● 摘要
本文通过OpenGL ES 2.0、GLSL1.0规范的分析,提出一种针对现有的手持嵌入式低功耗设备并且可以支持OpenGL规范的可编程向量图形处理器的设计,该设计是OpenGL ES 2.0规范中顶点着色器(Vetex Shader)的硬件实现。它的主要工作是进行可编程的变换和光照操作。本文提出的向量图形处理器包括了运算核模块设计、指令译码控制设计以及其他诸如DMA控制模块等接口模块的设计。首先本文主要通过对各种移动产品应用的分析,来定义本设计的总体功能。通过对比相关设计在国内外的现状,以及市场需求,从而确定设计指标并给出总体架构。接着本文对OpenGL ES 2.0规范、GLSL 1.0规范的分析以及对关键的计算机图形学处理的描述,再结合以及相应图形API库的研究来细化总体架构使其可以实现OpenGL规范中顶点着色器的硬件加速功能并确定可编程向量图形处理器的架构。接下来阐述运算核模块、取值解码处理模块以及其他各接口模块等主要模块的设计与实现。最后描述验证的方法及过程,包括模块级测试仿真、系统级仿真以及FPGA验证部分。本设计使用Verilog语言,并采用自顶向下设计与自底向上相结合的设计方法。搭建了基于NCSIM工具的自动化验证平台并对设计进行测试仿真,进行了后端设计并对设计进行了评估。而且在软件人员的配合下,进行了FPGA验证,并在此基础上进行部分优化,为今后图形显示硬件的研究打下基础。
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