一种基于ARM的航空图形处理系统技术方案

本发明专利技术属于计算机图形显示技术，涉及一种基于ARM的航空图形处理系统。述航空图形处理系统包括硬件部分和软件部分；其中：所述硬件部分由微处理电路、通讯电路、按键采集电路、AD转换电路组成；所述软件部分包括软件环境和软件逻辑结构。本发明专利技术在实现以前功能的基础上，提升了显示类产品的功能与性能，同时大大减少了芯片数量，减少了占用面积，降低了开发难度，缩短了项目开发周期。

An aero graphic processing system based on ARM

The invention belongs to the computer graphic display technology, and relates to an aviation graphic processing system based on ARM. The aero graphic processing system includes hardware and software parts. The hardware part is composed of micro processing circuit, communication circuit, key acquisition circuit and AD conversion circuit, and the software part includes software environment and software logic structure. On the basis of realizing the previous function, the invention improves the function and performance of the display class products, at the same time, it greatly reduces the number of chips, reduces the occupied area, reduces the difficulty of development, and shortens the development cycle of the project.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ARM的航空图形处理系统
本专利技术属于计算机图形显示技术，涉及一种基于ARM的航空图形处理系统。
技术介绍
航空图形处理系统主要应用于航空显示器或显示控制计算机，主要实现机载画面的生成显示，为飞行员综合显示：姿态、速度、高度、航向等主要飞行信息；导航地图(在数字地图上叠加航线信息、飞机预计位置和导航参数等)；着陆/着舰引导信息；气象信息；近地告警图形；发动机参数信息；综合告警、操作提示信息；机电、飞控等外系统的工作状态等信息。目前机载显示系统主要分为两种，简易功能的只支持简单图形加速功能，如填充，画点划线，拷贝等，不支持OpenGL。另一种为采用PC机上的GPU，功耗较大、体积大且操作复杂，需专门配置一个CPU驱动。视频的处理通常采用FPGA实现与外部设备输出视频进行叠加。现有的航空图形处理系统具有以下缺点：1.功耗大，功耗10W以上；2.具有老版本Vxworks5.5操作系统加较低版本的OpenGL1.1图形编程接口；3.需要增加FPGA实现视频叠加等功能；4.外形尺寸较大，约为160×180。
技术实现思路
本专利技术创造所要解决的技术问题：提供一种基于ARM的低功耗航空图形处理系统，可以提升显示类产品的功能与性能，同时大大减少芯片数量，减少占用面积，降低开发难度，缩短项目开发周期。本专利技术的技术方案是：一种基于ARM的航空图形处理系统，包括硬件部分和软件部分；其中：所述硬件部分由微处理电路、通讯电路、按键采集电路、AD转换电路组成；微处理电路主要由微处理器、复位电路、内存、flash组成。与液晶屏通过RGB视频信号相连，输出视频信号、与通讯电路交换数据与外部系统进行通讯、与按键电路IO口相连采集按键信息、与AD转换电路SPI口相，采集电压信息。微处理器采用ARM-ContexA9+GPU架构的高扩展型多核处理器，并有OpenGLES图形操作接口。通讯电路有RS422驱动电路、RS232驱动电路、ARINC429驱动电路组成，采集外部总线信息，通过本地总线传输至处理器。按键采集电路主要由按键防抖电路、IO采集电路组成，采集到按键信息传送至微处理器。AD转换电路由AD转换芯片及外围电路组成，采集模拟电压信号转换成数字量传送至微处理器。所述软件部分包括软件环境和软件逻辑结构；其中：所述软件环境包括编程语言、操作系统、图形编程接口、开发环境；其中：所述编程语言为标准C语言；所述操作系统为BSP移植Vxworks6.9；所述图形编程接口为驱动支持OpenGLES2.0图形编程接口；所述开发环境为Workbench3.3；所述软件逻辑结构由驱动程序层、用户接口层和上层应用层组成，所述驱动程序层负责完成设备的初始化任务；所述用户接口层为用户提供软件开发用到的系统API、OpenGL接口、BIT模块接口；所述上层应用层用于开发人员依据用户要求开发程序。进一步的，所述用户应用层的软件开发工具采用SCADEDisplayR16.2.1。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于ARM的航空图形处理系统，采用嵌入式ARM集成GPU作为主处理电路，硬件电路进行了优化设计，在实现以前功能的基础上，提升了显示类产品的功能与性能，同时大大减少了芯片数量，减少了占用面积，降低了开发难度，缩短了项目开发周期。同时，本专利技术提高了产品可靠性，降低了成本，实现了良好的经济和社会效应。其优异性能具体如下：1.降低功耗，功耗仅为2～4W；2.配套高可靠性实时操作系统Vxworks6.9操作系统；3.