一种基于FPGA和DSP的图行显示控制系统设计

系统将键盘接口和显示接口连接在FPGA上。系统硬件原理如图2所示。

3 系统软件设计

3.1 键盘接口设计

为实现人机交互必须要有相应的输入接口，系统在FPGA外部连接了6×6的矩阵键盘，以实现各种参数的输入和显示控制。DSP和FPGA要完成各自不同的控制逻辑。

FPGA中用VHDL硬件描述语言设计键值的扫描程序，采用逐行扫描的思想，并开辟一寄存器保存扫描到的键值，DSP读取该寄存器即得到按键键值，该寄存器对应的地址为0xA0001000，对应DSP中CE2的选址空间。当有按键按下时，FPGA扫描得到键值，保存至按键寄存器中，并向DSP发送外部中断Exint4，DSP在中断服务程序中读取地址为0xA0001000寄存器中的内容即可得到键值。

3.2 显示接口设计

由于显示屏是640×480的单色显示屏，要在DSP内开辟一显示的数据缓冲区，大小为38 400 Byte，缓冲区的每一位代表一个像素，代表显示屏上的一个像素点，缓冲区的第一个Byte的最低位点代表显示屏的第一个像素点，依次类推。

对于要显示的图像，DSP必须先用相应的图形算法填充该图形缓冲区，之后启动DSP的EDMA将数据通过DSP的总线送至FPGA的双口RAM中，双口RAM的起始地址是0xA0080000，对应LCD显示屏第一行的第1～32个像素点，结束地址是0xA00895FC，对应显示屏第480行第637～640个像素点。DSP是32位数据总线，每个地址可存储32位的像素点。

对于画图函数，最基本的莫过于画点函数，它是其他各种作图函数的基础，也是实现各种复杂图形显示的基础。

画线、画方框、画矩形、填充矩形、画椭圆、填充椭圆、画圆、填充圆的驱动函数只要基于画点函数再配合相应的算法即可实现。

对于汉字的显示，需要加载相应的字库，系统中的字库采用16×16点阵的汉字字库。首先根据汉字的区位码在字库中找到相应的点阵数组，然后将点阵数组输入到相应坐标的显存缓冲区即可。为提高程序的运行速度，系统中没有采用标准C库文件的文件操作方式来读取字库数组，而是将字库文件转换为数组形式保存在SDRAM中，程序只需根据汉字的区位码查表即可得到点阵数组，大幅提高了程序的运行速度。

对于图标和图像的显示，首先也要将图像转换为相应的点阵数组，再按照要显示的坐标区域将点阵数组输入的相应区域即可。

用基本画图函数就可实现各种图形的显示，在此基础也可以实现各种复杂图像的显示，系统验证时曾显示了图像、正弦波、三角波等较为复杂的动态图形的显示，并可以通过键盘控制波形频率的改变，如图3所示。

4 结束语

人机交互和图形图像显示技术，在需要人机交互系统应用中具有重要现实意义，文中讨论了基于DSP+FPGA的图形显示控制系统，给出了各部分的设计思想，提供了键盘输入和图形图像显示的功能，可以满足各种复杂的人机交互和图形图像显示，在实际使用中也得到了验证。