嵌入式圖形處理器的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式終端設備的發(fā)展，以及人們對于嵌入式終端設備3D圖形高品質(zhì)的要求，僅僅依靠嵌入式的CPU如（ARM，MIPS等）繪制復雜的三維圖形很難達到圖形的實時交互以及高分辨率的圖形圖像顯示。因此，對于在嵌入式系統(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，嵌入式領域發(fā)展使得對于嵌入式GPU（Graphic Process Unit

2、）芯片的需求量越來越多，具備了廣闊的市場前景，在這種趨勢下，研究和設計適合嵌入式系統(tǒng)的圖形處理器具有十分重要的意義以及價值。
　　 當前來說嵌入式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。本課題的目的是設計出一款完全支持OpenGL ES1.0標準的嵌入式GPU的IP核，通過對GPU渲染流水線RTL（Register Tra

3、nsfer Logic）級代碼編寫，以及GPU驅(qū)動程序的編寫，在FPGA進行驗證，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)整個流程中，通常是首先建立該芯片的軟件模型，用以進行芯片功能的驗證以及模擬，為后面的RTL（Register Transfer Logic）級代碼提供一個功能性的軟件模型，用以驗證相應的算法。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計以及實現(xiàn)。本工作實現(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的C/C++的軟件實現(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)試工作是運行在ARM-LINUX-GCC的

5、的發(fā)環(huán)境中。從另一個角度上來說，嵌入式GPU是OpenGL ES1.0的實現(xiàn)，因此設計開發(fā)相應的圖形庫是OpenGLES1.0在ARM+LINUX平臺的軟件實現(xiàn)。
　　 論文首先回顧了PC機上圖形處理器的發(fā)展歷史以及現(xiàn)狀，簡單介紹了嵌入式處理器當前的國內(nèi)外現(xiàn)狀以及研究意義，同時詳細介紹了本課題的目標。其次簡單介紹了圖形系統(tǒng)的構(gòu)成，詳細討論了嵌入式GPU的關鍵技術，著重研究了OpenGL ES1.0的標準并提出了在本論文中實現(xiàn)圖形