嵌入式圖形處理器的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式終端設(shè)備的發(fā)展，以及人們對(duì)于嵌入式終端設(shè)備3D圖形高品質(zhì)的要求，僅僅依靠嵌入式的CPU如（ARM，MIPS等）繪制復(fù)雜的三維圖形很難達(dá)到圖形的實(shí)時(shí)交互以及高分辨率的圖形圖像顯示。因此，對(duì)于在嵌入式系統(tǒng)中加入專門的嵌入式圖形處理器芯片或是利用具備圖形加速引擎的SoC芯片來提高圖形的繪制速度，將嵌入式CPU從繁重的渲染算法中解脫出來的需求越來越迫切。同時(shí)，嵌入式領(lǐng)域發(fā)展使得對(duì)于嵌入式GPU（Graphic Process Unit

2、）芯片的需求量越來越多，具備了廣闊的市場(chǎng)前景，在這種趨勢(shì)下，研究和設(shè)計(jì)適合嵌入式系統(tǒng)的圖形處理器具有十分重要的意義以及價(jià)值。
　　 當(dāng)前來說嵌入式GPU有兩種，一種是支持OpenGL ES l.x固定渲染管線的嵌入式GPU，另一種是支持OpenGL ES2.x的可編程的渲染管線的嵌入式GPU。本課題的目的是設(shè)計(jì)出一款完全支持OpenGL ES1.0標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式GPU的IP核，通過對(duì)GPU渲染流水線RTL（Register Tra

3、nsfer Logic）級(jí)代碼編寫，以及GPU驅(qū)動(dòng)程序的編寫，在FPGA進(jìn)行驗(yàn)證，開發(fā)出一款適用于嵌入式系統(tǒng)的低功耗高性能的嵌入式圖形處理器。在開發(fā)芯片開發(fā)整個(gè)流程中，通常是首先建立該芯片的軟件模型，用以進(jìn)行芯片功能的驗(yàn)證以及模擬，為后面的RTL（Register Transfer Logic）級(jí)代碼提供一個(gè)功能性的軟件模型，用以驗(yàn)證相應(yīng)的算法。本論文的主要工作就是嵌入式GPU芯片開發(fā)流程中軟件模型的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)。本工作實(shí)現(xiàn)了圖形芯片中

4、處理3D圖形處理的過程，為后續(xù)的芯片開發(fā)提供了一個(gè)很好的參考。
　　 文章著重于嵌入式GPU圖形管線算法的提取以及相應(yīng)的C/C++的軟件實(shí)現(xiàn)，為了能夠更好的在嵌入式系統(tǒng)中模擬出嵌入式圖形芯片，嵌入式軟件GPU以庫的形式運(yùn)行在嵌入式的CPU上，用以圖形處理器的功能的模擬。本論文中采用ARM處理器作為嵌入式的CPU，采用的操作系統(tǒng)是LINUX操作系統(tǒng)，因此論文中軟件GPU模型的建立以及開發(fā)調(diào)試工作是運(yùn)行在ARM-LINUX-GCC的

5、的發(fā)環(huán)境中。從另一個(gè)角度上來說，嵌入式GPU是OpenGL ES1.0的實(shí)現(xiàn)，因此設(shè)計(jì)開發(fā)相應(yīng)的圖形庫是OpenGLES1.0在ARM+LINUX平臺(tái)的軟件實(shí)現(xiàn)。
　　 論文首先回顧了PC機(jī)上圖形處理器的發(fā)展歷史以及現(xiàn)狀，簡(jiǎn)單介紹了嵌入式處理器當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及研究意義，同時(shí)詳細(xì)介紹了本課題的目標(biāo)。其次簡(jiǎn)單介紹了圖形系統(tǒng)的構(gòu)成，詳細(xì)討論了嵌入式GPU的關(guān)鍵技術(shù)，著重研究了OpenGL ES1.0的標(biāo)準(zhǔn)并提出了在本論文中實(shí)現(xiàn)圖形