一种基于嵌入式处理器PowerPC7447的显示平台设计方案

要注意的是模块上电时，FPGA要配置，在配置过程中应保证其他功能块仍处于复位状态，在设计时把FPGA加载是否完成的信号接到复位芯片的手动复位输入端以保证FPGA加载完成，同时可通过手动复位对模块进行复位。

2.2 图形加速模块的设计

图形显示中显示速度和图形质量是关键问题，实时的图形生成系统对处理器的运算速度要求很高，提高系统处理速度有两种方法：采用多处理器并行系统或采用硬件协处理器作为图形加速引擎。显示平台采用了硬件协处理器的概念。图形处理器采用ATI公司的M9，它是ATI公司针对新一代低功耗多媒体系统而设计的高图形处理芯片，支持2D/3D硬件加速，硬件支持OpenGL图形接口标准，内建多条并行图形处理流水线，采用多芯片封装技术，内部集成64MByte的DDR显存。M9图形硬件加速性能极高，功耗较低，它主要具有以下特性：

(1)GPU的主频为250MHZ，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;

(2)芯片集成了四片DDR显存，显存容量共64MByte，位宽128位，时钟频率200MHZ;

(3)显示外部接口支持LVDS、DVI、VGA、TV和并行LCD，分辨率支持800×600，1024×768，刷新频率支持60Hz，像素点时钟支持65MHz;

(4)提供PCI接口，支持PCI2.2，支持32位总线宽度，33M/66M总线频率，支持3.3V总线信号环境。

M9显示芯片提供两路独立的显示输出通路，支持1路LVDS视频和1路XGA视频信号输出，可以满足需求。硬件上支持三维图形加速，软件上支持GUI驱动接口。

2.2.1 接口模块

接口模块内各种I/O接口由模块内的DSP处理器进行管理。接口模块通过双口存储器与CPU模块交换命令及数据。

3 软件设计与实现

显示平台软件的组成如图3所示。

可视化系统的软件由应用软件、系统软件和维护支持软件组成。应用软件实现地图导航、近地告警、进近着陆、地图漫游、数据管理和自检等功能。系统软件包括引导程序、操作系统、设备驱动程序和BIT程序。维护支持软件包括集成开发环境(IDE)、烧录和固化的在线编程等。

3.1 系统软件

系统软件用于支持可靠、方便地运行;开发、调试应用程序。系统软件包括引导程序操作系统、设备驱动程序和BIT测试程序。

3.1.1 引导程序

硬件系统上电后首先执行引导程序，引导程序根据离散量的状态进入不同的分支：地面调试、地面维护(数据加载)和空中运行。

3.1.2 操作系统软件

操作系统软件由以下功能模块组成：

(1)任务管理。完成应用任务的管理，是操作系统内核的核心部分。具有创建任务、删除任务、挂起任务、解挂任务、设置任务优先级等功能。

(2)时间管理。为应用系统的实时响应提供支持，保证整个系统的实时性、正确性，以提高整个嵌入式系统的实时工作能力。该模块允许应用任务设置和读取系统时间，允许应用任务睡眠一段时间或睡眠到某一时刻，完成系统计时和对任务时间片的计算。

(3)定时管理。完成系统的定时功能，在定时时间后调用相应的定时处理程序。

(4)中断管理。完成响应中断的一些必要处理，支持中断嵌套时任务堆栈和中断专用堆栈的切换。

(5)通信、同步、互斥管理。提供应用任务之间、任务与中断之间的通信、同步和互斥机制，包括：消息队列、信号量、异步信、事件、黑板、环形缓冲、标志集。

(6)存储管理。提供可变大小数据块和固定大小数据块的管理。

(7)周期任务管理。提供对周期任务的支持;实现周期任务的创建、周期等待和重启等控制功能。

(8)板级支持包(BSP)。BSP提供操作系统工作必须的硬件资源，包括时钟管理、终端管理、以太网接口管理、串口管理、Flash读写、OpenGL驱动程序和OpenGL绘图引擎驱动程序等。

3.1.3 驱动程序

驱动程序是硬件资源的驱动软件，以驱动库的形式供软件设计人员调用，包括存储器驱动、中断管理驱动、总线驱动、显卡初始化程序和OpenGL驱动程序等。

3.2 维护支持软件

维护支持软件包括：

(1)集成开发环境。为应用软件研制人员提供一个开发、调试的环境，为系统综合人员提供输入环境、系统综合的分析环境(可调度性、确定性等分析);

(2)在线编程软件。烧录和固化应用程序和系统程序的工具，实现综合显示系统的软件维护和升级功能，可以在不拆卸设备的情况下完成设备软件的升级。

4 结论和工作展望

基于PowerPC7447处理器的显示平台系统具有吞吐率高、实时性强、显示性能优的特点。其丰富的接口方便用户的应用和开发，性能及功能均能满足用户要求，并且在使用过程中稳定、可靠。显示平台的开发和实现具有非常重要的科研意义和工程应用价值。