一種基于fpga的矢量字符發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，屬于顯示設(shè)備中符號生成【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過在FPGA或者CPLD上架構(gòu)矢量字符發(fā)生器，該矢量字符發(fā)生器采用間接式工作原理，模塊化的設(shè)計(jì)，包括指令接收單元、指令譯碼單元、延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元，指令接收單元將接收到的筆劃矢量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線分別與延時(shí)單元、譯碼指令單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元的輸入端相連，同時(shí)將筆劃矢量數(shù)據(jù)經(jīng)指令譯碼單元譯碼后通過控制線分別與延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元相連，以實(shí)現(xiàn)矢量字符的產(chǎn)生。本發(fā)明的矢量字符發(fā)生器具有較強(qiáng)的靈活度和擴(kuò)展性。
【專利說明】—種基于FPGA的矢量字符發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，屬于顯示設(shè)備中符號生成【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]平視顯示器把需要顯示的符號準(zhǔn)確地投射到駕駛員的正前方視場中，使各種信息與真實(shí)的外景信息疊加在一起，而這些顯示符號是由符號發(fā)生器生成的。符號發(fā)生器是整個(gè)字符輸出的源頭，它的性能決定了終端顯示效果。而矢量發(fā)生器核IP又是整個(gè)符號發(fā)生器的心臟，它的架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)能力直接決定了整個(gè)符號發(fā)生器的性能。
[0003]目前的矢量發(fā)生器一種是采用直接式原理工作，一種是用分離電子元器件搭建的平臺工作，直接式矢量發(fā)生器適用于短筆劃(64像素的線段)，書寫一筆需要2的N次方個(gè)時(shí)鐘個(gè)數(shù)，當(dāng)書寫脈沖個(gè)數(shù)小于8時(shí)，8個(gè)時(shí)鐘寫完，當(dāng)大于8小于16時(shí)，需要16像素，間接式矢量發(fā)生器每個(gè)時(shí)鐘步進(jìn)I像素，有多少個(gè)時(shí)鐘就有多少個(gè)像素點(diǎn)，間接式比直接式書寫相同的筆劃需要時(shí)間短，線段亮度均勻性更好，而基于間接式工作原理采用分離器件搭建的矢量字符發(fā)生器體積大、靈活度差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，以提高筆劃式符號發(fā)生器的靈活性和通用性。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，該矢量字符發(fā)生器邏輯架構(gòu)基于FPGA或者CPLD硬件平臺實(shí)現(xiàn)，采用間接式工作原理，包括指令接收單元、指令譯碼單元、延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元，指令接收單元用于接收筆劃矢量數(shù)據(jù)，指令接收單元的輸出端通過數(shù)據(jù)線分別與延時(shí)單元、譯碼指令單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元的輸入端相連，指令接收單元經(jīng)指令譯碼單元譯碼后通過控制線分別與延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元相連，所述的指令譯碼單元用于將指令接收單元接收的筆劃矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行解析產(chǎn)生各指令執(zhí)行脈沖。
[0006]所述的矢量字符發(fā)生器還包括時(shí)序控制單元和HUD忙處理單元，HUD忙處理單元接收CRT顯示驅(qū)動電路生成的HUD忙信號，HUD忙處理單元的輸出端與時(shí)序控制單元的輸入端相連，時(shí)序控制單元的輸出端與偏轉(zhuǎn)信號生成單元相連，用于為HUD忙處理單元和偏轉(zhuǎn)信號單元提供時(shí)序脈沖。
[0007]所述的偏轉(zhuǎn)信號生成單元包括長邊計(jì)數(shù)模塊、二進(jìn)制系數(shù)乘法器和X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)模塊，所述的長邊計(jì)數(shù)模塊用于在矢量執(zhí)行脈沖有效期間將矢量的長邊值預(yù)置到長邊計(jì)數(shù)器，所述的二進(jìn)制系數(shù)乘法器用于將一筆矢量轉(zhuǎn)化成需要書寫的脈沖個(gè)數(shù)，所述的X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)模塊用于根據(jù)輸出矢量書寫的當(dāng)前坐標(biāo)。
