[发明专利]用SOPC技术实现实时波形平滑滚动及多层信息叠加显示的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种信号处理显示技术，它可以应用在：需要对来 自多通道的串行数字信号流进行实时波形平滑滚动显示，并要求波 形的相关参数同屏叠加显示的连续实时监测领域。例如：多参数低 频(小于500HZ)生物、物理电信号的实时监测应用领域等。

二、背景技术

目前，公知的多通道串行数字信号流实时波形平滑滚动显示方法 是：以专利号03113847为代表的方法，即在带有LCD显示功能的嵌 入式片上系统(SOC)中，加入一片具有显示转换功能的FPGA芯片 和一片SRAM芯片。嵌入式SOC系统对来自用户端口的串行数字信号 流进行预处理后，发往FPGA芯片。由该FPGA内的转换逻辑与高速 SRAM和显示驱动电路共同完成数字信号流波形的绘制、平滑滚动和 叠加信息的处理，然后输出到显示屏显示。(见附图1)。

这种方法的弊端是：

1、集成度低。由于需要在PCB板上额外增加芯片和电路，导 致产品的集成度低，因此可靠性和稳定性较差。

2、兼容性差。LCD显示屏的相关参数，如：显屏尺寸、分辨率、 行场同步参数等，只能依赖SOC芯片固有参数选项。导致产品不 能适应多规格多品种显屏的要求。

3、增加生产成本。由于至少需要额外增加一片FPGA芯片和一 片高速SRAM芯片，因此增加了生产成本。

三、发明内容

(一)解决的技术问题。为了提高应用该技术相关产品的集成度、 兼容性，降低其生产成本和技术更新成本，本发明采用了目前国际 上先进的片上可编程系统(简称SOPC)技术，实现了多通道串行数 字信号流实时波形平滑滚动与多层信息叠加显示。该方法不但可以 大大提高相关产品的集成度和多项技术指标，还可以降低其产品的 生产成本和技术更新成本。

(二)技术实施方案。本发明所采用的SOPC技术方案是：将应 用系统的数字控制部分全部嵌入进一片FPGA芯片内。即SOPC系统 中的FPGA芯片对来自用户端口的串行数字信号流进行处理并完成数 字信号流波形的绘制、平滑滚动和叠加信息的处理，然后输出到显 示屏实显示。(见附图2)。

FPGA芯片内的数字控制部分包括：微处理器软核、一个画线软 核、一个LCD多层显示驱动软核以及SOPC应用系统所需的其它各种 I P软核。(见附图3)。由FPGA中的微处理器根据需要依次完成以下 工作：1、片内LCD多层显示驱动软核的参数设置；2、在叠加信息 显示缓冲区内写入相关显示信息；3、根据滚屏的不同速度要求，对 来自用户端口的串行数字信号流进行线性拟合和不同压缩比的压缩 处理；4、通过软件指令控制片内画线软核，在波形滚屏显示缓冲区 绘制信号波形曲线；5、通过软件指令控制片内LCD多层显示驱动软 核，实现多道实时波形平滑滚动显示与多层信息叠加显示。(见附图 4)。

可达到的技术指标如下：

1、在60HZ场频和长×宽显屏像素小于、等于786432点 (1024×768)条件下，视频时钟可调；显示屏长、宽尺寸软件可调。

2、三个带有可变窗口的独立显示层。可分别用于波形的平滑滚 动显示和相关信息叠加显示。显示层窗口大小、位置软件可调。

3、具有TFT和VGA两种输出端口。行场同步参数软件可调。

4、在12通道数字信号流同时显示时，最大波形平滑滚动速度 可达每秒500点。

四、有益效果：

1、集成度高。由于多层LCD显示驱动软核嵌在SOPC系统的 FPGA芯片内，使采用该技术的相关产品集成度大大提高，其可靠性 和稳定性也大为提高。

2、更新换代成本低、周期短。由于功能的实现完全由FPGA片 内的软核和软件来完成，且FPGA芯片是一种内容可以多次重新改写 的器件，因此只要通过改写FPGA片内的软核或软件程序，就能实现 产品的更新换代，无须对PCB板作任何改动。使采用该技术的相关 产品，减少了更新换代的成本，缩短了新产品更新换代的周期。

3、易实现。由于是通过在FPGA芯片内嵌入画线软核和LCD专 用软核，并由片上微处理器在片内系统中通过软件来实现滚屏与多 层信息叠加功能。因此只要FPGA芯片容量和速度等级满足要求，便 可以使采用该技术的相关产品快速实现所要求的功能。