(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810841778.3
(22)申请日 2018.07.27
(71)申请人 中国核动力研究设计院
地址 610000 四川省成都市一环路南三段
28号
(72)发明人 马权 罗琦 赵洋 马文桂
陈达其 余波 韩文兴 刘明星
王远兵 刘艳阳 宋小明
(74)专利代理机构 成都行之专利代理事务所
(普通合伙) 51220
代理人 唐邦英
(51)Int.Cl.
G09G 3/36(2006.01)
(54)发明名称
系统
(57)摘要
本发明公开了一种用于核电厂安全级DCS系
统的图形显示系统，所述系统包括：总线接口、
FGPU功能块、BUFFER0、BUFFER1；其中：总线接口
用于实现系统与外部的其他处理器接口；FGPU功
态译码，以及对LCD显示刷新控制；BUFFER0和
BUFFER1用于生成图形数据，执行对静态随机存
取存储器SRAM0和SRAM1的访问控制；解决了现有
核电厂安全级DCS系统的图形显示控制的不足，
实现了系统接口灵活，功能完善，设计开源，架构
开放，
硬件设计简化的技术效果。权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 108986759 A 2018.12.11
C N 108986759
A
1.一种用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，所述系统包括：
总线接口、FGPU功能块、BUFFER0、BUFFER1；其中：
总线接口用于实现系统与外部的其他处理器接口；FGPU功能块用于时序控制、绘图任务调度、控制指令状态译码，以及对LCD显示刷新控制；
BUFFER0和BUFFER1用于生成图形数据，执行对静态随机存取存储器SRAM0和SRAM1的访问控制。
2.根据权利要求1所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，BUFFER1与BUFFER0划分为显存与绘图板，显存和画图板在图形显示中的功能为：显存：用于存储显示屏当前需要显示的图形数据；画图板：用于存储下一幅需要显示的显示屏数据；系统运行中，BUFFER1与BUFFER0能够进行工作权限切换，交替作为显存和画图板使用。
3.根据权利要求2所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，BUFFER0作画图板时，FGPU按照外部输入指令将下一幅需要显示的图形数据填入BUFFER0；BUFFER1作为显存，FGP
U从BUFFER1中读取数据输出到LCD显示屏驱动；当接收到切换权限指令时，FGPU修改BUFFER1和BUFFER0的工作权限，FGPU从BUFFER0中读取数据输出到LCD显示屏驱动，FGPU按照外部输入指令将下一幅需要显示的图形数据填入BUFFER1；在工作权限切换过程中，显存数据会被拷贝到画图板中。
4.根据权利要求1所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，总线接口还用于对外部输入的地址信号、数据信号、控制信号信号进行边沿检查；用于完成从外部时钟域到本地时钟域的转换；用于完成地址译码；用于对双向数据总线的三态控制。
5.根据权利要求1所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，FGPU功能块需还用于对图形显示控制状态进行控制，对LCD显示刷新进行控制。
6.根据权利要求5所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，图形显示控制状态控制包括：对来自总线接口的指令做二次译码，用以确定当前应执行的图形显示功能。
7.根据权利要求5所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，图形显示控制状态机状态转换过程包括：图形显示控制状态机的状态转换过程代表了对某个特殊的绘图指令的响应与执行；空闲状态时，将会等待接受外部输入的指令，当外部输入指令满足要求时，将会根据指令的具体类型，分别跳转至FLASH数据搬运、ASCII码绘制、线条绘制以及切换buffer权限，分别实现画图、写英文
字母、拷贝下装图片以及显示画面切换等功能的控制。
8.根据权利要求5所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，LCD 显示刷新控制包括：异步FIFO用于调节显存读取与LCD刷新间的速率和跨时钟域处理；调板用于像素数据转换；RGB时序发生器用于生成LCD所需的时序；背光控制用于生成调节背光的PWM信号。
9.根据权利要求8所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，RGB 时序发生器的时序控制信号包括帧起始信号fprame、行起始信号fpline、行内数据有效信号fprdy。
10.根据权利要求8所述的用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，其特征在于，调
板包括：
256调板：外部图形像素数据宽度为8位，通过本系统内置的调板查表生成24位或18位或16位RGB数据；
332数据转换调板：外部图形像素数据宽度为8位，通过3-3-2格式转换成18位RGB数据；
565直接映射调板：外部图形像素数据宽度为8位或16位，通过5-6-5格式映射为16位RGB数据。
一种用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统
技术领域
[0001]本发明涉及图形显示控制领域，具体地，涉及一种用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统。
