基于TMS34010的雷達(dá)光柵掃描顯示軟件設(shè)計(jì)

丁建林 華東電子工程研究所，合肥 230031

基于TMS34010的雷達(dá)光柵掃描顯示軟件設(shè)計(jì)

丁建林 華東電子工程研究所，合肥 230031

本文詳細(xì)介紹了基于TMS34010圖形處理板的雷達(dá)終端光柵顯示器顯控軟件的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了采用模塊化和分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。對TMS34010圖形處理、82530串行口芯片、34075彩色查找表芯片、高速RAM等使用都有較為詳盡的描述。對基于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)、串行通信接口在TMS34010上的使用給出了完整系統(tǒng)的說明。該系統(tǒng)應(yīng)用方便、實(shí)用、靈活。

光柵掃描顯示器；顯控軟件；模塊化；圖形處理器；彩色查找表

Raster scan display; Display controls the software; Modulation; Graphics processor; Colored search table

引言

設(shè)計(jì)本系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)，串行通信接口，用標(biāo)準(zhǔn)TMS34010C編譯、鏈接。本系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、快捷、方便、靈活地完成雷達(dá)目標(biāo)的顯示和跟蹤等，能同時(shí)顯示固定地圖背景，并可用鼠標(biāo)和鍵盤等輸入設(shè)備，發(fā)送各種控制命令。

由于采用模塊化和分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)具有有良好的人機(jī)界面，便捷的使用方法，豐富的功能，便于進(jìn)行移植和擴(kuò)展。

本系統(tǒng)可以在主機(jī)引導(dǎo)下工作（即主引導(dǎo)方式），也可以在自引導(dǎo)方式下工作。主引導(dǎo)方式是通過引導(dǎo)程序，由計(jì)算機(jī)經(jīng)PC總線把工作程序送入圖形控制板運(yùn)行；自主方式工作，是通過在RESET信號(hào)和8個(gè)RAS刷新周期結(jié)束后，由GSP取出0級中斷向量地址，進(jìn)入復(fù)位中斷服務(wù)程序。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

支持此顯控系統(tǒng)的硬件邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中虛線部分是主引導(dǎo)方式下工作需要添加的。

1.1 圖形處理器TMS34010

圖形處理器(Graphics System Processor) TMS34010，簡稱GSP，既具有通用處理器的功能，又兼有圖形控制器功能的多功能的圖形處理器，可以和計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)工作，也可以自成系統(tǒng)[1]。GSP特點(diǎn)是速度快、可編程性強(qiáng)和硬件支持的高效數(shù)據(jù)處理類型，如像素及二維像素陣等；其獨(dú)特的內(nèi)存接口減少了完成位排列和位屏蔽等任務(wù)所需要的時(shí)間，而在結(jié)構(gòu)上又支持多種大小的像素、幀存及屏幕大小。GSP有自己的指令系統(tǒng)，包括一組完整的通用指令和圖形功能指令，利用這些指令，可以完成多種高級功能。[2][3]

系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)：

外部中斷1（INT1）數(shù)據(jù)交換和鍵盤中斷 （地址：0XFFFFFFC0）

外部中斷2（INT2）鼠標(biāo)中斷（地址：0XFFFFFFA0）

1.2 視頻接口TLC34075

視頻接口TLC34075有256-word的彩色查找表RAM，通過兩個(gè)8位的讀/寫寄存器對R A M 進(jìn)行尋址，寄存器在每次RAM 讀/寫后自動(dòng)增加，而且允許整個(gè)查找表只通過一個(gè)地址進(jìn)行讀寫。當(dāng)?shù)刂芳拇嫫鞒^RAM范圍后，地址寄存器復(fù)位的第一個(gè)位置即0地址。

彩色查找表的寫入是通過首先向地址寄存器寫入起始地址，然后連續(xù)三次向查找表寄存器寫入8位紅、綠、藍(lán)數(shù)據(jù)。在藍(lán)色數(shù)據(jù)寫結(jié)束后，三色數(shù)據(jù)合成一個(gè)24位數(shù)，存入地址寄存器確定的RAM中，然后地址寄存器自動(dòng)遞增指向下一個(gè)R A M空間。[4]

1.3 串行通信接口82530

串行通訊控制口82530，有兩個(gè)獨(dú)立的串口通道：A和B，每個(gè)通道有獨(dú)立的波特率產(chǎn)生器（BRG）和數(shù)據(jù)鎖存器，傳送數(shù)據(jù)模式獨(dú)立可編程，其中A通道優(yōu)先級高于B通道。

圖1 系統(tǒng)硬件邏輯結(jié)構(gòu)框圖

設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸波特率是通過波特率常數(shù)（BTRC）來設(shè)置的，其相互轉(zhuǎn)換公式如下所示：

其中波特率因子為16或32可選。得到的BTRC的高字節(jié)寫入WR13寄存器，低字節(jié)寫入WR12寄存器。[5]

