一种改进工控机画面显示质量的装置及方法与流程

本发明涉及采用硬件描述语言实现逻辑功能的工控机的领域，尤其涉及一种改进采用硬件描述语言实现逻辑功能的工控机的画面显示质量的装置和方法。

背景技术：

高铁、航天、军事等领域需要具备高信息安全性和高功能安全性的工控机来完成高可靠性的逻辑处理及运算等任务。为了保证工控机等电子装置的功能安全性，IEC61508(对应国标GB/T 20438: 电气/电子/安全相关系统的功能安全)等标准对安全相关显示与控制系统中的工控机等电子/电气部件提出了具体的要求。在IEC61508(GB/T20438.3)中第1章规定：安全软件包括操作系统、系统软件、通信网络中的软件、显示画面功能、支持工具、固件以及应用程序。其中的操作系统和实现显示画面功能的软件异常的复杂，很难进行充分的测试和验证，从而难以满足IEC61508中的SIL4级功能安全的目标。如果按照IEC61508中关于SIL4级的要求进行操作系统和显示画面软件的开发，其工作量是一个非常巨大的，成本异常高昂，且开发周期非常长。另外，按照IEC61508中关于SIL4级的要求开发的操作系统和显示画面软件，其正常运行会依赖于特定的CPU芯片或显示芯片，如果CPU芯片或显示芯片由于损坏或升级而进行更新时，已经开发的操作系统和显示画面软件将需要进行非常大的改动，在维护和更新方面将面临极大的挑战，因此其生命周期短，适应性较差。其次，操作系统和显示画面软件的开发工具本身而言，其中可能会隐藏着错误，一旦这些开发工具中的错误被包含在操作系统和显示画面中，将给显示与控制系统的安全性带来巨大的隐患。最后，已有的显示与控制系统中所包含的操作系统和软件等运行机制使其可能会遭受病毒、木马等信息安全方面的威胁。

采用FPGA等可编程逻辑器件或ASIC芯片来直接实现显示与控制系统的功能时，避免了病毒、木马等信息安全方面的隐患并可进行充分测和验证。显示与控制系统的功能大多数情况下需要显示多幅不同的显示画面，每幅画面经常包含多个显示区域，每个显示区域经常对应多个图像信号。综合而言，对于一个满足实际工业控制需求的采用FPGA等纯硬件逻辑来实现的工控机来说，经常会有成百上千的图像信号需要通过显示接口模块传输至显示设备显示。这些图像信号如果不经过合适的处理，那么将会导致显示设备所接收到的多个图像信号出现竞争冒险现象，导致工控机显示设备上所显示的画面产生畸变等影响画面品质的现象，影响了采用FPGA等纯硬件逻辑来实现的工控机的人机接口功能的便利性和可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服采用硬件描述语言实现逻辑功能的工控机中画面显示质量差的技术缺点，提供具备良好的画面显示质量，且采用硬件描述语言实现逻辑功能的工控机的方案。

为解决上述技术问题，本发明的一种改进工控机画面显示质量的装置，包含工控机逻辑处理模块和显示设备：

显示设备用于根据工控机逻辑处理模块所生成的图像信号显示对应的显示画面或图像；

工控机逻辑处理模块用于生成所述显示画面对应的多个图像信号；所述的多个图像信号被输入多个D触发器进行同步；其中一个图像信号最多被输入一个D触发器；

所述的工控机逻辑处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。

进一步地，所述的多个D触发器输出多个经过同步后图像信号；多个经过同步后图像信号被输入逻辑处理模块进行处理；所述逻辑处理模块生成图像信号并输入另外的D触发器；所述的另外的D触发器所输出的图像信号被传输至工控机逻辑处理模块外部；

所述的逻辑处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。

进一步地，所述的显示画面包含背景画面显示区域；背景画面显示区域对应的图像信号用于显示显示画面中保持不变的部分，包含字符、数字、线条、边框、符号、汉字、图像、图形或空白区域中的一种或多种。

进一步地，所述的显示画面包含鼠标指针显示区域；鼠标指针显示区域对应的图像信号用于显示鼠标指针对应的图像。

进一步地，所述的工控机逻辑处理模块内部生成多幅显示画面对应的图像信号，每幅显示画面对应的图像信号都被输入D触发器进行同步处理。

进一步地，所述多幅画面的图像信号经过D触发器进行同步处理后，工控机逻辑处理模块从经过同步处理的多幅画面对应的图像信号中选择一幅画面对应的图像信号，将其输出至下一级D触发器进行同步。

