新型机载嵌入式显示单元的设计与实现

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1、第4l卷第6期航空汁算技术V01．41No．62011年11月AeronauticalComputingTechniqueNov．201I新型机载嵌入式显示单元的设计与实现谢建春，杨敬宝，李翠娟(中国航空计算技术研究所。陕西西安710068)摘要：设计并实现了一种新型机栽嵌入式显示单元，主要完成图形生成、视频接收、视频格式转换、视频叠加厦输出等功能。，在详细分析显示单元的功能组成与系统结构基础上．描述了基本的硬件设计与主要器件选用情况．并给出视频格式转换与视频叠加算法的设计，以厦实验结果。关键词：机栽嵌入式；

2、视频转换；视频叠加；FPGA中图分类号：V247文献标识码：A文章编号：1671．654X(201I)06．0109—03DesignofaNewAvionicEmbeddedDisplayModuleXIEJian-chun，YANGJing—bao，LICui-jaan(AeronauticalComputingTechniqueResearchInstitute．X／’Ⅱn710068，China)Abstract：Thispaperproposeanovelavionicsembeddeddispla

3、ymodulebasedonFPGA．Itsmainfunc—tionincludesgraphicsgenerate，videodecode，videoformattransform．videooverplay，videoencode，ete．Afterthedetailedanalysisofsystemfunctionandstructureofthismodule，thedesignofhardwareandchoseofelectronicequipmentwasdescribed．Thealgor

4、ithmofvideoformattransformandvideooverplayandtestresultsalsobesiven．Keywords：avionicembedded；videoformattransform；videooverplay；FPGA引言现代航空电子技术的发展对机载综合显示处理的需求日益增强，现代机载显示单元不仅显示传统的飞机姿态、高度、大气数据等态势信息，同时要求能够对机载各种传感器获取的数据进行实时处理并显示，并且因为88工作在机载嵌入式环境中，所以显示处理单元的综合性能还要

5、兼顾功率、散热、加固等工程化因素“。在某型号机载嵌入式Smart综合显示器中，需要显示单元不仅具备三维图形处理及加速功能，同时能对各种视频输入信号与内部图形显示信号进行综合处理，最后将处理结果用不同种类的视频信号同时输出。1显示单元功能组成与系统结构显示单元的主要功能包括图形生成、视频接收、视频叠加与切换、视频输出等，具体如图1所示。1)图形生成：支持OpenGL，图形最大分辨率1024x768；RCB凰1显示单元功能组成2)视频接收：接收并解码l路VGA视频信号与l路PAL—D视频信号，VGA视频晟大分辨率

6、为XGA(1024x768)‘2j；3)视频叠加与切换：将图形信号与VGA或者队L—D信号进行叠加．井能任意选择l路叠加信号作为输出；4)视频输出：将叠加后的信号编码为LVDS视频格式或者VGA视频．输出最大分辨率均为XGA；收稿日期：20iJ一06—06修订日期：201I一07—28基金项且：航空科学摹金项目资助(20101996009)作者简介：谢建春(1978一)．男．江两南康人．丁程师．博i：．主要研究方向为计算机视觉‘j机载嗣彤蹦像处理技术。航空计算技术第4l卷第6期5)差分转换：将接收的差分VGA

7、视频信号与差分PAL—D视频信号转换为单端信号，将VGA编码器输出的单端信号转换为差分VGA信号；6)电源转换：将外部输入的5V供电转换为1．2V、1．5V、1．8V等，提供给模块内的不同器件使悄。2硬件设计与器件选用考虑到嵌入式显示单元完全工作在机载环境下，在硬件设计及选用器件时，必然要求核心处理器件具备高性能、低功耗、抗恶劣环境等特点。本设计的核心器件包括图形处理器、视频编解码器件、大规模可编程逻辑器件、存储器件以及运算放大器件等。2．1图形处理器图形处理器作为显示单元的核心器件之一，需要在满足低功耗条件

8、下，具备高性能的图形计算及显示处理能力。本设计选用ATI公司的M9图形处理芯片，它是ATI公司针对新一代低功耗多媒体系统而设计的高性能图形处理芯片。M9支持2D／3D硬件加速，OpenGL图形接口标准，内建多条并行图形处理流水线，并采用多芯片封装技术。M9芯片的主要性能如下：1)GPU的主频为250MHz；2)支持图形硬件加速，支持2D／3D硬件加速，硬件支持OpenGL图形接口标准；3)集成了四片