基于DSP與FPGA的全姿態指引儀的設計

　　3 圖形信息分層處理與顯示技術

　　3．1 DSP畫面初始化圖形分層

　　圖形區域主要分為三種類型：一是背景區域，數據量大，但在圖形變化過程中不隨參數變化而改變；二是填充區域，數據量大，并且在圖形變化過程中隨著參數變化而不斷改變；三是動態的字符與刻度信息，數據量小頻繁變化又不同于填充區域。根據圖形的特性，系統上電后首先進行畫面的初始化，將圖形分為背景層、填充層和動態字符層，背景層包括不隨參數改變的背景、刻度和字符等，填充層即天地球區域，動態字符層包括動態字符和直線區域。區域填充過程對動態字符層的處理和背景層相同，因而將該層和背景層構成的區域稱為非填充區域。圖形的分層靠圖形區域標志位來區分，為0表示為非填充區域，為1表示為填充區域，區域標志位后跟隨著該點顏色信息。在畫面初始化中將天地球輪廓上點的坐標存為數組，以方便根據地平線的位置和角度來標記天地球填充區域的邊界。在畫面初始化后的輪廓重新生成過程中，背景層便不再改動，動態字符層信息因數據量小可每次都將改變了的部分擦除和重寫。DSP根據參數生成帶有填充區域邊界標記信息的填充層與背景層和動態字符層的疊加信息，就生成了一幅完整的圖形輪廓。圖2表示圖1(a)所示顯示畫面的分層結果，(a)、(b)和(c)分別為背景層、填充層和動態字符層。

　　3．2 天地球區域的輪廓生成

　　因為天地球的位置和形狀固定，跟隨參數變化的是其區域的顏色信息，因而輪廓生成的任務就是根據變化的參數重新標記填充區域邊界的顏色信息，以便FPGA根據邊界點的顏色信息確定區域內像素點的顏色。在DSP初始化畫面生成天地球邊界時，建立邊界數組存儲邊界點的位置以方便其顏色信息的標記。在DSP接收到一組飛行參數后，根據俯仰角和側滾角重新賦給天地球的邊界和地平線以顏色信息。這種方法可以節省大量時間以滿足系統的實時性要求。

　　3．3 天地球區域的FPGA硬件填充

　　區域填充一般可以歸為兩大類：掃描轉換和種子填充。其中邊標志填充算法和掃描線種子填充算法分別是這兩類中較為常用和高效的算法，邊標志填充算法更適合于硬件和固件實現。故選用邊標志填充算法完成區域填充，編程邏輯使用Verilog HDL實現。

　　具體思路如下：(1)DSP讀取雙口RAMl中存儲的已經由FPGAl預處理了的信號，生成一些直線、圓弧，如線段AB、弧線AC，在DSP進行圖形生成的同時，對需要填充的圖形進行邊標志的標定，并通過雙口RAM2送至SRAMl(或SRAM2)中(說明需要參照結構原理框圖)，(2)填充工作由FPGA2實現，FPGA2并行地從SRAM2(或SRAMl)讀入像素，并進行標志識別與操作，實現邊標志填充算法。算法具體描述如下：

　　(1)設立邊標志，該功能由DSP完成，是在生成天地球填充輪廓的過程中，同時給邊界和地平線做上標記，畫面除了背景色以外需要填充藍色和褐色兩種顏色(一些特殊情況，如俯仰角大于90°或者小于-90°，則只需填充藍色或褐色)。因此天地球的填充需要設立藍色邊標志和褐色邊標志。

　　(2)像素操作，該功能由FPGA2完成，由布爾狀態量確定和輸出顏色確定兩部分組成。FPGA2把已打上邊標志的圖形數據從幀存(SRAMl或SRAM2)中讀出，對每條掃描線，依從左到右的順序，逐個訪問該掃描線上的像素，對于像素具有藍色和綠色標志的，分別定義一個布爾狀態量flag_blue和flag_green來指示當前像素點的狀態，若點在需要填充的藍色(或綠色)區域內，flag_blue(或flag_green)為真，反之，若點在填充區域外，flag_blue(或flag_green)為假；每當當前被訪問的是被打上藍色邊標志edge_blue(或綠色邊標志edge_green)的像素時，fl-ag_blue(或flag_green)取反；對未打任何邊標志edge_no的像素，flag_blue(或flag_green)不變。算法確定輸出顏色時，對于所訪問的像素，根據flag_blue(flag_green)標志把相應的顏色Blue(Green)輸出顯示，否則，則直接把背景色Background輸出顯示。