进一步地，D触发器所输出的图像信号输出至工控机逻辑处理模块外部后，经由显示接口模块传输至显示设备。

进一步地，所述的显示接口模块用于将工控机逻辑处理模块所输出的图像信号转化为显示设备能处理的图像信号。

进一步地，工控机逻辑处理模块还可接收鼠标等输入设备发送来的信号，并生成显示鼠标指针的图像信号。

进一步地，所述的显示设备上所显示的多幅显示画面，可进行相互切换。

一种改进工控机画面显示质量的方法，其特征在于，采用硬件描述语言描述并实现逻辑功能的工控机，通过以下步骤生成图像信号并输出至显示设备：

将每个显示画面中所包含的多个图像信号输入第一级D触发器组，第一级D触发器组包含多个D触发器，每个图像信号被输入第一级D触发器组中的一个D触发器;

第一级D触发器组中的每个D触发器输出一个图像信号，从第一级D触发器组中的多个D触发器所输出的多个图像信号中选择一个图像信号，作为第一级图像信号(Dimg)；工控机中包含多个第一级图像信号(Dimg)；

第二级D触发器组包含多个D触发器，每个第一级图像信号(Dimg)输入第二级触发器组中的一个D触发器；

从多个第二级触发器组中多个D触发器所输出的多个图像信号中，选择一个图像信号，作为第二级图像信号(Rimg)；

将第二级图像信号(Rimg)传输至工控机的显示设备上，从而驱动工控机的显示设备显示图像信号所对应的画面。

采用了该发明中的改进工控机画面显示质量的装置与方法，与现有技术相比，可消除多个图像信号之间可能产生的竞争冒险现象，显著改进采用硬件描述语言实现逻辑功能的工控机的显示画面的显示质量。

附图说明

通过结合以下示例性附图进行的实施例描述，以上和/或其它方面将变得显而易见且更容易理解。

图1. 工控机画面显示装置架构。

图2 第一显示画面示意图。

图3 第二显示画面示意图。

图4. 工控机逻辑处理模块架构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明中的图像信号指输入显示设备并驱动显示设备显示对应图像的信号。比如，背景画面的图像信号指输入显示设备并驱动显示设备显示背景画面对应图像的信号。本发明中的图像数据指组成图像的像素的数据，即组成图像的像素的值。

显示设备屏幕的像素被显示设备的像素驱动电路所驱动而显示相应的亮度和颜色，如果被驱动而显示的像素位于显示操作画面的一个显示区域的范围内，那么这个显示区域的显示信号的值为1，否则相应显示操作画面中显示区域的显示信号的值为0。

本发明中所提到的信号或数据，默认情况下为二进制的信号或数据，其典型取值为逻辑值1或逻辑值0。如不特殊指明信号的值，根据专利说明书中的内容也不能确定信号的值，则信号的默认值为0；信号的高电平表示对应信号的逻辑值为1，信号的低电平表示对应信号的逻辑值为0。

本发明中将信号输入D触发器是指将信号输入D触发器的D输入端。

一种改进工控机画面显示质量的装置，包含工控机逻辑处理模块和显示设备：

显示设备用于根据工控机逻辑处理模块所生成的图像信号显示对应的显示画面或图像；

工控机逻辑处理模块用于生成所述显示画面对应的多个图像信号；所述的多个图像信号被输入多个D触发器进行同步；其中一个图像信号最多被输入一个D触发器；

所述的工控机逻辑处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。

所述的多个D触发器输出多个经过同步后图像信号；多个经过同步后图像信号被输入逻辑处理模块进行处理；所述逻辑处理模块生成图像信号并输入另外的D触发器；所述的另外的D触发器所输出的图像信号被传输至工控机逻辑处理模块外部；

所述的逻辑处理模块实现的逻辑功能采用硬件描述语言描述，且所述的硬件描述语言描述的逻辑功能在FPGA芯片或其它可编程逻辑器件、或ASIC芯片中实现。

所述的显示画面包含背景画面显示区域；背景画面对应的图像信号用于显示显示画面中保持不变的部分，包含字符、数字、线条、边框、符号、汉字、图像、图形或空白区域中的一种或多种。