2 顯控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 模塊基本組成

基本模塊組成如圖2所示：

圖2 顯控軟件主要模塊間結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 初始化模塊

初始化模塊包括3個(gè)方面，即GSP34010的初始化、串口82530的初始化以及軟件參數(shù)初始化。

2.3 鍵盤處理模塊

鍵盤處理模塊包括鍵盤接收模塊和鍵盤處理模塊兩部分。

1）將藥品審評審批、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管理和藥品監(jiān)管（例如：藥品注冊管理、藥品說明書的管理[9]等）有機(jī)結(jié)合起來，將藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布、修訂、勘誤等信息及時(shí)在國家標(biāo)準(zhǔn)管理部門網(wǎng)站公布，以便相關(guān)企業(yè)、藥檢機(jī)構(gòu)和社會(huì)公眾查詢、執(zhí)行和使用，切實(shí)提高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的可及性。

計(jì)算機(jī)鍵盤每個(gè)鍵產(chǎn)生兩類掃描碼，當(dāng)鍵按下時(shí)產(chǎn)生一個(gè)一字節(jié)產(chǎn)生碼，鍵釋放時(shí)產(chǎn)生一個(gè)兩個(gè)字節(jié)釋放碼。用同一個(gè)字節(jié)表示鍵在按下和釋放釋放是生成的掃描碼，但釋放碼為兩個(gè)字節(jié)長，而第一個(gè)字節(jié)的值總是0XF0。

當(dāng)中斷程序接收到來自鍵盤的掃描碼后，立即把掃描碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ASCII碼存放在鍵盤數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。主程序循環(huán)檢測鍵盤數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，有鍵盤數(shù)據(jù)需要處理，則分析鍵盤輸入數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能模塊進(jìn)行處理。

2.4 鼠標(biāo)處理模塊

鼠標(biāo)狀態(tài)改變時(shí)會(huì)連續(xù)發(fā)送三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，即狀態(tài)、X方向增量和Y方向增量。

鼠標(biāo)處理模塊包括鼠標(biāo)的中斷接收模塊和狀態(tài)處理模塊兩部分。

當(dāng)中斷程序接收到來自鼠標(biāo)的三組數(shù)據(jù)后，分析鼠標(biāo)狀態(tài)，并且保存鼠標(biāo)狀態(tài)值。主程序循環(huán)檢測鼠標(biāo)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)鼠標(biāo)狀態(tài)改變后，則進(jìn)行處理，包括鼠標(biāo)移動(dòng)，鼠標(biāo)按鍵狀態(tài)的變化等，通過對鼠標(biāo)在顯示屏幕上不同位置的狀態(tài)改變分析鼠標(biāo)當(dāng)前的功能，進(jìn)行相應(yīng)的處理。

本顯控系統(tǒng)充分利用鼠標(biāo)的特點(diǎn)，把原來由鍵盤完成的操作功能全部用鼠標(biāo)和畫面相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。因此，在實(shí)現(xiàn)時(shí)增加了命令識(shí)別模塊、目標(biāo)拾取模塊、對話框處理模塊、頁面轉(zhuǎn)換模塊等。

2.5 數(shù)據(jù)處理模塊

數(shù)據(jù)處理模塊包括三個(gè)模塊：數(shù)據(jù)接收模塊、發(fā)送模塊和處理模塊。

當(dāng)中斷接收到檢測錄取分機(jī)送來的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的格式比較，符合格式的數(shù)據(jù)存入接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，等待處理；不符合的則作為誤碼傳送，舍棄。

當(dāng)光柵顯示器需要將處理過的數(shù)據(jù)回送到檢測錄取分機(jī)時(shí)，按規(guī)定的格式向錄取分機(jī)發(fā)送。

主程序循環(huán)檢測接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，發(fā)現(xiàn)有待處理的數(shù)據(jù)組，則根據(jù)這組數(shù)據(jù)的功能代碼進(jìn)入相應(yīng)的處理模塊。

2.6 背景畫面顯示模塊

通過GSP的圖形功能指令產(chǎn)生各種控制鍵、菜單、對話框、按鍵等畫面，整個(gè)顯示畫面可分為幾個(gè)顯示區(qū)域。

主畫面顯示區(qū)主要顯示目標(biāo)航跡、距離和方位刻度、狀態(tài)信息、地圖等。

參數(shù)顯示區(qū)分為四個(gè)頁面，包括顯示參數(shù)頁、目標(biāo)參數(shù)頁、相對參數(shù)頁和全屏顯示頁，其中顯示參數(shù)頁中的故障顯示按鈕又可彈出故障顯示頁面。這樣設(shè)計(jì)既可以簡化界面，又可以顯示更多信息。

因?yàn)楫嬅骘@示的內(nèi)容比較多而復(fù)雜，按預(yù)定義的區(qū)域范圍，采取各顯示區(qū)域獨(dú)立處理，以減少處理的復(fù)雜度和調(diào)試難度。

