专利名称：应用可编程逻辑模块处理图像生成和显示方法
技术领域：
本发明属于图形终端图像处理技术，特别是指在图像终端中，应用可编程逻辑模块处理图像生成和显示方法。
背景技术：
图形终端显示已有几十年的发展史，其主要用于控制系统中的状态显示及接收操作人员的指令，为此中文称之为人机介面(触摸屏)，国际通称为HMI(HUMAN MACHINE INTER)。原有的产品主要以中央处理单元为处理核心，各功能模块主要依靠中央处理单元的操作进行完成，其线路结构框图见图1，包括，中央处理单元、显示缓冲、储存器、按钮接口、触摸屏、显示接口、显示器、通信接口、灯光声控和其它设备。由于所有的操作必须依赖中央处理单元(CPU)进行，而中央处理单元(CPU)在一时间内只能执行一条指令，因此在以下方面的应用受到限制。
1、显示象素较大或要求显示较丰富的色彩时，即数据量巨大的情况下。
2、生成较为复杂的图形(如圆形统计图)及进行较为复杂的运算(如多字节2进制数转换为多字节10进制数)时，即程序量庞大的情况下。
3、各功能线路都依赖中央处理单元进行操作，当本功能要求执行时间较长并且不允许中断时，便出现中央处理单元“阻塞”现象。
对于上述第1、2个问题，现有的产品的实现方案是使用高速中央处理单元及同时使用高速外部器件进行解决，但成本昂贵。在现有的器件中，高速中央处理单元的发展较快，但由于与本产品相关的外部器件发展较慢，而通常情况下，仅能采用通用的器件构成。因此，造成现阶段产品的显示色彩不丰富或色彩丰富时产品成本较高，接受及处理图像的速度缓慢，其主要原因反映在使用高速中央处理单元能提高其内部的指令运算速度，对外部器件操作时，其读写速度受外部器件的性能的限制，如对于100ns的闪存记忆体，允许的最大读写周期为10MB/S，而中央处理单元在对大量数据进行处理时，每操作1个数据都必须附加处理以下指令判断数据的结束标志，下一源地址及下一目的地址的调整等相关指令。因此，整体速度远低于器件所允许的操作速度。
对于上述第3个问题，现有产品主要通过提高单个功能模块的处理能力来实现，由此产生的问题是线路结构复杂，成本较高。
近来，大规模可编程逻辑模块的迅速发展，其内部的逻辑单元密度得到了前所未有的扩展，将可编程模块嵌入到产品的数字电路中，与原来的产品相比，其运行速度更快，线路结构更为简单。能显示的图形更加复杂，性能更加稳定，成本更加低廉。
发明内容
本发明是提供一种应用可编程逻辑模块(FPGA/CPLD)处理图像生成和显示方法，包括中央处理单元、显示缓冲器、存贮器、按键接口、触摸屏、显示接口电路、显示器、通信接口和灯光声控接口电路，其特征在于增加一可编程逻辑模块，可编程逻辑模块内部设有多种图像生成模块、传送模块、运算模块、控制模块、数据总线控制模块、通信模块、按键处理和灯光声控等部件；图像生成和显示的具体步骤如下(1)中央处理单元向可编程逻辑模块的数据存贮器分别写入相关的控制参数(如区域填充模块所需的左上角位置、右下角位置及填充色等)，并启动控制模块运行，进行像素生成；(2)可编程逻辑模块中的图像生成及传送模块自动完成所有的操作(包括字模的取入、像素的产生、像素的位置控制；显缓的数据、地址及读写信号的控制等)，并将所产生的图像信息结果存入显示缓冲器，同时向中央处理单元输出完成标志信号；(3)中央处理单元通过查询(读入)图像生成模块的完成标志，来决定是否进行下一个图像生成，再次生成图像时重复执行上述步骤；(4)待所有图像生成完毕后，中央处理单元向图像传送模块发出启动信号，将显示缓冲器中的图像信息传送到显示器。
与现有产品相比，使用可编程逻辑模块组成的图像终端，将原来依赖中央处理单元所要处理的庞大图像数据量及程序，改为由可编程逻辑模块内部的功能模块高速自动完成。由此解决了产品对中央处理单元运行速度的依赖性。
图1是现有图形终端结构框图。
图2是本发明的处理图像生成和显示装置结构框图。
图3是存贮器与显示缓冲器共用地址总线及数据总线示意图。