所述的显示画面包含鼠标指针显示区域；鼠标指针显示区域对应的图像信号用于显示鼠标指针对应的图像。

所述的工控机逻辑处理模块内部生成多幅显示画面对应的图像信号，每幅显示画面对应的图像信号都被输入D触发器进行同步处理。

所述多幅画面的图像信号经过D触发器进行同步处理后，工控机逻辑处理模块从经过同步处理的多幅画面对应的图像信号中选择一幅画面对应的图像信号，将其输出至下一级D触发器进行同步。对第一具体实施实例而言，工控机逻辑处理模块中的显示画面选择模块从多幅画面的图像信号中选择一幅画面的图像信号，并输出至下一级的D触发器进行同步；对第二具体实施实例而言，工控机逻辑处理模块中画面图像显示子模块从多幅画面的图像信号中选择一幅画面的图像信号，并输出至下一级的D触发器进行同步。

D触发器所输出的图像信号输出至工控机逻辑处理模块外部后，经由显示接口模块传输至显示设备。

所述的显示接口模块用于将工控机逻辑处理模块所输出的图像信号转化为显示设备能处理的图像信号。

工控机逻辑处理模块还可接收鼠标等输入设备发送来的信号，并在显示设备上显示鼠标指针的图像。

所述的显示设备上所显示的多幅显示画面，可进行相互切换。在第一具体实施实例中，Btn信号的值的变化控制多幅画面的图像信号之间的互相切换；在第二具体实施实例中，功能画面管理子模块所输出的fm_state信号的变化控制多幅画面的图像信号之间的互相切换。

一种改进工控机画面显示质量的方法，采用硬件描述语言描述并实现逻辑功能的工控机，通过以下步骤生成图像信号并输出至显示设备：

a.将每个显示画面中所包含的多个图像信号输入第一级D触发器组，第一级D触发器组包含多个D触发器，每个图像信号被输入第一级D触发器组中的一个D触发器;

b.第一级D触发器组中的每个D触发器输出一个图像信号，从第一级D触发器组中的多个D触发器所输出的多个图像信号中选择一个图像信号，作为第一级图像信号Dimg；工控机中包含多个第一级图像信号Dimg；

c.第二级D触发器组包含多个D触发器，每个第一级图像信号Dimg输入第二级触发器组中的一个D触发器；

d.从多个第二级触发器组中多个D触发器所输出的多个图像信号中，选择一个图像信号，作为第二级图像信号Rimg；

e.将第二级图像信号Rimg传输至工控机的显示设备上，从而驱动工控机的显示设备显示图像信号所对应的画面。

本发明中所涉及到的采用硬件描述语言实现的图像显示功能，可参考VibesIC公司(深圳威百士公司)的VX-SP306型号的FPGA开发板的VGA接口示例的功能模块进行设计并实现。也可参考Digilent公司的Nexy4等型号的FPGA开发板中具有类似功能的设计例程进行设计并实现。

(1) 改进工控机画面显示质量的装置架构。

以下阐述改进工控机画面显示质量的装置的第一具体实施实例。

请参阅图1所示，本发明的改进工控机画面显示质量的装置架构。该画面显示装置包括输入设备、拨码开关、工控机逻辑处理模块、显示接口模块、显示设备以及输入接口模块。

输入设备：包含鼠标、键盘等输入设备；输入设备用于将用户的操作转化为输入信号。

输入接口模块：用于将输入设备所生成的输入信号转化为工控机逻辑处理模块能处理的输入信号，并将所述输入信号输入工控机逻辑处理模块。

所述的显示接口模块：用于将工控机逻辑处理模块所生成的显示画面的图像信号转化为显示设备能接收并处理的图像信号，并将所述的图像信号发送至显示设备显示；即，显示接口模块用于接收所述的工控机逻辑处理模块发送来的显示画面的图像信号，并发送至显示设备。

拨码开关与工控机逻辑处理模块相连接。显示接口模块与显示设备相连接。拨码开关为两态的拨码开关，包含3个拨码键，可向工控机逻辑处理模块输出3位的二进制信号，即每个拨码键可向工业逻辑处理模块输出一个二进制的逻辑值0或逻辑值1。