TMS34010C是基于DOS系統(tǒng)的編譯系統(tǒng)，不能像 Windows系統(tǒng)下的編譯系統(tǒng)可以自動(dòng)生成菜單、對話框、命令按鍵等，因此，顯示畫面的處理根據(jù)顯示內(nèi)容的不同采用不同的顯示模塊。

2.7 航跡處理模塊

航跡處理模塊主要包括接收的航跡參數(shù)處理、手動(dòng)錄取、航跡顯示、微表處理、游標(biāo)處理以及目標(biāo)的屬性等處理。

由于航跡批號(hào)的范圍一般在001～999范圍內(nèi)，而錄取目標(biāo)的數(shù)目相對較少，如果用目標(biāo)批號(hào)直接對應(yīng)目標(biāo)信息，則浪費(fèi)大量的系統(tǒng)存儲(chǔ)空間。因此采用目標(biāo)批號(hào)索引的方法，以減少存儲(chǔ)空間。兩者之間的對比如圖4所示。

手動(dòng)錄取主要包括手動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)方位排隊(duì)、預(yù)置等。

航跡顯示主要包括目標(biāo)點(diǎn)跡、標(biāo)牌、游標(biāo)的顯示。目標(biāo)可以自動(dòng)保留128個(gè)歷史點(diǎn)，根據(jù)需要在0～128之間顯示點(diǎn)跡數(shù)。

微表的處理主要包括單微表的顯示、插入、刪除、查找、翻頁以及相對微表的顯示等。目標(biāo)自動(dòng)按序號(hào)插入到單微表的顯示序列，也可以通過鼠標(biāo)或鍵盤插入或刪除。

2.8 地圖顯示模塊

此模塊主要包括地圖顯示、地圖編輯和儲(chǔ)存等。地圖顯示和疊加，同方位、距離刻度一起，可以使操作員或指揮人員能方便地進(jìn)行目標(biāo)定位、目標(biāo)引導(dǎo)。

地圖編輯主要是通過地圖菜單，利用鼠標(biāo)定位，制作矢量圖。可以提供五種不同的線型、標(biāo)準(zhǔn)的16×16點(diǎn)陣漢字、數(shù)字符號(hào)、字母以及軍標(biāo)符號(hào)等。還可以根據(jù)要求，畫出雜波圖范圍。

編輯后的地圖，以距離、方位的形式存儲(chǔ)在EEROM中，在需要顯示時(shí)，以位圖形式疊加在顯示緩存中。在疊加過程中，與當(dāng)前顯示器的掃描狀態(tài)、量程相關(guān)，完成平移、放大、窗口剪裁。

2.9 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊

因?yàn)樵陲@控軟件中，存在不同坐標(biāo)系，處理需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理。主要有屏幕坐標(biāo)和極坐標(biāo)的互換，直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)互換，屏幕坐標(biāo)和直角坐標(biāo)互換等。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)在自引導(dǎo)方式工作，是一個(gè)獨(dú)立的終端配置，可與任何雷達(dá)錄取器配接；在主引導(dǎo)方式下，它可作為主控設(shè)備的顯示控制器。目前本系統(tǒng)用于多種雷達(dá)的終端顯示。

隨著計(jì)算機(jī)顯卡性能的不斷提高，計(jì)算機(jī)性能、速度的不斷加速，使得用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)一次、二次信息的疊加成為可能。因此采用Windows等高級軟件平臺(tái)的顯示技術(shù)將是未來雷達(dá)終端光柵顯示的基礎(chǔ)。

[1]中國科學(xué)院科理數(shù)學(xué)圖形圖像公司. TMS34010圖形系處理器.1988,8

[2]Texas Instruments Graphics Products. TMS34010Math/Graphics Function Library User’s Guide. 1998，4

[3]TMS34010C Compiler ’Usse rGuide，1998，4

[4]Texas Instruments Graphics Products , 1998，4

[5]周海清.雷達(dá)光柵掃描顯示器的技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展[J].現(xiàn)代電子.1999(3):25-29,34

[6]孫廣彬, 趙書俊, 劉文彬.串行通信控制器85C30及其應(yīng)用.國外電子元器件.2003年10期

Software Design of the Radar Raster Scan Display on TMS34010

Ding Jianling East China Research Instiute of Electronic Engineering,HeFei 230031,China

This article introduced in detail reveals based on the TMS34010graph processing board radar terminal raster scan display the software the design, elaborated with emphasis uses modular and the stratification structure design technology. This article has a more exhaustive description about TMS34010graph processing, 82530serial port chip, 34075colored search uses and so on table chip, high speed RAM. And based on the standard computer keyboard, the mouse, the serial communication connection has made the complete system explanation on TMS34010usage.This system application convenient, practical and flexible.

TN957

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.053

丁建林、1965年9月生、男、漢族、山東禹城人、工程師、華東電子工程研究所數(shù)字技術(shù)部雷達(dá)終端顯控軟件專業(yè)，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)圖形圖像處理。