[0008]所述的輝亮信號生成單元用于輝亮信號的產(chǎn)生模塊和輝亮延時(shí)模塊，所述的輝亮延時(shí)模塊包括整體后移和后沿?cái)U(kuò)展兩部分，整體后移為將輝亮信號向后推移，后沿?cái)U(kuò)展為將輝亮信號的后沿向后推移，延長輝亮信號有效電平的寬度。
[0009]所述的矢量字符發(fā)生器還包括與輝亮生成單元控制連接的窗口控制單元和閉塞區(qū)控制單元，所述的窗口控制單元窗口坐標(biāo)輸入和坐標(biāo)比較模塊，用于控制輝亮信號將窗口外的所有筆劃消隱，所述的閉塞區(qū)控制單元包括閉塞區(qū)坐標(biāo)輸入和坐標(biāo)比較模塊，用于控制輝亮信號將閉塞區(qū)內(nèi)的所有筆劃消隱。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過在FPGA或者CPLD上架構(gòu)矢量字符發(fā)生器，該矢量字符發(fā)生器基于間接式原理，采用模塊化的設(shè)計(jì)，包括指令接收單元、指令譯碼單元、延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元，指令接收單元將接收到的筆劃矢量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線分別與延時(shí)單元、譯碼指令單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元的輸入端相連，同時(shí)將筆劃矢量數(shù)據(jù)經(jīng)指令譯碼單元譯碼后通過控制線分別與延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元相連，以實(shí)現(xiàn)矢量字符的產(chǎn)生。本發(fā)明的矢量字符發(fā)生器具有較強(qiáng)的靈活度和擴(kuò)展性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是基本筆劃矢量構(gòu)成結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖2是本發(fā)明基于FPGA的矢量發(fā)生器的架構(gòu)圖；
[0013]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的FPGA的矢量發(fā)生器的架構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0015]一個(gè)符號及完整的畫面均是由若干筆劃矢量構(gòu)成，矢量發(fā)生器就是產(chǎn)生這些筆劃矢量的單元。矢量發(fā)生器根據(jù)筆劃矢量指令，按一定的點(diǎn)時(shí)鐘連續(xù)輸出一個(gè)筆劃矢量的X、Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)及亮暗信息。如圖1中矢量AB，其矢量指令表示為長邊位移量和tgd，其中，在X和Y兩個(gè)方向上位移量較大者為長邊,矢量與長邊的夾角為α, α <45°。
[0016]本發(fā)明根據(jù)上述采用間接式原理的筆劃矢量發(fā)生器為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)施，如圖2所示，矢量發(fā)生器核IP模塊包括包括指令接收單元、指令譯碼單元、延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元，指令接收單元用于接收筆劃矢量數(shù)據(jù)，指令接收單元的輸出端通過數(shù)據(jù)線分別與延時(shí)單元、譯碼指令單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元的輸入端相連，指令接收單元經(jīng)指令譯碼單元譯碼后通過控制線分別與延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元相連。進(jìn)一步的，為了提高矢量字符發(fā)生器筆劃字符書寫效率，矢量字符發(fā)生器還包括時(shí)序控制單元和HUD忙處理單元，HUD忙處理單元接收CRT顯示驅(qū)動電路生成的HUD忙信號，HUD忙處理單元的輸出端與時(shí)序控制單元的輸入端相連，時(shí)序控制單元的輸出端與偏轉(zhuǎn)信號生成單元相連，用于為HUD忙處理單元和偏轉(zhuǎn)信號單元提供時(shí)序脈沖。
[0017]實(shí)施例一
[0018]本實(shí)施例中的基于FPGA的矢量字符發(fā)生器架構(gòu)如圖3所示，包括指令接收單元、指令譯碼單元、延時(shí)單元、時(shí)序控制單元、HUD忙信號處理單元、長邊計(jì)數(shù)單元、二進(jìn)制系數(shù)乘法器、X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)單元、X、Y坐標(biāo)輸出單元、輝亮控制單元、窗口控制單元和閉塞區(qū)控制單元。
[0019]指令接收單元用于負(fù)責(zé)接收處理器送來的筆劃矢量數(shù)據(jù)后經(jīng)指令譯碼單元解析，指令接收單元由兩級緩存組成，交互式與主處理器之間進(jìn)行通信，以流水線格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
