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摘要：本文深入分析了某一体化智能分析仪显示系统的设计目的，并对显示系统软件和硬件工作原理进行了分析，阐述其具体的设计原理及实现方案。
关键词：透明；象素深度；颜色查找表；自动增量；清仓
中图分类号：TP23 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.03.032
0 引言
在智能测量仪器系统中，显示输出在人机交互中具有非常重要的作用，为了降低仪器成本，减小仪器的重量体积，因此在本文中的智能分析仪系统选择了LCD液晶显示器作为系统的显示输出。
在测量仪器中，显示系统是为了配合主机对测量结果进行显示输出，这是一个高效的数据处理过程，需要一个功能强劲的显示处理器来配合主机进行并行处理来提高实时系统的效率。本系统采用的TI公司的TMS34010图形系统处理器（GrahpicsSystem Processor GSP）作为显示系统处理器，在显示系统的主要设计工作上是如何解决和LCD显示器接口的问题。在显示硬件涉及中采用数字接口方案，具体电路上来说上，是将与TMS34010芯片配套系统（Color platte）中完成调色板功能的TMS34070芯片用EPLD替换掉，直接与LCD接口。
在软件上的工作主要是合理地设计显示屏幕、控制视频时序和并编写正确的软件的绘图指令，使之与现在采用的LCD的液晶显示器的640*480的分辨率相匹配。这牵涉到许多方面。包括主机对GSP寄存器初始化，对颜色查找表初始化，重新设计与GSP屏幕坐标相关的PDI指令、字符显示及设置显示视频寄存器时序使之与具体的LCD视频时序的要求相匹配等。要进行软件设计需要对显示系统的硬件有一个清楚的认识。
如上图所示GSP的系统结构框图包括3部分，主机接口、局部存储器接口及与视频刷新有关的显示器控制接口。来自数字屏幕的视频数据输出的颜色索引号经过调色板芯片TMS34070的颜色查找转换成相应的R，G，B三基色的颜色强度，并经过DAC转换成相应的颜色信号输出。在实际使用中使用EPLD代替TMS34070，去掉DAC，将颜色查找表的R、G、B数字数据直接输出到LCD。HSYNC和VSYNC都可以用原信号，数据有效（DEN）可以用视频复合消隐信号来代替。系统显示系统由16片VRAM在物理上组成一个4*4的方阵结构，数据从横方向写入，从纵方向串行输出进行屏幕刷新。在每一个VCLK周期同时输出4个象素。
在与LCD接口的显示系统中，合理地安排数字屏幕的大小和输出是十分重要的。软件实际设计中采用640*480分辨率，并使用两屏显示数据（主屏与副屏）交替显示进行显示刷新（当前绘图的屏幕和当前刷新显示输出的屏幕分开，避免绘图时清除屏幕引起的闪烁），象素深度为4，因此同屏能显示16种颜色。每一屏第一行数据为颜色查找表（LUT color lookup table）。每一个颜色查找表项控制调色板转换芯片的数据为12位，因此最多可以有4096种颜色。
本显示系统本系统理论上的最大分辨率为1024*511，实际上可以设计成两种分辨率1024*400和640*480，在使用磁偏转的显示器情况下可以采用1024*400分辨率，在使用LCD显示器的情况下采用640*480分辨率。
2 图形显示系统的软件结构
2.1 GSP复位
当系统复位后，复位使TMS34010进入初始化状态，在RESET的下降沿，HCS片选信号的输入状态决定GSP处于保持状态还是开始运行指令的两种方式之一，主机引导或自引导方式，当复位结束时HCS为低电平，为自引导方式，GSP将从地址FFFFFFEO处取出复位中断向量，开始运行它的复位服务程序。当复位结束时HCS为高电平，为主机引导方式，在主机清除GSP的HSTCTRL寄存器中的HLT位，GSP都处于暂停状态，此时，主机将从GSP的主机接口利用主机接口寄存器的自动增量特性快速装入GSP的程序代码和数据。然后置入GSP的复位中断向量，最后将HSTCTRL寄存器中的HLT位置0，使GSP开始运行复位程序。
2.2 GSP与主机的通讯
