● 摘要
本文对飞行仪表综合显示系统进行了研究，并对图形显示算法进行了比较和选择。在此基础上提出了一种主-协处理器结构的综合显示系统方案；并对EFIS系统中耗时较多的天地球填充部分的不同算法进行了分析比较，同时提出一种改进的边标志位填充算法；此外为了验证主协处理器结构的可行性和填充算法理论的正确性，设计制作了基于Xilinx公司FPGA的综合显示系统协处理器电路，进行了大部分软硬件设计和调试以及算法的硬件实现工作；最后对已移植到主处理器S32410中的嵌入式实时操作系统uC/OS-II进行优化，进一步提高系统的实时性；最终理论分析和实验结果表明：主协处理器结构的EFIS系统具有更高的实时性和可靠性，且主协处理器共同工作的方式便于系统的调整、扩展和升级，协处理器模块化的设计的思想能够有效的提高产品设计的灵活性和特殊场合的可定制性，整体具有可实施性。 在理论算法方面，依据计算机图形学的经典理论，讨论了主飞行仪表对填充算法的苛刻要求，并比较了几种图形填充算法，同时给出理论上的论证依据。在此基础上提出了一种新的算法——改进的边标志位填充算法，并说明此算法好处在于简单化和硬件电路的可实施性。同时对直线和圆弧的反走样以及字符显示提出了相应的处理方法，同时论证采用多层图形计算方式的可行性。 硬件电路设计方面：本设计主要包括主处理器部分，协处理器部分和显示驱动器部分。其中协处理器部分作为论文的重点介绍。设计的主要思想是主飞行仪表中变化趋势较固定的“蓝、黄”背景层和前景字符刻度层分开同步计算，以达到更好的 “实时显示”的目的。作者以FPGA为协处理器，将大部分的繁冗和重复性较高的工作，及可并行执行的工作由协处理器完成，同时进行冗余设计，提高了系统的实时性和可靠性。 操作系统的优化部分，作者根据大量的文献资料，并结合EFIS系统的特点，提出了进一步提高uC/OS-II操作系统实时性的方法——Scatter-Loading机制，也即将操作系统中执行频率最高的几个程序段配置在主处理器的片内SRAM，同时将中断向量表配置在片内SRAM的零地址，以达到更快的程序读取速度。这种方法提高了系统的执行效率。 全文对EFIS系统协处理器方案的实现技术和关键技术进行了详细的介绍，基本完成了系统的研制。最后论文指出了系统存在的不足和失误，以及需要改进的方面。