[0020]指令譯碼單元用于負(fù)責(zé)解析指令格式，產(chǎn)生各種指令執(zhí)行脈沖，產(chǎn)生的指令執(zhí)行脈沖包括:置點(diǎn)、矢量、延時(shí)、輝亮延時(shí)、窗口左上角坐標(biāo)、窗口右下角坐標(biāo)、閉塞區(qū)左上角坐標(biāo)、閉塞區(qū)右下角坐標(biāo)、偷線行數(shù)、顯示模式和畫面結(jié)束。
[0021]延時(shí)單元用于置點(diǎn)后的延時(shí)，延時(shí)期間矢量發(fā)生器不做其它操作，延時(shí)計(jì)數(shù)器為11位減法計(jì)數(shù)器，一個(gè)延時(shí)周期為一個(gè)字符時(shí)鐘周期。
[0022]時(shí)序控制單元為執(zhí)行矢量書寫的HUD忙處理單元、長邊計(jì)數(shù)單元、二進(jìn)制系數(shù)乘法器、X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)單元、X、Y坐標(biāo)輸出單元提供時(shí)序脈沖，各時(shí)序脈沖之間保持一定的同步關(guān)系。
[0023]HUD忙處理單元為了配合符號發(fā)生器置點(diǎn)操作結(jié)束后，后級的CRT顯示驅(qū)動電路不能立即控制電子束到達(dá)指定的位置，而需要一定的延遲時(shí)間來設(shè)計(jì)的，其主要目的是既要置點(diǎn)到位，避免后續(xù)字符變形，又不浪費(fèi)書寫時(shí)間，使得符號發(fā)生器與顯示驅(qū)動電路之間交互聯(lián)系。
[0024]長邊計(jì)數(shù)單元用于負(fù)責(zé)矢量執(zhí)行脈沖低電平有效期間將矢量的長邊值預(yù)置到長邊計(jì)數(shù)器。長邊計(jì)數(shù)器以計(jì)數(shù)時(shí)鐘進(jìn)行減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器每減I相當(dāng)于書寫一點(diǎn)。
[0025]二進(jìn)制系數(shù)乘法器是矢量發(fā)生器的關(guān)鍵單元，它負(fù)責(zé)將一筆矢量轉(zhuǎn)化成需要書寫的脈沖個(gè)數(shù)，乘法器輸入12位二進(jìn)制比率系數(shù)L、K、J、1、H、G、F、E、D、C、B、A。其輸出頻率為 fout。

Μ.f]
[0026]-f-
fout- 128
[0027]式中M=LX211 + KX210 + JX29 + I X28 + HX27 + GX26 + FX25 + EX24 +DX23 + CX22 + BX21 + AX20
[0028]12位二進(jìn)制比率系數(shù)的計(jì)算方法為tga X4095。乘法器的輸出脈沖即為短邊的書寫脈沖。
[0029]X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)單元為2個(gè)獨(dú)立的11位雙向計(jì)數(shù)器，根據(jù)矢量輸出指令的bit值(“O”表示增，“I”表示減)來確定是加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)。X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)器的輸出值代表矢量書寫的當(dāng)前坐標(biāo)，送往X、Y坐標(biāo)輸出單元10。
[0030]X、Y坐標(biāo)輸出單元為2個(gè)獨(dú)立的11位鎖存器，其作用是將2個(gè)11位的X、Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)同時(shí)鎖存，以供后級D/Α轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換。
[0031]輝亮控制單元包括輝亮信號的產(chǎn)生、輝亮延時(shí)及窗口、閉塞區(qū)的輝亮控制，輝亮信號的產(chǎn)生取決于矢量輸出命令的bit和矢量使能信號Q。當(dāng)Q為高電平，bit為“ I”時(shí)，輝亮信號為“I”(對應(yīng)筆劃為亮筆劃)，否則為“O”(暗筆劃或非書寫時(shí)間)。
[0032]輝亮延時(shí)邏輯是為配合后級CRT顯示驅(qū)動電路對X、Y偏轉(zhuǎn)信號的慢速響應(yīng)(相對于輝亮信號)而設(shè)計(jì)的，分整體后移和后沿?cái)U(kuò)展兩部分功能。整體后移即將輝亮信號向后推移，后沿?cái)U(kuò)展即將輝亮信號的后沿(下降沿)向后推移，延長輝亮信號有效電平的寬度，通過多級延時(shí)邏輯可以自由編寫延時(shí)時(shí)間。
[0033]窗口、閉塞區(qū)的輝亮控制邏輯取決于窗口、閉塞區(qū)控制單元輸出的窗口、閉塞區(qū)開閉信號和坐標(biāo)比較結(jié)果。當(dāng)一個(gè)窗口開啟后，其后跟隨的所有筆劃坐標(biāo)落在窗口內(nèi)的顯示，坐標(biāo)落在窗口外的消隱。當(dāng)一個(gè)閉塞區(qū)開啟后，其后跟隨的所有字符坐標(biāo)落在閉塞區(qū)內(nèi)的消隱，坐標(biāo)落在閉塞區(qū)外的顯示。
