基于CPLD的VGA視頻顯示系統(tǒng)的設(shè)計
引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/192022.htm顯示系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活中扮演著越來越重要的角色,因此,對其進(jìn)行設(shè)計與研究具有十分重要的意義。
CPLD(Complex Programmable Logic Device;復(fù)雜可編程邏輯器件)具有編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進(jìn)等優(yōu)點,用戶可根據(jù)自身需要構(gòu)造數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計方法是借助集成開發(fā)軟件平臺,用原理圖、硬件描述語言等方法,生成相應(yīng)的目標(biāo)文件,通過下載電纜將代碼傳送到目標(biāo)芯片中,從而實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)。CPLD的應(yīng)用目前已深入網(wǎng)絡(luò)、儀器儀表、汽車電子、數(shù)控機床、航天測控設(shè)備等領(lǐng)域,其設(shè)計及應(yīng)用成為電子工程師必備的一項技能。
系統(tǒng)總體設(shè)計方案
XC95144XL是XILINX公司推出的5ns引腳延遲、系統(tǒng)頻率高達(dá)178MHz、144個宏單元、3200個可用邏輯門單元的可編程邏輯器件。本設(shè)計采用XC95144XL作為數(shù)據(jù)傳輸與控制核心模塊,接受來自TMS320C6416T的視頻數(shù)據(jù),并采用兩片IS61WV51216ALL組成緩存,以達(dá)到實時輸入輸出數(shù)據(jù)的效果。本部分實現(xiàn)框圖如圖1所示。
圖1 視頻顯示功能框圖
系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括:TMS320C6416T與VGA顯示系統(tǒng)的接口設(shè)計;2片IS61WV51216ALL SRAM組成的緩存模塊;視頻DAC模塊。
TMS320C6416T與VGA顯示系統(tǒng)的接口設(shè)計
來自4片TMS320C6416T的圖像處理機的EMIFB口連接在一起,并通過CPLD的仲裁,使能哪一塊圖像處理機輸出數(shù)據(jù)至VGA顯示系統(tǒng)。
采用C6416T的EMIFB口輸出處理結(jié)果,當(dāng)1片C6416T要求輸出數(shù)據(jù)時,C6416T要通過GP01向CPLD發(fā)送輸出數(shù)據(jù)請求,CPLD根據(jù)內(nèi)部邏輯確定是否允許C6416T請求。內(nèi)部邏輯準(zhǔn)則如下:
各個DSP的輸出數(shù)據(jù)請求優(yōu)先級別相等,請求信號先到者先被允許,后到者不能中斷正在響應(yīng)的請求。對于同時到來的請求,CPLD響應(yīng)先接收到原始視頻信號的C6416T。
當(dāng)CPLD響應(yīng)一個C6416T的輸出數(shù)據(jù)請求時,CPLD向C6416T的BHOLD#信號發(fā)送響應(yīng)信號(對EMIFB的保持請求輸入信號)。此時,數(shù)據(jù)開始輸出。
2片IS61WV51216ALL SRAM組成的緩存模塊
2片XC95144XL各自連接1片IS61WV51216ALL組成的圖像緩存模塊。
實時顯示控制:由CPLD對各個6416T圖像處理機數(shù)據(jù)輸出接口(EMIFB)總線進(jìn)行總線仲裁,實現(xiàn)各個6416T圖像處理機的圖像數(shù)據(jù)分時輸出。由于VGA的刷新頻率大于輸入信號的頻率,因此采用兩片SRAM“乒乓存取”工作方式,組成了圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū),每片SRAM存放一幀圖像,由CPLD控制其乒乓讀寫切換以達(dá)到實時顯示效果。數(shù)據(jù)緩存電路框圖如圖2所示。
圖2 數(shù)據(jù)緩存電路框圖
采用一組SRAM作為顯存,可以簡化系統(tǒng)設(shè)計、降低成本。這時可以考慮利用行時序和幀時序中SRAM總線空閑的時序段,在不關(guān)閉圖像顯示的情況下實現(xiàn)顯存SRAM的數(shù)據(jù)更新。該方法的更新率與數(shù)據(jù)寫速度密切相關(guān),顯存的寫數(shù)據(jù)速度越快,該方法的更新率就越高。
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