摘要： 本文介紹了以TMS34020圖形處理器為核心的顯示處理模塊的設(shè)計(jì)方法，給出了該圖形處理模塊的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 顯示處理；TMS34020；軟件設(shè)計(jì)

引言

信息處理技術(shù)的發(fā)展對(duì)顯示處理設(shè)備提出越來越高的要求，目前的顯示器和圖形適配器(又稱圖形卡或顯卡)大多可支持1280×1024的高分辨率顯示模式。但是，這些高分辨率的顯示處理系統(tǒng)主要是面向傳統(tǒng)的桌面顯示，不能滿足專業(yè)或某些尖端技術(shù)領(lǐng)域的要求。我們研制出的基于TMS34020的圖形顯示處理模塊，支持通用的1280×1024高分辨率顯示模式，并提供了專用軟件開發(fā)環(huán)境，可滿足不同專業(yè)顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

顯示處理模塊體系結(jié)構(gòu)

圖形顯示處理模塊的體系結(jié)構(gòu)見圖1。該顯示處理模塊主要由圖形系統(tǒng)處理器(GSP)、可編程存儲(chǔ)器(EPROM)、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM)、幀緩存器(由VRAM 組成) 及帶彩色查找表的視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換部件(RAMDAC)等部分組成。

GSP采用TMS34020芯片，它是圖形顯示處理模塊的核心器件，負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理，程序存儲(chǔ)器中讀取指令和數(shù)據(jù)，在顯示存儲(chǔ)器中畫圖，控制動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新和顯示圖形的屏幕刷新,本板的串口通訊、局部總線的管理以及與PC主機(jī)的交互。GSP提供了主機(jī)接口I/O寄存器，對(duì)主機(jī)的訪問進(jìn)行地址譯碼，并緩存數(shù)據(jù)。主機(jī)通過該接口裝載GSP的程序或讀寫GSP局部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。1MB的EPROM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)中斷向量、初始化程序、基本的圖形函數(shù)、字符和圖符。4MB的DRAM組成的系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于存放程序和數(shù)據(jù)，同時(shí)也有一部分用作系統(tǒng)堆棧和圖形暫存區(qū)。以滿足大幅漫游、多幅動(dòng)畫等特殊功能的要求。2MB的VRAM用于存放圖形數(shù)據(jù)。RAMDAC將順序送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后輸出視頻模擬信號(hào)。因VRAM 串行口數(shù)據(jù)流輸出速度遠(yuǎn)低于RAMDAC的數(shù)據(jù)流輸入速度，故要在VRAM 與RAMDAC間設(shè)有并/串轉(zhuǎn)換電路，將慢速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成高速的數(shù)據(jù)流，再輸入到RAMDAC。

接口電路

存儲(chǔ)空間的分配

圖形顯示處理模塊配置1MB的EPROM，4MB的DRAM和2MB的VRAM均處于局部存儲(chǔ)空間，可映射到主機(jī)存儲(chǔ)空間。其地址分配見圖3, 灰色為保留空間。

VRAM作為顯示存儲(chǔ)器既提供作圖區(qū)，又為屏幕刷新提供服務(wù)。VRAM是在普通DRAM上增加了SRAM移位寄存器和一個(gè)串口。圖形處理器作圖處理(如畫圖、存圖、取圖)時(shí)通過DRAM的隨機(jī)口作存取操作，與此同時(shí)，像素?cái)?shù)據(jù)不斷通過SRAM移位寄存器和串口輸出作顯示刷新用。因而，采用VRAM作幀存，除了從DRAM到SRAM的傳送周期外的所有時(shí)間(超過99％)都可用作圖形處理。

視頻輸出

視頻輸出電路由并/串轉(zhuǎn)換電路和RAMDAC 組成。其中，并/串轉(zhuǎn)換電路核心芯片為BT438,將低速的VRAM像素?cái)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為高速的數(shù)據(jù)流。由于絕大部分高分辨率顯示器只接受模擬視頻信號(hào)輸入，所以這兩者之間需要一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。圖形顯示處理模塊上用的BT459就是配色表和DAC的組合元件(RAMDAC)。它是在DAC前加配色表使得圖形顯示彩色的范圍更廣，且改變顯示顏色更靈活。同時(shí)，BT459還支持位面屏蔽和閃爍、硬件光標(biāo)等功能。使輸出的視頻能滿足更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。

軟件設(shè)計(jì)

圖形顯示處理模塊支持用戶在兩個(gè)層次編寫應(yīng)用程序。一是在底層編寫程序，直接應(yīng)用TMS34020工具(包括TMS34020匯編、TMS34020 C編譯軟件、TMS34020圖形函數(shù)庫和數(shù)學(xué)函數(shù)庫)編寫裝載到GSP局部存儲(chǔ)器的應(yīng)用程序；二是在上層編寫程序，編程者只需編寫主機(jī)運(yùn)行的應(yīng)用程序，而不必用TMS34020程序設(shè)計(jì)語言編寫程序。

圖形顯示處理模塊開發(fā)了通用的TMS34020底層函數(shù)庫，其中包括漢字串(字符串)顯示、畫點(diǎn)、直線、橢圓、多邊形、橢圓填充、多邊形填充、位圖擴(kuò)展、圖形塊復(fù)制、圖形塊放大或縮小等功能函數(shù)。用戶可直接應(yīng)用這些函數(shù)，在上層編寫程序，縮短軟件開發(fā)周期。對(duì)有特殊應(yīng)用的領(lǐng)域，可直接編寫TMS34020的圖形函數(shù)和數(shù)學(xué)函數(shù)，以滿足專業(yè)領(lǐng)域的需求。

結(jié)語

圖形顯示模塊是一種功能較強(qiáng)和非常實(shí)用的高分辨率圖形處理模塊。整個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)在一塊電路板上，形成一個(gè)圖形卡。它具有圖形產(chǎn)生、處理與緩存，屏幕刷新時(shí)序的控制及象素信息的D／A轉(zhuǎn)換等功能。它支持分辨率高達(dá)1280×1024象素的圖形圖像顯示。其系統(tǒng)軟件提供了豐富的圖形功能函數(shù)，可實(shí)時(shí)輸入和顯示漢字，進(jìn)行多種二維圖形和三維圖形處理。并且支持用戶在GSP和PC微機(jī)兩種環(huán)境中編寫應(yīng)用程序以適應(yīng)不同層次的應(yīng)用需求，能很好的滿足尖端技術(shù)領(lǐng)域在高分辨率顯示下的程序設(shè)計(jì)要求。