[0034]窗口控制單元包括窗口坐標(biāo)輸入和坐標(biāo)比較模塊，坐標(biāo)輸入為雙字指令:窗口左上角坐標(biāo)、窗口右下角坐標(biāo)以、窗口編號及開關(guān)信息。來自Χ、γ坐標(biāo)計(jì)數(shù)單元的矢量Χ、γ坐標(biāo)數(shù)據(jù)在窗口控制單元與開啟的窗口坐標(biāo)進(jìn)行比較，輸出消隱控制信號winp，“O”表示X、Y坐標(biāo)在窗口內(nèi)，“I”表示X、Y坐標(biāo)在窗口外。winp及窗口開閉信息wine送往輝亮控制單元，控制輝亮信號將窗口外的所有筆劃消隱。
[0035]閉塞區(qū)控制單元包括閉塞區(qū)坐標(biāo)輸入和坐標(biāo)比較模塊，坐標(biāo)輸入為雙字指令:閉塞區(qū)左上角坐標(biāo)、閉塞區(qū)右下角坐標(biāo)、閉塞區(qū)編號及開關(guān)信息。來自X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)單元的矢量X、Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)在閉塞區(qū)控制單元與開啟的閉塞區(qū)坐標(biāo)進(jìn)行比較，輸出消隱控制信號cutp，“0”表示X、Y坐標(biāo)在閉塞區(qū)內(nèi)，“I”表示X、Y坐標(biāo)在閉塞區(qū)外。cutp及閉塞區(qū)開閉信息cutc送往輝亮控制單元，控制輝亮信號將閉塞區(qū)內(nèi)的所有筆劃消隱。
【權(quán)利要求】
1.一種基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，其特征在于，該矢量字符發(fā)生器邏輯架構(gòu)基于FPGA或者CPLD硬件平臺實(shí)現(xiàn)，采用間接式工作原理，包括指令接收單元、指令譯碼單元、延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元，指令接收單元用于接收筆劃矢量數(shù)據(jù)，指令接收單元的輸出端通過數(shù)據(jù)線分別與延時(shí)單元、譯碼指令單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元的輸入端相連，指令接收單元經(jīng)指令譯碼單元譯碼后通過控制線分別與延時(shí)單元、偏轉(zhuǎn)信號生成單元和輝亮信號生成單元相連，所述的指令譯碼單元用于將指令接收單元接收的筆劃矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行解析產(chǎn)生各指令執(zhí)行脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，其特征在于，所述的矢量字符發(fā)生器還包括時(shí)序控制單元和HUD忙處理單元，HUD忙處理單元接收CRT顯示驅(qū)動電路生成的HUD忙信號，HUD忙處理單元的輸出端與時(shí)序控制單元的輸入端相連，時(shí)序控制單元的輸出端與偏轉(zhuǎn)信號生成單元相連，用于為HUD忙處理單元和偏轉(zhuǎn)信號單元提供時(shí)序脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，其特征在于，所述的偏轉(zhuǎn)信號生成單元包括長邊計(jì)數(shù)模塊、二進(jìn)制系數(shù)乘法器和X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)模塊，所述的長邊計(jì)數(shù)模塊用于在矢量執(zhí)行脈沖有效期間將矢量的長邊值預(yù)置到長邊計(jì)數(shù)器，所述的二進(jìn)制系數(shù)乘法器用于將一筆矢量轉(zhuǎn)化成需要書寫的脈沖個(gè)數(shù)，所述的X、Y坐標(biāo)計(jì)數(shù)模塊用于根據(jù)輸出矢量書寫的當(dāng)前坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，其特征在于，所述的輝亮信號生成單元用于輝亮信號的產(chǎn)生模塊和輝亮延時(shí)模塊，所述的輝亮延時(shí)模塊包括整體后移和后沿?cái)U(kuò)展兩部分，整體后移為將輝亮信號向后推移，后沿?cái)U(kuò)展為將輝亮信號的后沿向后推移，延長輝亮信號有效電平的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于FPGA的矢量字符發(fā)生器，其特征在于，所述的矢量字符發(fā)生器還包括與輝亮生成單元控制連接的窗口控制單元和閉塞區(qū)控制單元，所述的窗口控制單元窗口坐標(biāo)輸入和坐標(biāo)比較模塊，用于控制輝亮信號將窗口外的所有筆劃消隱，所述的閉塞區(qū)控制單元包括閉塞區(qū)坐標(biāo)輸入和坐標(biāo)比較模塊，用于控制輝亮信號將閉塞區(qū)內(nèi)的所有筆劃消隱。
【文檔編號】G09G3/20GK104299550SQ201310615621
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】李潔, 王靈剛, 武靜, 劉曉紅 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所