● 摘要
随着现代飞机性能的提高和大屏综合显示技术的发展与成熟，以及人们对画面显示质量和系统可靠性要求的不断提高，机载主飞行显示仪需要显示的参数逐渐增多并需要进行更多复杂算法的运算。这就对主飞行显示仪的性能提出了更高的要求，目前亟待解决的主要问题有两个：一是解决运算数据量大和显示刷新频率高而带来的实时性问题；二是优化耗时的复杂算法以节省有限的运算资源。 本文针对主飞行显示仪数据量大和刷新频率高而难以保持画面连续性的问题，从硬件系统结构和图形处理方法两个方面对主飞行显示仪的实时性进行了探索。 首先，对主飞行显示仪图形运算的特殊性进行了分析。针对主飞行显示仪既有大量简单重复运算又有复杂算法运算的特点，运用软硬件折衷的设计思想，设计了基于高性能DSP和大规模FPGA主协处理器的开放的硬件系统平台。 其次，在此基础上设计了适合该硬件平台的优化的图形处理方法。根据显示图形的数据量和随参数变化频率，将图形内容分为背景层、填充层和字符层。每次只改变根据参数变化的前景后与保持不变的背景合成，这就很大程度上简化了图形运算过程。天地球图形填充处理采用软硬件填充的方法，即先由DSP生成图形轮廓，再由FPGA根据轮廓信息进行硬件填充。这种方法缓解了DSP的运算压力，发挥了两种处理器件的优势，使系统运算资源得到很好的分配。 最后，将上述图形处理方法在所设计的系统平台进行了验证，实现了帧存切换和显示控制等主要技术。在给定显示参数数量的测试条件下，系统取得了良好的显示效果。通过对系统性能测试结果的分析可知，DSP+FPGA的硬件系统平台和图形分层与软硬件填充方法的结合可以提高系统的实时性。系统在目前测试基础上经程序优化后，在给定的显示参数量和没有复杂算法的情况下可以达到可达到每帧接近10毫秒的显示速度。这就节省下了大量的时间用于其他耗时的复杂运算，为系统总体性能的提高奠定了基础。