【摘 要】
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显示系统为工业应用与控制提供了良好的人机交互界面,并被广泛应用于电子产品设计、仪表设备信息显示、机械自动化等领域。随着显示产业发展,FPGA厂商也不断在芯片内部集成更多资源满足市场需要,使其成为显示系统中的控制器。本文对显示系统进行研究,在国产FPGA GW1NSR系列开发板上,搭建了采用局部刷新算法进行图像数据存储的显示系统,实现了对图像数据快速高效存储的功能。本文的主要研究内容如下:（1）搭建
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显示系统为工业应用与控制提供了良好的人机交互界面,并被广泛应用于电子产品设计、仪表设备信息显示、机械自动化等领域。随着显示产业发展,FPGA厂商也不断在芯片内部集成更多资源满足市场需要,使其成为显示系统中的控制器。本文对显示系统进行研究,在国产FPGA GW1NSR系列开发板上,搭建了采用局部刷新算法进行图像数据存储的显示系统,实现了对图像数据快速高效存储的功能。本文的主要研究内容如下:（1）搭建基于“MCU+FPGA”的显示系统硬件平台。通过对比不同MCU的性能与特点,采用具有低功耗、小体积且具有无线蓝牙通信模块的芯片ESP32作为图像数据无线接收端,根据SPI协议将图像数据发送给FPGA。（2）设计显示系统基本模块。根据MCU与FPGA芯片数据手册,针对本次产品需求设计了外围电路,同时设计并验证了FPGA端的数据采集与发送模块,确保显示系统的数据输入与数据输出正常,直观的观察显示效果,方便后续数据处理模块的设计与验证。（3）提出并设计了一种新型图像数据存储算法。传统的显示控制器在图像处理方面多采用“乒乓操作”的方式,本次设计提出了一种图像数据局部刷新的算法,要求主端每次仅发送更改区域的数据,取代每次发送整帧画面区域的数据,极大减小了MCU的功耗与发送数据时长,并采用内嵌的新型高速低功耗存储器Hyper RAM取代外挂多片存储器。（4）对设计完成的显示系统产品进行测试与分析。对测试过程中遇到的其他问题进行分析,解决了图像抖动与噪点问题,通过计算图像数据存取时长规定两帧不同图像直接发送间隔,确保图像质量。与未采用局部刷新算法的显示系统进行效果对比,得出采用该算法显示帧率更高、刷新速度更快的特点,验证了在大尺寸、高分辨率屏幕上显示的可行性。
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