优选地，显示设备为具备VGA接口的液晶显示设备，接收显示接口模块所发送来的图像信号，并显示对应的图像。即，所述的显示接口模块包含VGA接口电路，用以接收显示接口模块发送来的符合VGA接口要求的显示画面的图像信号，并将其发送至液晶显示设备上显示。

工控机逻辑处理模块，用于对拨码开关发送来的3位的二进制信号Btn进行处理，并根据Btn信号从多种显示画面的图像信号选择一种图像信号输出至显示设备。

优选地，工控机逻辑处理模块内部生成8幅显示画面的图像信号。每幅显示画面的图像信号包含至少两个图像信号。工控机逻辑处理模块中显示画面的图像信号的生成功能，可根据Digilent公司的Nexys 4型号的FPGA开发板的“The Nexys4 user demo”设计示例中关于图像信号的生成过程进行设计并实现；工控机逻辑处理模块生成显示画面的图像信号发送至显示接口模块，从而将相应的图像信号发送至显示设备使其显示显示画面的图像。

工控机逻辑处理模块主要由FPGA芯片及其时钟电路等支持电路组成。优选地，所述的工控机逻辑处理模块包含Xilinx公司的Kintex UltraScale KU085型号的FPGA芯片；所述的工控机逻辑处理模块对输入接口模块、拨码开关等模块发送来的信号进行处理，生成驱动显示设备显示显示画面的图像信号并发送至显示接口模块。工控机逻辑处理模块也可由ASIC芯片及其时钟电路等支持电路组成。

所述的FPGA芯片的主时钟频率为100MHZ；采用FPGA芯片实现的工控机逻辑处理模块中的逻辑功能全部采用硬件描述语言开发为RTL级代码；接着对所述RTL级代码进行综合后生成其对应的网表文件，然后对所述门级网表经过布局布线等步骤处理后，生成对FPGA芯片进行配置的文件；并将所述的对FPGA芯片进行配置的文件下载至所述的FPGA芯片中，使得FPGA芯片实现工控机逻辑处理模块中的逻辑功能。

(2)第一显示画面示意图。

典型的第一显示画面示意图如图2所示。由图2可见，第一显示画面中共包含6个显示区域：鼠标指针显示区域11、背景画面显示区域12、矩形1显示区域13、矩形2显示区域14、矩形3显示区域15、矩形4显示区域16。上述6个显示区域所显示的画面或图像依次对应以下6个图像信号：鼠标指针的图像信号Img11、背景画面的图像信号Img12、矩形1的图像信号Img13、矩形2的图像信号Img14、矩形3的图像信号Img15、矩形4的图像信号Img16。其中图像信号Img11用于驱动显示设备显示鼠标指针，图像信号Img12用于驱动显示设备显示第一显示画面中的背景画面，图像信号Img13用于驱动显示设备显示矩形1，图像信号Img14用于驱动显示设备显示矩形2，图像信号Img15用于驱动显示设备显示矩形3，图像信号Img16用于驱动显示设备显示矩形4。

图像信号Img11、图像信号Img12、图像信号Img13、图像信号Img14、图像信号Img15、图像信号Img16均由工控机逻辑处理模块中的第一画面显示单元生成并输出。进一步地，第一画面显示单元根据显示设备屏幕上被驱动显示的像素的X坐标和Y坐标的值，判断被驱动显示的像素位于哪个显示区域的范围内；然后根据被驱动显示的像素所位于的显示区域，从图像信号Img11、图像信号Img12、图像信号Img13、图像信号Img14、图像信号Img15、图像信号Img16中选择对应的图像信号并输出。

当被驱动显示的像素位于不同显示区域的范围内，工控机逻辑处理模块生成不同显示区域对应的图像信号，这些图像信号驱动显示设备显示对应的图像。被驱动显示的像素依次经过显示设备上的每个像素点，使得显示设备显示完整的一幅画面。

在第一具体实施实例的工控机逻辑处理模块中，第一画面显示单元生成第一显示操作画面的图像信号D_Img1。第一画面显示单元生成图像信号的功能，可根据Digilent公司的Nexys 4型号的FPGA开发板的“The Nexys4 user demo”设计示例中生成图像信号的功能模块进行设计并实现。也可参照专利文献1(专利申请号：2015101603532)中动态数据显示和处理系统所生成的驱动显示设备显示画面的图像信号的功能模块进行设计并实现。

