试析实时基于VxWorks机载图形显示系统软件研制

论文导读：绍了图形显示系统的进展历史及探讨近况，浅析了图形系统的构成，根据机载图形显示系统的特点提出了研制要求，并给出了系统设计框架。然后着重对本论文的探讨的机载图形显示系统软件部分进行介绍。一般图形显示板卡的软件部分主要包括了操作系统内核、上层图形API、通信接口程序以及系统设备驱动。本论文的机载图形显示系统基于
摘要：随着计算机技术、半导体技术、电子技术的飞速进展，嵌入式系统的运用越来越广泛。而作为RTOS领域内高性能高实时系统的代表，WindRiver公司的VxWorks越来越多的运用于航空航天、电子通信、军事等各种需要嵌入式系统设计的行业中。本论文设计了飞机座舱基于VxWorks的机载图形显示板卡的软件部分。因为对系统的实时性和可靠性要求很高，所以选用高性能的实时操作系统VxWorks作为软件开发平台。通过完成系统移植与运用程序编写，实现与硬件的协同工作。本论文首先介绍了图形显示系统的进展历史及探讨近况，浅析了图形系统的构成，根据机载图形显示系统的特点提出了研制要求，并给出了系统设计框架。然后着重对本论文的探讨的机载图形显示系统软件部分进行介绍。一般图形显示板卡的软件部分主要包括了操作系统内核、上层图形API、通信接口程序以及系统设备驱动。本论文的机载图形显示系统基于VxWorks操作系统，以XILINX Virtex-5FPGA作为硬件平台，通过外部通信接口接收上位机CPU板卡的输入数据并进行处理，上层运用程序调用自行编写的图形API，最终通过硬件图形加速模块完成机载图形绘制。最后，本论文分别对系统的图形功能与内核功能进行了实时性测试。结果表明，该系统具有较好的实时性，能动态显示飞机飞行的各种参数与状态，满足机载图形显示系统的需求。关键词：VxWorks论文机载论文嵌入式系统论文图形API论文实时性论文
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ABSTRACT5-13
第一章 绪论13-18

1.1 探讨内容的背景与近况13-15

1.1 国外探讨近况13-14

1.2 国内探讨近况14-15

1.2 探讨嵌入式图形系统的作用15-16

1.3 机载图形显示系统的研制要求16-17

1.4 本论文探讨的主要内容17-18

第二章 VXWORKS 操作系统与系统硬件平台18-24

2.1 VXWORKS 操作系统与主机开发环境 WORKBENCH18-20

2.

1.1 嵌入式操作系统介绍18-19

2.

1.2 嵌入式实时操作系统 VxWorks 介绍19-20

2.

1.3 主机开发环境 workbench 介绍20

2.2 机载图形显示系统硬件平台20-23

2.1 XILINX Virtex-5 型号 FPGA 介绍20-21

2.2 PP40x5 架构介绍21-22

2.3 机载图形显示系统总体硬件框架设计22-23

2.3 本章小结23-24

第三章 VXWORKS 的移植与接口程序编写24-50

3.1 VXWORKS BSP24-25

3.

1.1 VxWorks BSP 介绍24-25

3.

1.2 VxWorks BSP 构成25

3.2 VXWORKS 内核启动历程25-27

3.3 VXWORKS BSP 的移植与调试27-33

3.1 BSP 启动代码修改27-28

3.2 启动代码调试策略28-30

3.3 中断处理程序编写30-33

3.1 中断响应流程介绍30-33

3.2 中断服务程序编写33

3.4 驱动与接口程序编写33-49

3.4.1 RS422 串行设备接口软件设计33-39

3.4.

1.1 RS422 设备介绍与 IP 核配置33-34

3.4.

1.2 RS422 设备驱动程序编写34-37

3.4.

1.3 RS422 设备接口程序编写37-39

3.4.2 PCIe 设备接口软件设计39-46
3.4.

2.1 PCIe 设备介绍与 IP 核配置39-41

3.4.

2.2 PCIe 设备驱动程序编写41-43

3.4.

2.3 PCIe 设备接口程序编写43-46

3.4.3 硬件图形加速模块接口软件设计46-49

3.4.1 硬件图形加速模块介绍46-47

3.4.2 硬件图形加速模块接口程序编写47

3.4.3 图形命令协议47-49

3.5 本章小结49-50

第四章 图形 API 设计50-69

4.1 几何变换功能50-54

4.

1.1 几何变换的原理50

4.

1.2 基本几何变换50-52

4.

1.3 齐次变换52-53

4.

1.

3.1 二维论文导读：

平移矩阵52-53 4.

1.3.2 二维旋转矩阵53

4.

1.3.3 二维缩放矩阵53

4.

2.4 几何变换软件实现53-54

4.2 图元装配功能54-57
4.

2.1 图元装配的原理54-55

4.

2.2 图元装配功能的设计与实现55-57

4.3 填充图形绘制功能57-61
4.

3.1 填充图形绘制的原理57-58

4.

3.2 填充三角形的边界修正与软件实现58-61

4.3.

2.1 边的反走样59-60

4.3.

2.2 边界反走样的软件实现60-61

4.4 图形裁剪功能61-66

4.1 图形裁剪的原理61

4.2 图形裁剪功能的设计与实现61-66

4.4.

2.1 线段裁剪61-64

4.4.

2.2 多边形裁剪64-66

4.5 点阵字符功能66-68

4.5.1 点阵字符制作67-68

4.5.2 字符存储68

4.6 本章小结68-69

第五章 图形显示系统的实现与实时性验证69-77

5.1 系统工程基于 XILINX 软件包的实现69-70

5.2 系统实时性测试70-74

5.

2.1 图形功能实时性测试70

5.

2.2 内核功能实时性测试70-74

5.3 图形 API 功能演示74-76

5.4 本章小结76-77

第六章 总结与展望77-79

6.1 工作总结77

6.2 探讨展望77-79

参考文献79-82
致谢82-83
探讨生期间发表的学术论文参与的科研项目83