背景技术
[0002]核电厂安全级DCS系统中存在较多的为操作员提供监测系统运行的图形显示设备。这些设备需要满足友好的人机界面显示，同时还需要遵循相关法律、法规、导则及标准。现较多的使用嵌入式处理器+专用图形显示芯片的方法来实现核电厂安全级DCS系统中所需要的图形显示。这种方法面临以下几个问题包括需要依赖于具体的图形显示芯片，且成本较高；接口复杂；图形显示部分功能对应的软件无法V&V；无法灵活的定制化开发特定的显示计算功能。
发明内容
[0003]本发明提供了一种用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，解决了现有核电厂安全级DCS系统的图形显示控制的不足，实现了系统接口灵活，功能完善，设计开源，架构开放，硬件设计简化的技术效果。
[0004]为实现上述发明目的，本申请提供了一种用于核电厂安全级DCS系统的图形显示系统，所述系统包括：
[0005]总线接口、FGPU功能块、BUFFER0、BUFFER1；其中：
[0006]总线接口用于实现系统与外部的其他处理器接口；FGPU功能块用于时序控制、绘图任务调度、控制指令状态译码，以及对LCD显示刷新控制；
[0007]BUFFER0和BUFFER1用于生成图形数据，执行对静态随机存取存储器SRAM0和SRAM1的访问控制。
[0008]其中，本发明的原理为：利用FPGA构建了一个完整的适用于核电厂安全级DCS系统用于显示的功能模块。FPGA能够设计出所有的用于控制、计算的逻辑系统，具有高速、并行等特性。具体的，本发明以FGPU为控制核心用于状态译码、调度控制，BUFFER0、BUFFER1用于驱动静态的数据存储设备并进行图形数据的生成，总线接口用于外部接口。以上几个模块配合完成了图形显示的全部功能。
[0009]进一步的，BUFFER1与BUFFER0划分为显存与绘图板，显存和画图板在图形显示中的功能为：
[0010]显存：用于存储显示屏当前需要显示的图形数据；画图板：用于存储下一幅需要显示的显示屏数据；系统运行中，BUFFER1与BUFFER0能够进行工作权限切换，交替作为显存和画图板使用。BUFFER1与BUFFER0构成了双BUFFER模式，既能保证准备图形数据与显示数据不冲突，同时能够快速的实现画面的切换动作。
[0011]进一步的，BUFFER0作画图板时，FGPU按照外部输入指令将下一幅需要显示的图形数据填入BUFFER0；BUFFER1作为显存，FGPU从BUFFER1中读取数据输出到LCD显示屏驱动；当
接收到切换权限指令时，FGPU修改BUFFER1和BUFFER0的工作权限，FGPU从BUFFER0中读取数据输出到LCD显示屏驱动，FGPU按照外部输入指令将下一幅需要显示的图形数据填入BUFFER1；在工作权限切换过程中，显存数据会被拷贝到画图板中。工作权限切换时的显存与画图板间的数据拷贝操作使得画图板内的初始数据始终是显存中的数据，这样可以有效避免重复准备画图板初始数据的操作，能够降低程序复杂度、减小系统功耗。
[0012]进一步的，总线接口还用于对外部输入的地址信号、数据信号、控制信号信号进行边沿检查；用于完成从外部时钟域到本地时钟域的转换；用于完成地址译码；用于对双向数据总线的三态控制。总线接口实现了通用化的接口时钟转化、数据地址译码，能够方便的与其他控制接口互联。
[0013]进一步的，FGPU功能块需还用于对图形显示控制状态进行控制，对LCD显示刷新进行控制。
[0014]进一步的，图形显示控制状态控制包括：对来自总线接口的指令做二次译码，用以确定当前应执行的图形显示功能。本发明是一个完整的协处理功能，因此增加图形显示控制状态控制，能够使得其自身具有逻辑控制管理功能。
[0015]进一步的，图形显示控制状态机状态转换过程包括：图形显示控制状态机的状态转换过程代表了对某个特殊的绘图指令的响应与执行；空闲状态时，将会等待接受外部输入的指令，当外部输入指令满足要求时，将会根据指令的具体类型，分别跳转至FLASH数据搬运、ASCII码绘制、线条绘制以及切换buffer权限，分别实现画图、写英文字母、拷贝下装图片以及显示画面切换等功能的控制。
[0016]进一步的，图形显示控制状态机状态转换过程包括：空闲<->FLASH数据搬运；空闲<->ASCII码绘制；空闲<-〉线条绘制；空闲<->切换buffer权限。
[0017]进一步的，LCD显示刷新控制包括：异步FIFO用于调节显存读取与LCD刷新间的速率和跨时钟域处理；调板用于像素数据转换；RGB时序发生器用于生成LCD所需的时序；背光控制用于生成调节背光的PWM信号。通过本模块实现了对LCD的有效控制。
[0018]进一步的，RGB时序发生器的时序控制信号包括帧起始信号fprame、行起始信号fpline、行内数据有效信号fprdy。RGB时序发生器严格按照LCD的要求来控制数据节拍信号。
[0019]进一步的，调板包括：
[0020]256调板：外部图形像素数据宽度为8位，通过本系统内置的调板查表生成24位或18位或16位RGB数据；
[0021]332数据转换调板：外部图形像素数据宽度为8位，通过3-3-2格式转换成18位RGB数据；
[0022]565直接映射调板：外部图形像素数据宽度为8位或16位，通过5-6-5格式映射为16位RGB数据。
[0023]调板是软件使用数据与LCD显示数据转换的映射，通过以上三种方法可以满足多种应用需求。
[0024]本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0025]本发明的工程背景为核电厂安全级DCS系统中的安全级显示单元的研制，实现了对专用图形显示芯片的替换，避免了黑盒功能的出现，同时简化了图形显示的接口时序与
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