４　實驗與對比

４．１　實驗過程

在實驗驗證階段,分別采用自主開發的Zynq圖形生成模塊和DSP圖形生成模塊作為實驗和比較對象.其中,Zynq 圖形生成模塊采用的Zynq器件型號為XC７Z０２０,集成的ARM 處理器頻率為６６７MHz,采用的DDR３SDRAM 器件型號為MICRO公司的MT４１J１２８M１６,時鐘頻率設置為５３３MHz.DSP圖形生成模塊采用的DSP器件型號為AD 公司TigerSHARC 系列的TS２０１,主頻設置為５２０MHz。

為了全面驗證Zynq平臺的圖形生成性能,本文針對幾種常規分辨率機載顯示器,對兩種平臺的圖形生成時間和幀率分別進行對比測試.機載顯示器常規分辨率有６４０×４８０、６００×６００、１０２４×７６８等幾種,每種分辨率下具體圖形生成時間和幀率與圖形內容和復雜度有關,本文選取常用的典型圖形作為測試對象,每幅圖形均包含了直線、圓弧、矩形、字符、數字、符號等內容,如圖７所示。

圖７　測試圖形

以１０２４×７６８ 分辨率的EFIS 畫面為例,Zynq平臺實時生成圖形數據并送至外部監視器顯示的示意圖如圖８所示.

圖８　Zynq平臺１０２４×７６８分辨率圖形生成示例

４．２　實驗結果

針對３種分辨率典型圖形畫面,Zynq平臺和DSP平臺圖形生成時間和幀率對比分別如圖９和圖１０所示.

圖９　圖形生成時間對比

圖１０　圖形生成幀率對比

圖形生成時間包括圖形算法運算時間和圖形數據寫幀存時間.在進行圖形運算處理時,針對Zynq平臺的特點采取了一系列的優化算法,圖形運算時間小于DSP平臺.另外,Zynq平臺采用的是DDR３SDRAM 幀存,操作速率遠高于DSP平臺采用的SRAM 幀存,因此寫幀存時間遠小于DSP平臺.由圖９和圖１０可見,在繪制分辨率相同的同一圖形時,Zynq平臺圖形生成時間均小于DSP平臺,幀率均高于DSP平臺.在繪制多種分辨率圖形畫面,Zynq平臺幀率均超越６０ Hz,滿足了機載顯示器的實時顯示要求。

５　結論

針對機載液晶顯示器低功耗、小型化的應用需求,提出了一種基于Zynq的圖形生成電路.運用Zynq器件集成的ARM CortexＧA９內核作為核心繪圖部件,外部高速DDR３存儲器作為圖形幀存,對幀存采取三緩沖機制進行數據緩沖處理,配合可編程邏輯資源,可完成多種分辨率圖形的實時生成.對Zynq平臺和DSP平臺在多種分辨率下典型畫面的圖形生成時間和幀率進行了對比測試,測試結果表明,Zynq平臺性能優于DSP平臺.在生成１０２４×７６８分辨率的EFIS圖形畫面時,Zynq平臺圖形幀率可達７４fps,滿足機載顯示器實時顯示需求。