DSP FPGA结构的嵌入式图形处理设计.pdf

标题《DSP FPGA结构的嵌入式图形处理设计》与描述《DSP+FPGA结构的嵌入式图形处理设计》共同揭示了文档所探讨的核心内容，即利用数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）的组合结构来进行嵌入式图形处理设计。在介绍的设计方法中，特别提到了OpenGL函数接口标准的实现。这种设计方法旨在通过特定任务的需求分析，对图形显示处理模块的功能进行裁剪和重配置，以此来提高图形处理的性能和应用的广泛性。 DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一种专为执行复杂数学运算，尤其是快速傅里叶变换和各种数字滤波算法而优化的微处理器。它们通常具有高度并行的架构，并且在图形处理、图像处理、音频处理和通信系统等领域得到广泛应用。 FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种可以通过编程来实现自定义硬件逻辑功能的集成电路。它们允许设计者在芯片上实现并行处理和高速数据处理，这些特点使其非常适合用于复杂的实时数据处理任务。 OpenGL（Open Graphics Library，开放图形库）是一个跨编程语言、跨平台的应用程序编程接口（API），用于渲染2D和3D矢量图形。它被广泛应用于CAD、虚拟现实、科学可视化、视频游戏和增强现实领域。OpenGL提供了一系列功能强大的图形绘制函数，开发者通过这些函数能够在不同平台上创建复杂的3D场景和效果。 引言部分提出，机载座舱显示系统已成为现代航空电子系统的核心，它要求具有高度的综合化、数字化和智能化。随着电子技术的不断进步，新一代航空电子系统需要处理的实时信息量也在不断增加，这就对机载显示处理系统提出了更高的要求。因此，开发一个能够满足实时性、有效性和快速图形处理能力的机载嵌入式图形处理模块显得尤其重要。 文档中提到了目前机载嵌入式图形处理模块的两种主要设计方式。第一种方式是利用专用图形处理芯片搭建图形处理平台，这些芯片一般提供OpenGL标准函数接口，使得设计周期得以缩短。然而，这类平台的功耗较大，不利于紧凑型低功耗嵌入式系统使用，并且内置的渲染管道和渲染算法固定，不易实现新开发的渲染算法。 第二种方式是利用DSP或FPGA芯片搭建图形处理平台。DSP的优势在于易于处理图形显示算法，但其缺点是支持图形处理功能的DSP芯片选择范围较窄，且绘图指令的并行处理效率不高。FPGA则具有可编程的功能和指令流并行处理的优势，但对数据解算和处理算法的支持不足，需要高端FPGA资源，且图形显示性能无法充分发挥。同时，由于不支持OpenGL函数接口标准，这两种方式在嵌入式图形处理系统中的应用范围相对较窄。 为解决上述问题，本文提出了一种结合DSP和FPGA优势的新型设计方法。通过特定任务的需求分析，对功能进行裁剪和重配置，设计出特定功能的图形显示处理平台。这样不仅可以减少FPGA和DSP的处理负荷，降低平台功耗，还能够提高机载环境下图形处理的整体性能。此平台还具有多类别DSP芯片可选，并且能够将OpenGL图形渲染管线与DSP+FPGA结构相结合，从而使其不仅符合OpenGL函数接口标准，而且应用更加广泛。 在设计新型图形处理模块时，首先要考虑的是其处理效能。高算法处理效能意味着模块能够快速准确地处理图形数据。可编程性是现代电子设计的关键要素之一，它允许设计者根据需要定制硬件逻辑，从而提高设计的灵活性和适用范围。此外，应用可裁剪性对于嵌入式系统来说极其重要，因为它意味着可以根据实际应用场景的需求，去除不必要的功能，节约资源，降低功耗，并提高系统的整体性能。 文档中还提到了资助和作者信息，说明了该研究项目是由航空科学基金项目资助，并列出了作者李孟华、牛文生和裴静静的简介。这表明该设计方法已经获得了相应的科研支持，并且是由有经验的研究人员进行的研究。通过基金项目的资助，本文提出的设计方案得到了资金支持，从而得以进行深入研究和实验验证。