具体实施例方式本发明提出一种应用可编程逻辑模块(FPGA/CPLD)处理图像生成和显示方法，包括中央处理单元、显示缓冲器、存贮器、按键接口、触摸屏、显示接口电路、显示器、通信接口和灯光声控接口电路，其特征在于增加一可编程逻辑模块，可编程逻辑模块内部设有图像生成及传送模块、运算模块、控制模块、数据总线控制模块(CPU)通信模块、按键处理和灯光声控等部件，其中，图像生成及传送模块分别与显示接口电路、存贮器、显示缓冲器相连接；通信模块与通信接口相连接；按键处理与按键接口相连接；灯光声控与灯光声控接口电路相连接；数据总线控制模块与中央处理单元相连接；图像生成和显示的具体步骤如下(1)中央处理单元向可编程逻辑模块的数据存贮器分别写入相关的控制参数(如区域填充模块所需的左上角位置、右下角位置及填充色等)，并启动控制模块运行；(2)可编程逻辑模块中的图像生成及传送模块自动完成所有的操作(包括字模的取入，显缓数据、地址及读写信号的控制等)，并将所产生的图像信息结果存入显示缓冲器，同时向中央处理单元输出完成标志信号；(3)中央处理单元通过查询(读入)图像生成模块的完成标志，来决定是否进行下一个图像生成；(4)所有图像生成完毕后，中央处理单元向图像传送模块发出启动信号，将显示缓冲器中的图像信息传送到显示器。
在图形终端中使用可编程逻辑模块将中央处理单元(CPU)总线与显示缓冲器总线分离控制。存贮器主要用于存贮字模、图片信息等相关的图像资料。根据需要，存贮器与显示缓冲器的地址总线及数据总线可以共用。
实施时，中央处理单元可选用89C51、89C52、W77E58；存贮器选用39VF016；显示缓冲器选用IS61LV25616；可编程逻辑模块选用XC3S1000或XC2S200。
在可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)内部设有相应的功能模块。各功能模块依其所执行功能的不同，又分成若干个特定功能的子模块，各子模块间不但同时独立工作，而且相互间自由交换数据。这种结构的结果是将原来中央处理单元逐一执行指令的方法变为同步进行。原来的中央处理单元仅向各功能模块传递简单的控制参数以及发出启动模块运行指令。将原来由中央处理单元所要处理的庞大数据量及程序交由各功能模块高速自动完成。
由结构图中可见，功能模块的数据线与中央处理单元CPU总线分离，中央处理单元可任意进行操作，不存在CPU“阻塞”现象。
权利要求
1.一种应用可编程逻辑模块处理图像生成和显示方法，包括中央处理单元、显示缓冲器、存贮器、按键接口、触摸屏、显示接口电路、显示器、通信接口和灯光声控接口电路，其特征在于增加一可编程逻辑模块，可编程逻辑模块内部设有多种图像生成及传送模块、运算模块、控制模块、数据总线控制模块通信模块、按键处理和灯光声控等部件，其中，图像生成及传送模块分别与显示接口电路、存贮器、显示缓冲器相连接；通信模块与通信接口相连接；按键处理与按键接口相连接；灯光声控与灯光声控接口电路相连接；数据总线控制模块与中央处理单元相连接；图像生成和显示的具体步骤如下(1)中央处理单元向可编程逻辑模块的数据存贮器分别写入相关的控制参数，如区域填充模块所需的左上角位置、右下角位置及填充色等，并启动控制模块运行，进行像素生成；(2)可编程逻辑模块中的图像生成及传送模块自动完成所有的操作，包括字模的取入，像素的产生、像素的位置控制；显缓数据、地址及读写信号的控制等，并将所产生的图像信息结果存入显示缓冲器，同时向中央处理单元输出完成标志信号；(3)中央处理单元通过查询读入图像生成模块的完成标志，来决定是否进行下一个图像生成，再次生成图像时重复执行上述步骤；(4)所有图像生成完毕后，中央处理单元向图像传送模块发出启动信号，将显示缓冲器中的图像信息传送到显示器。
全文摘要
本发明是一种应用可编程逻辑模块处理图像生成和显示方法，主要包括中央处理单元、显示缓冲器、存贮器和显示器，其特征在于增加一可编程逻辑模块；图像生成和显示的具体步骤如下(1)中央处理单元向可编程逻辑模块的数据存贮器分别写入相关的控制参数，并启动控制模块运行；(2)可编程逻辑模块中的图像生成及传送模块自动完成所有的操作，并将所产生的图像信息结果存入显示缓冲器，同时向中央处理单元输出完成标志信号；(3)中央处理单元通过查询(读入)图像生成模块的完成标志，来决定是否进行下一个图像生成；(4)待所有图像生成完毕后，中央处理单元向图像传送模块发出启动信号，将显示缓冲器中的图像信息传送到显示器。
文档编号G06F3/14GK1622030SQ20041010266
公开日2005年6月1日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年12月29日
发明者庞泽文 申请人:庞泽文, 陈旭