嵌入式二维图形硬件加速引擎研究与设计

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1、学校代号分类号10532TN4学密号级S10073013不保密硕士学位论文嵌入式二维图形硬件加速引擎研究与设计学位申请人姓名谢周标培养单位物理与微电子科学学院导师姓名及职称万青教授学研科究专方业向电子科学与技术集成电路设计论文提交日期2013年9月20日学校代号：10532学密号：S10073013级：不保密湖南大学硕士学位论文嵌入式二维图形硬件加速引擎研究与设计学位申请人姓名：导师姓名及职称：谢周标万青教授培专养业单名位：称：物理与微电子科学学院电子科学与技术论文提交日期：论文答辩日期：答辩委员会主席：2013年09月20日2013年09月29日

2、颜永红教授Researchanddesignofanembedded2DgraphicsorientedhardwareacceleratingenginebyXIEZhoubiaoB.E.(HunanUniversity)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinElectronicsScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANQingSepte

3、mber,2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或

4、扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：导师签名：日期：日期：年年月月日日I嵌入式二维图形硬件加速引擎研究与设计摘要在航空、航海、武器装备、医疗仪器、测量设备、移动通信等多个领域的嵌入式系统中，图形显示大多以二维图形为主。显示系统对图形显示的分辨率、实时性、图形质量、画面真实感、系统功耗等都有较高的要求。因此研究实现一款面向嵌入式二维图形显示的功能齐全、性能卓越的硬件加速器具有十分重要的意义和价值。基于对现有嵌入式二维图形加速器的分析研究，课题开发了一款二维图形加速功能完

5、善、性能良好的嵌入式二维图形硬件加速引擎。在课题设计实现过程中，所做的主要研究及创新性工作有：(1)回顾了图形加速技术和图形处理器的发展历史；分析了嵌入式图形加速技术的国内外发展现状；阐述了课题研究的意义。(2)定义了一款嵌入式二维图形硬件加速引擎的总体结构，并根据系统功能进行模块划分。(3)采用“自顶向下”的方法完成系统整体设计。内部模块采用流水线设计以加快系统工作速度。深入研究了二维图形处理算法，选取或提出合适的算法实现相应的功能。改进了椭圆中点算法，将原算法中的浮点数处理转为整数处理以便与硬件实现；将算法的像素点输出改进为水平线段输出以提高输出效率。二维图形的处理都采用水平线段填充的思

6、想以提高数据处理效率。(4)在加速引擎中引入了专用图形数据Cache作为引擎与DDR2存储器的数据交互通道，避免引擎对存储器进行频繁而琐碎的访问，可以有效地提高数据访问效率和系统工作速度。(5)完成了硬件设计的功能仿真、FPGA验证及性能评估。仿真和验证结果表明，该嵌入式二维图形硬件加速引擎的工作时钟可以达到100MHz以上；能够快速有效地完成各种预期功能，性能优良；平均绘图速度为软件绘图的16至20倍，显著地提高了嵌入式图形显示系统的速度。关键词：二维图形处理；硬件加速；椭圆；BitBLT操作；CacheII硕士学位论文AbstractGraphicsdisplayiswidelyappl

7、iedintheembeddedsystemsinthefieldsofaviation,navigation,weaponequipments,medicalinstruments,measuringdevices,mobilecommunications,etc.,inwhich,the2Dgraphicsarethemajordisplaycontent.Displaysystemhasstrictre