基于NiosII的圖形用戶接口的設計
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1 系統(tǒng)總體結構設計
系統(tǒng)主要由以下4部分組成：(1)VGA控制器、SDRAM控制器、SRAM控制器等外設接口的設計。(2)Nios II軟核SOPC系統(tǒng)的配置。(3)Nios II處理器與外設模塊的融合。(4)GUI函數(shù)庫的建立。系統(tǒng)主要分為硬件和軟件兩部分，部分硬件采用DE2上的硬件電路，其中有些電路的控制器采用硬件描述語言生成；軟件則采用Nios II編譯器書寫。
2 VGA時序控制模塊設計
由于要實現(xiàn)VGA的實時顯示，便需要給VGA一個顯存，使得VGA顯示的信息能夠緩存和切換。出于速度的考慮，顯存模塊的讀寫速度要求較高，否則會出現(xiàn)卡殼現(xiàn)象?？刹捎玫拇鎯ζ鞣謩e有Flash，SRAM，SDRAM，其中SRAM的速度較快，可以選用。是一種具有靜止存取功能的內存，無需刷新電路即能保存其內部存儲的數(shù)據(jù)，具有較好的存儲性能。
常見的VGA彩色顯示器，通常由CRT(陰極射線管)構成。彩色由紅、綠、藍三基色構組成。顯示是用逐行掃描的方式解決，一般把要顯示的數(shù)據(jù)存放于存儲器單，如果要把存儲器里的圖像顯示在VGA顯示器上，以640×480，59．94 Hz(60 Hz)為例。具體行場同步時序要求如圖1所示。
根據(jù)上述的時序參數(shù)以及目標板上的時鐘頻率，對其行頻和場頻的時序控制采用點和行計數(shù)的方法，場信號和行信號按照時序圖設計，當像素或行數(shù)達到相應的狀態(tài)后即改變場信號和行信號的值。系統(tǒng)所需的像素時鐘可以用鎖相環(huán)實現(xiàn)。
3 VGA數(shù)據(jù)緩存模塊設計
數(shù)據(jù)緩存模塊式通過Altera提供的SOPC工具中，Avalon總線上掛的一個SRAM控制器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫功能，Avalon總線與SRAM的接口對用戶是透明的。只需編寫Avalon主端口模塊，用于控制Avalon總線的主端口信號，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。Avalon總線同時被2個主外設共同使用，Nios II處理器將需要顯示的數(shù)據(jù)通過主端口寫入到SRAM，VGA顯示模塊通過主端口將數(shù)據(jù)從SRAM中讀出到VGA接口顯示器上顯示。當系統(tǒng)中存在多個主外設時，SOPC系統(tǒng)會自動進行總線仲裁，產(chǎn)生一個優(yōu)先級，控制對Avalon總線的使用情況。
當某主外設要發(fā)起總線請求時，可能Avalon總線不能馬上作出響應而處于等待狀態(tài)。Nios II處理器將準備顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送后要求立即存入到存儲器中，否則到下一個周期數(shù)據(jù)將會更新，從而導致數(shù)據(jù)丟失，此時Avalon總線需將信號設置為等待狀態(tài)。因此必須將數(shù)據(jù)暫時存儲在緩沖區(qū)中，待Avalon總線響應寫傳輸時再將其從緩沖區(qū)中讀出寫入到存儲器中。用一個先進先出的FIFO作為緩沖器能夠滿足以上條件，通過時鐘來控制FIFO的寫入和讀出。
4 結束語
試驗結果證明，運行在FPGA中的SOPC系統(tǒng)可以控制VGA顯示器，并將VGA成功驅動，而且能夠進行畫點、畫線、畫矩形、畫圓以及16×16漢字和8×16 ASCII字符混排的顯示，同時達到了圖像的彩色顯示要求。
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