主机从GSP主机接口写入的不只是GSP的程序和初始化数据，还有与GSP的通讯的PDI（picture describle instruction图形描述指令）指令，这些PDI指令被写入在FFF00000-FFF80000的32K字的区内，这是主机与GSP的通讯数据区。GSP的主程序是一个解释程序，它顺序从通讯区取出PDI指令，并对其进行解释，然后刷新屏幕。GSP初始状态时，PDI指令的取指指针为FFF00000，在本系统中实现的PDI指令有11条，其中只有JUMP或END指令能改变GSP的PDI指令的取指指针（见下节）。
GSP的软件结构决定了GSP的通讯区的高度结构化，这种结构由主机来完成。在分析仪中，显示的图形和字符信息包括提示信息、激活功能信息、测量轨迹A、测量轨迹B、菜单1、菜单2，等，这些显示信息在通讯区中对应的数据结构我们都暂把它称为信息区，在通讯区中，每一个信息区在通讯区中起始地址都是固定的，它们的PDI指令数据结构都可以用图l的结构来描述，整个GSP通讯区的数据结构可以用图2来描述。
每一个信息区由一条NOP指令、信息区显示主体和一条JUMP指令组成。
·在通讯区中，各信息区的起始位置是固定的，一个信息区到下一个信息区之间的空间实际上是该信息区所能存放显示信息的PDI指令的最大空间，主机必须合理安排各个信息区间保留区间的长度，以免发生信息区主体显示时发生空间不够的情况。
·每一个信息区的最后一条PDI指令为JUMP指令，跳转到下一个要显示的信息区通过这些JUMP指令，各个信息区组成一个链式结构，略过了无效的PDI指令，提高了GSP解释过程的效率。
·如果一个信息区显示的信息需要屏蔽，可以将信息区的头一条NOP指令写入一条JUMP指令，跳转到下一个要显示的信息区即可。如果一个信息显示区需要更新也要先将该信息区加以屏蔽，更新完后在将其头一条PDI指令更改回NOP指令。
·GSP通讯区的最后一条PDI指令必须为一条END指令，以保证GSP解释过程的循环进行，END指令其他功能见下节。
参考文献
[1]TMS34010 User。s Guide，Texas Instruments Inc，1988
[2]《TMS34010与主机双向通讯的实现》，现代电子技，2002.9
关键词：透明；象素深度；颜色查找表；自动增量；清仓
中图分类号：TP23 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.03.032
0 引言
在智能测量仪器系统中，显示输出在人机交互中具有非常重要的作用，为了降低仪器成本，减小仪器的重量体积，因此在本文中的智能分析仪系统选择了LCD液晶显示器作为系统的显示输出。
在测量仪器中，显示系统是为了配合主机对测量结果进行显示输出，这是一个高效的数据处理过程，需要一个功能强劲的显示处理器来配合主机进行并行处理来提高实时系统的效率。本系统采用的TI公司的TMS34010图形系统处理器（GrahpicsSystem Processor GSP）作为显示系统处理器，在显示系统的主要设计工作上是如何解决和LCD显示器接口的问题。在显示硬件涉及中采用数字接口方案，具体电路上来说上，是将与TMS34010芯片配套系统（Color platte）中完成调色板功能的TMS34070芯片用EPLD替换掉，直接与LCD接口。
在软件上的工作主要是合理地设计显示屏幕、控制视频时序和并编写正确的软件的绘图指令，使之与现在采用的LCD的液晶显示器的640*480的分辨率相匹配。这牵涉到许多方面。包括主机对GSP寄存器初始化，对颜色查找表初始化，重新设计与GSP屏幕坐标相关的PDI指令、字符显示及设置显示视频寄存器时序使之与具体的LCD视频时序的要求相匹配等。要进行软件设计需要对显示系统的硬件有一个清楚的认识。
如上图所示GSP的系统结构框图包括3部分，主机接口、局部存储器接口及与视频刷新有关的显示器控制接口。来自数字屏幕的视频数据输出的颜色索引号经过调色板芯片TMS34070的颜色查找转换成相应的R，G，B三基色的颜色强度，并经过DAC转换成相应的颜色信号输出。在实际使用中使用EPLD代替TMS34070，去掉DAC，将颜色查找表的R、G、B数字数据直接输出到LCD。HSYNC和VSYNC都可以用原信号，数据有效（DEN）可以用视频复合消隐信号来代替。系统显示系统由16片VRAM在物理上组成一个4*4的方阵结构，数据从横方向写入，从纵方向串行输出进行屏幕刷新。在每一个VCLK周期同时输出4个象素。
