圖像顯示控制器(GDC)具有多種人機接口，是汽車信息系統(tǒng)的核心引擎。DGC最開始是為高檔車的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計的，現(xiàn)已普及至中、低檔汽車。車用GDC組合了汽車環(huán)境要求的多種功能，其主要功能是在顯示豐富的圖像內(nèi)容時控制LCD面板，其它功能包括視點導(dǎo)航、模擬測量儀表與兩刷的實時顯示，以及其它對主CPU工作不構(gòu)成太大壓力的信息顯示。
車用GDC與臺式圖像控制器不同，它是為小屏幕、低分辨率嵌入式應(yīng)用設(shè)計的，其分辨率在基本信息顯示時通常限于CIF(320×240)，對儀表盤應(yīng)用采取超寬度VGA(1240×480)。考慮到小屏幕上需要顯示的信息量以及其清晰程度，車用環(huán)境也有一些特殊的問題。GDC采用多層顯示與多種透明度的選擇方案，讓觀察者同一時間看到多個屏幕視圖，并隨時查閱下面的屏幕視圖，提高顯示的效率。屏幕可以重新設(shè)定尺寸，在顯示區(qū)域內(nèi)隨意地移動圖形，這與Windows臺式系統(tǒng)是類似的。
性能分級
GDC是與MCU一起工作的，型號眾多，性能各異。在性能上有五種不同的級別。
基本GDC包括一個簡單的幀緩沖存儲器和一個控制器來產(chǎn)生要顯示的信號。主控制器處理作圖功能，手控修改緩沖器中顯示幀內(nèi)容。稍復(fù)雜的包括幀緩沖器和一個基本2D功能的作圖引擎，完成畫線、畫多邊形基本功能。這一類GDC可以疊加二或三層視圖，在它們之間完成阿爾法混合。
第三級復(fù)雜度GDC可重疊4-6層圖像，有硬件光標(biāo)，實現(xiàn)阿爾法混合和阿爾法平面功能，以及全部作圖功能。
第四級GDC又增加了下列功能：幾何圖形處理器與作圖引擎實現(xiàn)的2D/3D作圖引擎，內(nèi)部工作頻率為100-200MHz，大大地提高了作圖速度，顯示點時鐘達(dá)400MHz。典型的器件是富士通MB86296。
最后，高級GDC，如富士通32位MB86R01，能提供更多的多媒體功能：包括A/V譯碼等多項A/V功能;可編程圖像霧化、加亮和色調(diào)、陰影;有更高與更快的轉(zhuǎn)換速率。
在選擇GDC時，分配給CPU的處理量有多大也是十分重要的。倘若主CPU具有400MIP的能力，甚至更高，那末就有可能上CPU執(zhí)行更多的幾何圖形操作;而使用一個簡單的GDC來進(jìn)行位圖形操作。如果主CPU的指令速度沒有那么快，解決方案只能是使用功能強的GDC。選擇處理器取決于待顯示圖像或圖形的復(fù)雜程度，主CPU與GDC是要協(xié)調(diào)地工作的。
無論選用那個級別的GDC，其功耗也是重要的考慮因素。現(xiàn)今，多數(shù)最新型的GDC僅消耗2.3W功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于早期的那些器件，GDC的效率和性能還在不斷的提高中。
存儲器至關(guān)重要
圖像存儲器是GDC系統(tǒng)的重要組件之一。這旨保存全部圖像信息的緩沖區(qū)域，也是提高圖像再現(xiàn)效率的重要因素。在面板上要顯示的幀數(shù)據(jù)是存儲在圖像存儲器中的，因而對幀數(shù)據(jù)及時地又可靠地傳送至視頻輸出接口有直接的關(guān)系。存儲在圖像存儲器中的各種類型數(shù)據(jù)有：作圖幀;作圖幀的一個子集，顯示幀;3D作圖用到的Z緩沖數(shù)據(jù);視頻捕捉緩沖器，一個從視頻輸入接口暫存的每個像素16位的區(qū)域;多邊形作圖標(biāo)志緩沖器，在多邊形作圖時需要的每個像素1位信息;顯示列表緩沖器，紋理映射與光標(biāo)圖形等。
存儲在圖像存儲器中的信息眾多，使用信息的任務(wù)在存取時按優(yōu)先級別操作：
1、 顯示幀刷新;
2、 視頻捕捉;
3、 顯示數(shù)據(jù)處理;
4、 主CPU訪問(顯示列表、紋理映射與位映射);
