- 基于Zynq的图形生成电路的软硬件设计

４　实验与对比

４．１　实验过程

在实验验证阶段,分别采用自主开发的Zynq图形生成模块和DSP图形生成模块作为实验和比较对象.其中,Zynq 图形生成模块采用的Zynq器件型号为XC７Z０２０,集成的ARM 处理器频率为６６７MHz,采用的DDR３SDRAM 器件型号为MICRO公司的MT４１J１２８M１６,时钟频率设置为５３３MHz.DSP图形生成模块采用的DSP器件型号为AD 公司TigerSHARC 系列的TS２０１,主频设置为５２０MHz。

为了全面验证Zynq平台的图形生成性能,本文针对几种常规分辨率机载显示器,对两种平台的图形生成时间和帧率分别进行对比测试.机载显示器常规分辨率有６４０×４８０、６００×６００、１０２４×７６８等几种,每种分辨率下具体图形生成时间和帧率与图形内容和复杂度有关,本文选取常用的典型图形作为测试对象,每幅图形均包含了直线、圆弧、矩形、字符、数字、符号等内容,如图７所示。

图７　测试图形

以１０２４×７６８ 分辨率的EFIS 画面为例,Zynq平台实时生成图形数据并送至外部监视器显示的示意图如图８所示.

图８　Zynq平台１０２４×７６８分辨率图形生成示例

４．２　实验结果

针对３种分辨率典型图形画面,Zynq平台和DSP平台图形生成时间和帧率对比分别如图９和图１０所示.

图９　图形生成时间对比

图１０　图形生成帧率对比

图形生成时间包括图形算法运算时间和图形数据写帧存时间.在进行图形运算处理时,针对Zynq平台的特点采取了一系列的优化算法,图形运算时间小于DSP平台.另外,Zynq平台采用的是DDR３SDRAM 帧存,操作速率远高于DSP平台采用的SRAM 帧存,因此写帧存时间远小于DSP平台.由图９和图１０可见,在绘制分辨率相同的同一图形时,Zynq平台图形生成时间均小于DSP平台,帧率均高于DSP平台.在绘制多种分辨率图形画面,Zynq平台帧率均超越６０ Hz,满足了机载显示器的实时显示要求。

５　结论

针对机载液晶显示器低功耗、小型化的应用需求,提出了一种基于Zynq的图形生成电路.运用Zynq器件集成的ARM CortexＧA９内核作为核心绘图部件,外部高速DDR３存储器作为图形帧存,对帧存采取三缓冲机制进行数据缓冲处理,配合可编程逻辑资源,可完成多种分辨率图形的实时生成.对Zynq平台和DSP平台在多种分辨率下典型画面的图形生成时间和帧率进行了对比测试,测试结果表明,Zynq平台性能优于DSP平台.在生成１０２４×７６８分辨率的EFIS图形画面时,Zynq平台图形帧率可达７４fps,满足机载显示器实时显示需求。