设计分析和实际使用,得到如下结论:

  (1) 由于VGA显示是一个高速过程,所以选择器件时要选择高速器件。

  (2) VGA显示时序要求较严格,时序中的前后沿及同步脉冲宽度都要依照严格的参考数据设置。

  (3) 在一般情况下,由于数据接口的限制,数据更新率不能达到计算机的水平。通过一些特殊设计,还是能够满足大多数嵌入式VGA的需求。

  (4) 性能、成本和复杂度要综合考虑,要以系统的实际需求为目标,采用合理而实用的设计方案。

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