5、 作圖訪問(如Z緩沖與多邊形標(biāo)志緩沖)。
顯示幀刷新以每秒50-60次更新顯示面板的內(nèi)容。該任務(wù)需傳輸大量的數(shù)據(jù)，直接影響人機接口，因而被賦于最高優(yōu)先權(quán)。
視頻捕捉將輸入視頻數(shù)據(jù)緩沖至圖像存儲器。顯示處理包含與顯示控制器有關(guān)的各種處理過程，如顯示阿爾法混合、重疊與光標(biāo)圖形處理。主CPU存取包括傳輸顯示列表、紋理映射與位映射。最后一步是作圖存取，它涉及Z緩沖器與多邊形標(biāo)志緩沖器的作圖幀更新。
大量數(shù)據(jù)進(jìn)出圖像存儲器接口，因而對該接口的帶寬要求是很高的。典型GDC的圖像存儲器帶寬為532Mbps。然而，一個存儲器讀/寫需多個時鐘，因此有效帶寬僅為此值的二分之一或三分之二，假定時鐘頻率為133MHz、數(shù)據(jù)總線寬度為32位。同級GDC使用DDR-SDRAM技術(shù)，帶寬可提高一倍，甚至達(dá)到1Gbps。
除了存儲器接口，GDC還有CPU、視頻捕捉與視頻輸出接口(見圖1)。絕大多數(shù)數(shù)據(jù)要通過存儲器接口。顯示列表、位映射和紋理映射是由CPU 傳送給GDC的。CPU還可能要直接訪問GDC的寄存器與存儲器。當(dāng)然，這些任務(wù)不會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。在PCI主接口(33MHz)場合，GDC通常具有 50Mbps的帶寬。另一方面，SRAM型主接口的帶寬超過100MHz，具體帶寬取決于總線時鐘頻率。
類似地，視頻捕捉與視輸出接口的帶寬較存儲器
接口低。這些接口是為專用任務(wù)設(shè)置的，數(shù)據(jù)由視頻捕捉接口流入，從視頻輸出接口流出。從以上分析可知，存儲器接口是整個GDC系統(tǒng)的最大瓶頸，其體系結(jié)構(gòu)視GDC的目標(biāo)應(yīng)用而定。
性能優(yōu)化
GDC系統(tǒng)使用存儲器有兩種結(jié)構(gòu)：獨立存儲器與共享存儲器。前者，CPU與GDC分別設(shè)置一個存儲器，這樣可提高圖像性能，但增加了電路板面積。后者，CPU與GDC 共用一個存儲器，存儲器增加了非圖像功能的任務(wù)，當(dāng)然會影響圖像性能。一個更佳的方法就是采用SoC，將CPU與GDC組合在一個芯片內(nèi)，在芯片內(nèi)更容易實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通道，用于高帶寬CPU-GDC通信。
MB86R01(圖2)就是SoC器件，它內(nèi)置正規(guī)的2D/3D圖形控制器，高清晰且高速地執(zhí)行汽車導(dǎo)航和儀表盤所需的圖形處理;并采用在嵌入式市場上占有壓倒性份額的ARM內(nèi)核作為控制CPU，易于在系統(tǒng)中嵌入各種中間件和驅(qū)動程序。它完全兼容2D/3D顯卡功能，除陰影、紋理、紋理映射等正規(guī)的3D繪圖以外，硬件還支持最適用于地圖的“粗線”、“虛線”、“斜線”。與圖形保真功能組合使用能夠繪制出光滑漂亮的直線。還有能夠根據(jù)進(jìn)深繪制，簡單地表達(dá)交叉點和立體交叉。
圖2 MB86R01示意圖
在顯示功能方面，從幫助安全駕駛的角度出發(fā)，畫面的重疊對于實時地收集各種信息，簡明易懂地顯示給司機來說是個非常實用的功能。該產(chǎn)品最多能重疊6個面。例如，在最下層顯示地圖信息，在上面的層顯示通過CAN從車載通信系統(tǒng)獲得的信息和從ITS獲得的道路交通信息等，可以分別處理不同的信息來源，最后進(jìn)行合成。此外，還增加了2畫面同時顯示，2系統(tǒng)的捕捉功能。可以簡單地構(gòu)建車載后背娛樂系統(tǒng)，例如在后排坐位上觀看DVD或電視。
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