一种用于嵌入式的IBM VGA标准图形控制器的设计与实现

论文摘要

随着嵌入式计算机系统日益广泛地应用于军事领域,越来越多的军用指挥控制系统和通信设备等都希望系统拥有强大的图形显示功能、友好的图形用户界面,以满足人机交互的需求。目前,我国军用嵌入式图形系统中的核心芯片大都依赖于国外进口。从长远发展来看,我们应当加大嵌入式图形系统的研发力度,研制拥有自主IP的核心技术和相关产品,打破西方世界的技术垄断,逐步实现军用图形显示设备的国产化,摆脱长期受制于国外芯片厂商的被动局面。本课题详细分析了嵌入式图形显示技术和VGA图形显示原理,结合当前流行的显卡技术和嵌入式图形芯片技术,遵照IBM VGA标准定义的显示方式和寄存器功能,提出了一种拥有自主知识产权的VGA图形控制器设计方案,并加以实现和验证。本文的主要工作是:1.仔细分析了嵌入式系统的发展历程与国内外的研究现状,阐明了本课题的研究背景和意义。2.在详细研究嵌入式图形系统技术、VGA显示技术以及流行图形芯片技术等基础上,提出了一种应用于嵌入式的图形控制器——凌睿VGA图形控制器的系统总体架构。3.根据图形控制器的系统架构,提出了层次化的设计思想,对各层次的功能模块进行了详细设计,并采用Verilog语言对各功能模块加以实现。4.使用EDA工具进行了系统功能仿真,并在自主研发的FPGA验证板上进行了系统验证。验证结果表明,该VGA图形控制器成功地实现了文本模式和图形模式的显示,最大分辨率可达到1280×1024,最高色彩显示位数为32位色,并且还实现了与DOS、VxWorks、Linux、Windows等通用操作系统的兼容,达到了预期的设计目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图目录
• 表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 嵌入式VGA 图形控制器的发展
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和全文结构
• 1.3.1 作者的主要研究内容
• 1.3.2 本文的组织结构
• 第2章 嵌入式图形系统与 VGA 显示原理
• 2.1 嵌入式图形系统
• 2.1.1 嵌入式技术
• 2.1.2 通用图形系统
• 2.1.3 嵌入式图形系统
• 2.1.3.1 嵌入式图形系统的特点
• 2.1.3.2 嵌入式图形系统的开发流程
• 2.2 VGA 显示原理
• 2.2.1 IBM VGA 标准显示系统结构
• 2.2.2 VGA 行场同步与消隐控制
• 2.2.3 VGA 显示模式
• 2.2.4 VGA 色彩表示方式与颜色数据格式
• 2.3 本章小结
• 第3章 LR VGA 图形控制器的设计与实现
• 3.1 LR SOC 系统结构
• 3.2 LR VGA 图形控制器系统结构
• 3.3 LR VGA 图形控制器各模块设计
• 3.3.1 图形控制器顶层接口定义
• 3.3.2 PCI 局部总线接口模块
• 3.3.3 图形控制器模块
• 3.3.4 CRT 控制器模块
• 3.3.5 显示存储器仲裁模块
• 3.3.6 FIFO 控制模块
• 3.3.7 属性控制器模块
• 3.3.8 调色板模块
• 3.3.9 Flash 控制器模块
• 3.4 关键技术
• 3.5 本章小结
• 第4章 FPGA 验证
• 4.1 验证环境
• 4.2 硬件电路调试
• 4.3 验证结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 主要工作总结
• 5.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 发表的学术论文及科研情况
• 详细摘要