一種基于FPGA和DSP的圖行顯示控制系統設計

系統將鍵盤接口和顯示接口連接在FPGA上。系統硬件原理如圖2所示。

3 系統軟件設計

3.1 鍵盤接口設計

為實現人機交互必須要有相應的輸入接口，系統在FPGA外部連接了6×6的矩陣鍵盤，以實現各種參數的輸入和顯示控制。DSP和FPGA要完成各自不同的控制邏輯。

FPGA中用VHDL硬件描述語言設計鍵值的掃描程序，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，該寄存器對應的地址為0xA0001000，對應DSP中CE2的選址空間。當有按鍵按下時，FPGA掃描得到鍵值，保存至按鍵寄存器中，并向DSP發送外部中斷Exint4，DSP在中斷服務程序中讀取地址為0xA0001000寄存器中的內容即可得到鍵值。

3.2 顯示接口設計

由于顯示屏是640×480的單色顯示屏，要在DSP內開辟一顯示的數據緩沖區，大小為38 400 Byte，緩沖區的每一位代表一個像素，代表顯示屏上的一個像素點，緩沖區的第一個Byte的最低位點代表顯示屏的第一個像素點，依次類推。

對于要顯示的圖像，DSP必須先用相應的圖形算法填充該圖形緩沖區，之后啟動DSP的EDMA將數據通過DSP的總線送至FPGA的雙口RAM中，雙口RAM的起始地址是0xA0080000，對應LCD顯示屏第一行的第1～32個像素點，結束地址是0xA00895FC，對應顯示屏第480行第637～640個像素點。DSP是32位數據總線，每個地址可存儲32位的像素點。

對于畫圖函數，最基本的莫過于畫點函數，它是其他各種作圖函數的基礎，也是實現各種復雜圖形顯示的基礎。

畫線、畫方框、畫矩形、填充矩形、畫橢圓、填充橢圓、畫圓、填充圓的驅動函數只要基于畫點函數再配合相應的算法即可實現。

對于漢字的顯示，需要加載相應的字庫，系統中的字庫采用16×16點陣的漢字字庫。首先根據漢字的區位碼在字庫中找到相應的點陣數組，然后將點陣數組輸入到相應坐標的顯存緩沖區即可。為提高程序的運行速度，系統中沒有采用標準C庫文件的文件操作方式來讀取字庫數組，而是將字庫文件轉換為數組形式保存在SDRAM中，程序只需根據漢字的區位碼查表即可得到點陣數組，大幅提高了程序的運行速度。

對于圖標和圖像的顯示，首先也要將圖像轉換為相應的點陣數組，再按照要顯示的坐標區域將點陣數組輸入的相應區域即可。

用基本畫圖函數就可實現各種圖形的顯示，在此基礎也可以實現各種復雜圖像的顯示，系統驗證時曾顯示了圖像、正弦波、三角波等較為復雜的動態圖形的顯示，并可以通過鍵盤控制波形頻率的改變，如圖3所示。

4 結束語

人機交互和圖形圖像顯示技術，在需要人機交互系統應用中具有重要現實意義，文中討論了基于DSP+FPGA的圖形顯示控制系統，給出了各部分的設計思想，提供了鍵盤輸入和圖形圖像顯示的功能，可以滿足各種復雜的人機交互和圖形圖像顯示，在實際使用中也得到了驗證。