为了改进画面的显示质量，图像信号Img11、图像信号Img12、图像信号Img13、图像信号Img14、图像信号Img15、图像信号Img16在输出第一画面显示单元之前，输入D触发器进行同步处理。

背景画面图像信号用于显示显示画面中保持不变的部分，包含字符、数字、线条、边框、符号、汉字、图像、图形、空白区域中的一种或多种。

(3)第二显示画面示意图。

典型的第二显示画面示意图如图3所示。由图3可见，第二显示画面中共包含3个显示区域：鼠标指针显示区域21、背景画面显示区域22、三角形显示区域23。对应地，上述3个显示区域所显示的画面或图像依次对应以下3个图像信号：鼠标指针的图像信号Img21、背景画面的图像信号Img22、三角形的图像信号Img23。其中图像信号Img21用于驱动显示设备显示鼠标指针，图像信号Img22用于驱动显示设备显示第二显示画面中的背景画面，图像信号Img23用于驱动显示设备显示三角形的图像。

图像信号Img21、图像信号Img22、图像信号Img23均由工控机逻辑处理模块中的第二画面显示单元生成并输出。进一步地，第二画面显示单元根据显示设备屏幕上被驱动显示的像素的X坐标和Y坐标的值，判断被驱动显示的像素位于哪个显示区域的范围内；然后根据被驱动显示的像素所位于的显示区域，从图像信号Img21、图像信号Img22、图像信号Img23中对应的图像信号并输出；当被驱动显示的像素位于不同显示区域的范围内，工控机逻辑处理模块生成不同显示区域对应的图像信号，这些图像信号驱动显示设备显示对应的图像。被驱动显示的像素依次经过显示设备上的每个像素点，使得显示设备显示完整的一幅画面。

在第一具体实施实例的工控机逻辑处理模块中，第二画面显示单元生成第二显示操作画面的图像信号D_Img2。第二画面显示单元生成图像信号的功能，可根据Digilent公司的Nexys 4型号的FPGA开发板的“The Nexys4 user demo”设计示例中生成图像信号的功能模块进行设计并实现。也可参照功专利文献1(专利申请号：2015101603532)中动态数据显示和处理系统所生成的驱动显示设备显示画面的图像信号的功能模块进行设计并实现。

为了改进画面的显示质量，图像信号Img21、图像信号Img22、图像信号Img23在输出第二画面显示单元之前，输入D触发器进行同步处理。

背景画面图像信号用于显示显示画面中保持不变的部分，包含字符、数字、线条、边框、符号、汉字、图像、图形、空白区域中的一种或多种。

(4)工控机逻辑处理模块架构。

工控机逻辑处理模块架构如图4所示。工控机逻辑处理模块架构共包含8个画面显示单元、9个D触发器、鼠标指针显示单元和显示画面选择模块。每个画面显示单元生成并输出驱动显示设备显示对应的显示画面的图像信号。图4中的第三画面显示单元、第四画面显示单元、第五画面显示单元、第六画面显示单元、第七画面显示单元、第八画面显示单元可根据上述第一画面显示单元或第二画面显示单元的设计过程进行设计。

第一画面显示单元输出图像信号D_Img1，第二画面显示单元输出图像信号D_Img2，第三画面显示单元输出图像信号D_Img3，第四画面显示单元输出图像信号D_Img4，第五画面显示单元输出图像信号D_Img5，第六画面显示单元输出图像信号D_Img6，第七画面显示单元输出图像信号D_Img7，第八画面显示单元输出图像信号D_Img8。

D_Img1信号、D_Img2信号、D_Img3信号、D_Img4信号、D_Img5信号、D_Img6信号、D_Img7信号、D_Img8信号各自输入一个D触发器，这8个D触发器所输出的信号输入显示画面选择模块。

进一步地，工控机逻辑处理模块中的显示画面选择模块接收拨码开关所输入的3位的二进制数信号Btn；并根据3位的二进制数信号Btn的值，从D_Img1信号、D_Img2信号、D_Img3信号、D_Img4信号、D_Img5信号、D_Img6信号、D_Img7信号、D_Img8信号对应的D触发器所输出的图像信号中选择一个图像信号赋值给Dxg信号。Dxg信号输入一个D触发器，这个D触发器所输出的图像信号DT_img经由显示接口模块传输至显示设备，从而驱动显示设备显示图像信号DT_img对应的显示画面的图像。