在与LCD接口的显示系统中，合理地安排数字屏幕的大小和输出是十分重要的。软件实际设计中采用640*480分辨率，并使用两屏显示数据（主屏与副屏）交替显示进行显示刷新（当前绘图的屏幕和当前刷新显示输出的屏幕分开，避免绘图时清除屏幕引起的闪烁），象素深度为4，因此同屏能显示16种颜色。每一屏第一行数据为颜色查找表（LUT color lookup table）。每一个颜色查找表项控制调色板转换芯片的数据为12位，因此最多可以有4096种颜色。
本显示系统本系统理论上的最大分辨率为1024*511，实际上可以设计成两种分辨率1024*400和640*480，在使用磁偏转的显示器情况下可以采用1024*400分辨率，在使用LCD显示器的情况下采用640*480分辨率。
2 图形显示系统的软件结构
2.1 GSP复位
当系统复位后，复位使TMS34010进入初始化状态，在RESET的下降沿，HCS片选信号的输入状态决定GSP处于保持状态还是开始运行指令的两种方式之一，主机引导或自引导方式，当复位结束时HCS为低电平，为自引导方式，GSP将从地址FFFFFFEO处取出复位中断向量，开始运行它的复位服务程序。当复位结束时HCS为高电平，为主机引导方式，在主机清除GSP的HSTCTRL寄存器中的HLT位，GSP都处于暂停状态，此时，主机将从GSP的主机接口利用主机接口寄存器的自动增量特性快速装入GSP的程序代码和数据。然后置入GSP的复位中断向量，最后将HSTCTRL寄存器中的HLT位置0，使GSP开始运行复位程序。
2.2 GSP与主机的通讯
主机从GSP主机接口写入的不只是GSP的程序和初始化数据，还有与GSP的通讯的PDI（picture describle instruction图形描述指令）指令，这些PDI指令被写入在FFF00000-FFF80000的32K字的区内，这是主机与GSP的通讯数据区。GSP的主程序是一个解释程序，它顺序从通讯区取出PDI指令，并对其进行解释，然后刷新屏幕。GSP初始状态时，PDI指令的取指指针为FFF00000，在本系统中实现的PDI指令有11条，其中只有JUMP或END指令能改变GSP的PDI指令的取指指针（见下节）。
GSP的软件结构决定了GSP的通讯区的高度结构化，这种结构由主机来完成。在分析仪中，显示的图形和字符信息包括提示信息、激活功能信息、测量轨迹A、测量轨迹B、菜单1、菜单2，等，这些显示信息在通讯区中对应的数据结构我们都暂把它称为信息区，在通讯区中，每一个信息区在通讯区中起始地址都是固定的，它们的PDI指令数据结构都可以用图l的结构来描述，整个GSP通讯区的数据结构可以用图2来描述。
每一个信息区由一条NOP指令、信息区显示主体和一条JUMP指令组成。
·在通讯区中，各信息区的起始位置是固定的，一个信息区到下一个信息区之间的空间实际上是该信息区所能存放显示信息的PDI指令的最大空间，主机必须合理安排各个信息区间保留区间的长度，以免发生信息区主体显示时发生空间不够的情况。
·每一个信息区的最后一条PDI指令为JUMP指令，跳转到下一个要显示的信息区通过这些JUMP指令，各个信息区组成一个链式结构，略过了无效的PDI指令，提高了GSP解释过程的效率。
·如果一个信息区显示的信息需要屏蔽，可以将信息区的头一条NOP指令写入一条JUMP指令，跳转到下一个要显示的信息区即可。如果一个信息显示区需要更新也要先将该信息区加以屏蔽，更新完后在将其头一条PDI指令更改回NOP指令。
·GSP通讯区的最后一条PDI指令必须为一条END指令，以保证GSP解释过程的循环进行，END指令其他功能见下节。
参考文献
[1]TMS34010 User。s Guide，Texas Instruments Inc，1988
[2]《TMS34010与主机双向通讯的实现》，现代电子技，2002.9