支持新图形编程接口OpenGLES2.0；4.提高图形处理效率：标准1024*768分辨率PFD画面刷新率大于30FPS；5.采用ScadeDisplay图形开发，缩短图形界面开发时间，提高软件质量；6.外形尺寸缩小为65×70mm。附图说明图1为本专利技术基于ARM的航空图形处理系统的电路原理框图；图2为本专利技术基于ARM的航空图形处理系统的软件逻辑结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。本专利技术一种基于ARM的航空图形处理系统，包括硬件部分和软件部分；其中：所述硬件部分由微处理电路、通讯电路、按键采集电路、AD转换电路组成；微处理电路主要由微处理器、复位电路、内存、flash组成。与液晶屏通过RGB视频信号相连，输出视频信号、与通讯电路交换数据与外部系统进行通讯、与按键电路IO口相连采集按键信息、与AD转换电路SPI口相，采集电压信息。微处理器采用ARM-ContexA9+GPU架构的高扩展型多核处理器，并有OpenGLES图形操作接口。微处理器采用ARM-ContexA9+GPU架构的高扩展型多核处理器，并有OpenGLES2.0图形操作接口。主要特点如下：a)低功耗40nm工艺技术；b)支持高达4个ARM-ContexA9核心，每个核心速度可达1.2GHZ；c)具有100/1000Mbps增强型以太网控制器，支持RJ45和光纤；d)3个高速SD/MMC控制器；e)丰富的外设接口(NAND，SATA、I2C、PCIE、SPI、GPIO、UART、USB)；f)具备LVDS、RGB、HDMI、CSI接口；g)工作温度可达-55℃～125℃；h)CPU整体功耗不大于8W；i)内存1G，可扩展至2G；j)内置GPU加速模块；基于OpenGLES2.0的硬件3D加速处理模块具备四核架构，具备每秒100M的多边形生产能力，以及每秒1.25G的像素填充能力；软件包括软件环境与软件架构。通讯电路有RS422驱动电路、RS232驱动电路、ARINC429驱动电路组成，采集外部总线信息，通过本地总线传输至处理器。按键采集电路主要由按键防抖电路、IO采集电路组成，采集到按键信息传送至微处理器。AD转换电路由AD转换芯片及外围电路组成，采集模拟电压信号转换成数字量传送至微处理器。a)软件环境编程语言：标准C语言；操作系统：修改BSP移植Vxworks6.9；图形编程接口：修改驱动支持OpenGLES2.0图形编程接口；开发环境：Workbench3.3；图形开发工具：SCADEDisplayR16.2.1。本专利技术基于操作系统构建软件逻辑结构，由驱动程序层、用户接口层和上层应用层组成，软件逻辑结构图如图2所示。驱动程序层负责完成FLASH、网口等设备的初始化任务。用户接口层为用户提供软件开发可能用到的系统API、OpenGL接口、BIT模块接口等。开发人员可以在上层应用层依据用户要求开发自己的程序。主控板软件在上层应用层开发。软件开发工具采用SCADEDisplayR16.2.1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM的航空图形处理系统，其特征为：所述航空图形处理系统包括硬件部分和软件部分；其中：所述硬件部分由微处理电路、通讯电路、按键采集电路、AD转换电路组成；所述微处理电路由微处理器、复位电路、内存、flash组成；与液晶屏通过RGB视频信号相连，输出视频信号、与通讯电路交换数据与外部系统进行通讯、与按键电路IO口相连采集按键信息、与AD转换电路SPI口相，采集电压信息；微处理器采用ARM‑ContexA9+GPU架构的高扩展型多核处理器，并有OpenGLES图形操作接口；所述通讯电路有RS422驱动电路、RS232驱动电路、ARINC429驱动电路组成，采集外部总线信息，通过本地总线传输至处理器；所述按键采集电路主要由按键防抖电路、IO采集电路组成，采集到按键信息传送至微处理器；所述AD转换电路由AD转换芯片及外围电路组成，采集模拟电压信号转换成数字量传送至微处理器；所述软件部分包括软件环境和软件逻辑结构；其中：所述软件环境包括编程语言、操作系统、图形编程接口、开发环境；其中：所述编程语言为标准C语言；所述操作系统为BSP移植Vxworks6.9；所述图形编程接口为驱动支持OpenGLES2.0图形编程接口；所述开发环境为Workbench3.3；所述软件逻辑结构由驱动程序层、用户接口层和上层应用层组成，所述驱动程序层负责完成设备的初始化任务；所述用户接口层为用户提供软件开发用到的系统API、OpenGL接口、BIT模块接口；所述上层应用层用于开发人员依据用户要求开发程序。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM的航空图形处理系统，其特征为：所述航空图形处理系统包括硬件部分和软件部分；其中：所述硬件部分由微处理电路、通讯电路、按键采集电路、AD转换电路组成；所述微处理电路由微处理器、复位电路、内存、flash组成；与液晶屏通过RGB视频信号相连，输出视频信号、与通讯电路交换数据与外部系统进行通讯、与按键电路IO口相连采集按键信息、与AD转换电路SPI口相，采集电压信息；微处理器采用ARM-ContexA9+GPU架构的高扩展型多核处理器，并有OpenGLES图形操作接口；所述通讯电路有RS422驱动电路、RS232驱动电路、ARINC429驱动电路组成，采集外部总线信息，通过本地总线传输至处理器；所述按键采集电路主要由按键防抖电路、IO采集电路组成，采集到按键信息传送至微处理器；所述AD转换电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰新龙，杨晓飞，李素平，王晓波，
申请(专利权)人：太原航空仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14