当Btn=”000”时，将D_Img1信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号；Btn=”001”时，将D_Img2信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号；Btn=”010”时，将D_Img3信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号；Btn=”011”时，将D_Img4信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号；Btn=”100”时，将D_Img5信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号；Btn=”101”时，将D_Img6信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号；Btn=”110”时，将D_Img7信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号；Btn=”111”时，将D_Img8信号对应的D触发器输出的图像信号赋值给Dxg信号。

图像信号D_Img1、图像信号D_Img2、图像信号D_Img3、图像信号D_Img4、图像信号D_Img5、图像信号D_Img6、图像信号D_Img7、图像信号D_Img8中的每个图像信号在输入显示画面选择模块之前进行了同步处理；显示画面选择模块所输出的图像信号在传输至显示设备之前也进行了同步处理。从而有效地消除了不同图像信号传输过程中可能产生的毛刺，改进了工控机画面显示的质量。

其中的鼠标指针显示单元接收输入接口模块发送来的符合鼠标信号传输协议的鼠标信号组Msig；鼠标指针显示单元将Msig信号组所包含的信号进行处理后，输出显示鼠标指针所需要的图像信号组Mimg；信号组Msig包含来自输入接口模块的鼠标指针的X坐标信号Xmouse、鼠标指针的Y坐标信号Ymouse、点击鼠标的信号M_lclick；图像信号组Mimg包含鼠标指针的图像信号Mouse_img和鼠标指针的显示信号Mouse_zone。图像信号组Mimg被发送至第一画面显示单元、第二画面显示单元、第三画面显示单元、第四画面显示单元、第五画面显示单元、第六画面显示单元、第七画面显示单元、第八画面显示单元，使得这些画面显示单元在生成图像信号时能包含鼠标指针的图像信号。

本发明的鼠标指针显示单元是现有技术。Digilent公司在其网站上公布了Nexys 4型号的FPGA开发板的示例，采用硬件描述语言开发的功能模块实现了鼠标指针在显示设备上显示的功能。本发明中的鼠标指针显示单元可参考Nexys 4型号的FPGA开发板对应的功能模块进行设计并实现。鼠标指针显示单元的设计也可参照专利文献1(专利申请号：2015101603532，一种动态数据显示和处理的系统及方法)中动态数据显示和处理系统中的鼠标图像显示单元进行设计并实现。

(5)第二具体实施实例。

接下来阐述改进工控机画面显示质量的装置的第二具体实施实例。第二具体实施实例对专利文献2(专利号：2015106852955，专利名称：一种安全工业控制计算机) 中所公开的一种安全工业控制计算机进行优化的基础上实现。

专利文献2的工控机逻辑处理模块中的用户登录子模块、功能画面切换子模块、功能子模块1、功能子模块2、功能子模块3依次生成图像信号login_img、sw_img、fun1_img、fun2_img、fun3_img；图像信号login_img、sw_img、fun1_img、fun2_img、fun3_img被传输至画面图像显示子模块；画面图像显示子模块根据fm_state信号的值从图像信号login_img、sw_img、fun1_img、fun2_img、fun3_img中选择一个图像信号，作为工控机逻辑处理模块的图像信号并传输至显示设备显示对应画面的图像。

在本发明的第二具体实施实例中，图像信号login_img、sw_img、fun1_img、fun2_img、fun3_img中的每个图像信号都被输入一个D触发器，将D触发器所输出的图像信号输入画面图像显示子模块；画面图像显示子模块所输出的图像信号也被输入一个D触发器，然后将这个D触发器所输出的信号传输至显示设备，使得显示设备显示对应的画面图像。

因此，图像信号login_img、图像信号sw_img、图像信号fun1_img、图像信号fun2_img、图像信号fun3_img中的每个图像信号在输入画面图像显示子模块之前进行了同步处理；画面图像显示子模块所输出的图像信号在传输至显示设备之前也进行了同步处理。从而有效地消除了不同图像信号传输过程中可能产生的毛刺，改进了工控机画面显示的质量。

虽然上面结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域的技术人员还可以在本发明技术构思的启发和不脱离本发明内容的基础上对本发明作出各种变形或改进，这仍落在本发明的保护范围之内。