CN109272910B - 一种基于arm的矩形十字灰阶画面组件生成系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液晶面板测试技术领域，公开了一种基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统及方法，其系统包括数据解析模块、共享内存模块和图形信号发生器；图像信号发生器的输入端与数据解析模块的输出端相连；共享内存模块的一个输入端与数据解析模块的输出端相连，另一个输入端与图像信号发生器的一个输出端相连；数据解析模块在ARM上实现，用于接收外部配置好的图片转为BMP图片；图形信号发生器在FPGA上实现，将BMP图片转换为矩形十字灰阶画面组件信号，并存储到共享内存中；通过在ARM上对画面文件进行解析并展开成BMP图片，将BMP图片的数据存放到ARM与FPGA的共享内存中，再由FPGA对内存区域的图片进行显示，可以有效减少FPGA资源的占用、对网络带宽的占有，实现低延时的数据传输。

Description

一种基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统及方法

技术领域

本发明属于液晶面板测试技术领域，更具体地，涉及一种基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，LCD液晶显示器行业中，大屏幕和高分辨率逐渐成为主流，而在显示器生产过程中，需要通过画面信号发生器对液晶面板进行检测。

以往的画面信号发生器多以BMP(bitmap)图像作为输入，在检测大屏幕和高分辨率的显示器时，对应的BMP图形数据变的很大，对PC机到画面信号发生器的网络吞吐量要求很高，对网络延时会有影响，且容易造成检测过程中丢数据、图片显示慢、画面不流畅的情况。

现有的改进方法是针对部分画面，按照某种格式和规则固定存放到一个较小的文件中，然后把该文件通过网络发送给图形发生器的ARM (Advanced RISC Machines)模块，再通过预定的机制发送给 FPGA(Field-Programmable Gate Array现场可编程门阵列)，在FPGA上将文件中按照设定的规则展开成BMP图片，并将BMP图片存放在内存中，最终通过FPGA把BMP图片显示出来。该现有技术要么占用网络资源，要么需要占用FPGA资源，因此需要一套新的系统及方法去适应现有的行业要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统及方法，通过ARM生成画面组件，可实现快速的图形生成，且占用FPGA资源较少。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统，包括数据解析模块、共享内存模块和图形信号发生器；

其中，图像信号发生器的输入端与数据解析模块的输出端相连；共享内存模块的一个输入端与数据解析模块的输出端相连，另一个输入端与图像信号发生器的一个输出端相连；

其中，数据解析模块在ARM上实现，用于接收外部配置好的图片，将其转为BMP图片；图形信号发生器在FPGA上实现，用于将BMP图片转换为可在模组或显示器上显示的矩形十字灰阶画面组件信号，并存储到共享内存中。

优选的，上述基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统，还包括人机交互模块，其输出端与数据解析模块的输入端相连；人机交互模块用于根据预设的格式和规则配置画面。

优选的，上述基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统，还包括图像输出模块，图像输出模块的输入端与图像信号发生器的另一个输出端相连；图像输出模块在FPGA上实现，用于根据液晶模组的时序参数，从共享内存读取矩形十字灰阶画面组件信号，并根据该矩形十字灰阶画面组件信号生成视频图形阵列信号；还用于根据依次产生同步共享内存的读信号，将矩形十字灰阶画面组件转换为低电压差分信号输出。

优选的，上述基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统，ARM与 FPGA之间具有多个共享内存区域，每个内存区域保存一个图形数据，通过切换内存地址显示多个图片，实现低延时快速的图片切换。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种基于ARM 的矩形十字灰阶画面组件生成方法，基于ARM的多核架构将画面按照预定的格式和规则存放成一个固定大小的文件，然后把该文件通过网络发送给ARM，在ARM上对画面文件进行解析，并根据预设规则和分辨率展开成BMP图片，将BMP图片的数据存放到ARM与FPGA的共享内存中，再由FPGA对该内存区域的图片进行显示。

优选地，上述基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成方法，通过在 ARM与FPGA之间设置多个共享内存区域，每个内存区域保存一个图形数据，通过切换内存地址显示多个图片，实现低延时快速的图片切换。

优选地，上述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，具体包含如下步骤：

(1)获取拟构建的矩形十字灰阶画面的位置信息，顶点坐标信息，颜色信息和阶数；

根据配置的拟构建的矩形十字灰阶画面的位置信息，控制数据解析模块向图像信号发生器发送矩形十字灰阶画面左上顶点的水平坐标信息和垂直坐标信息，以及右下顶点的水平坐标信息和垂直坐标信息；

并根据拟构建的矩形十字灰阶画面的颜色信息控制数据解析模块向图像信号发生器发送矩形十字灰阶画面初始颜色值和目标颜色值；

并根据拟构建的矩形十字灰阶画面的阶数信息控制数据解析模块向图像信号发生器发送矩形十字灰阶画面的水平分割区信息和垂直分割区信息；

(2)根据顶点坐标信息获取中心点坐标信息；并根据顶点坐标信息获取矩形十字灰阶画面对角线划分后的区域信息；

采用矩形十字灰阶画面的四个顶点对角线将矩形十字灰阶画面划分成上、下、左、右四个区域，分别标记为QU，QD，QL，QR；

(3)根据顶点坐标信息及阶数将矩形十字灰阶画面分割为多个水平分割区和垂直分割区；

具体地，根据矩形十字灰阶画面左上顶点的水平坐标信息、右下顶点的水平坐标信息以及矩形十字灰阶画面的阶数信息，将矩形十字灰阶画面范围内的水平方向分成连续的多个水平分割区；

并根据矩形十字灰阶画面的左上顶点的垂直坐标信息、右下顶点的垂直坐标信息以及矩形十字灰阶画面的阶数信息，将矩形十字灰阶画面范围内的垂直方向分成连续的多个垂直分割区；

(4)对矩形十字灰阶画面上不同分割区域的坐标点，按照当前点与中心点的距离，按照阶数比率得到颜色信息；遍历矩形十字灰阶画面范围内的每个坐标点，对每个坐标点赋予对应的颜色值，形成所需的矩形十字灰阶画面组件。优选地，上述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，还包括如下步骤：

(5)通过ARM将矩形十字灰阶画面组件直接保存到预设的共享内存中；然后通知FPGA从该共享内存中读取矩形十字灰阶画面，由FPGA中根据液晶模组的时序参数，产生视频图形阵列信号，并依次产生同步共享内存的读信号，将上述矩形十字灰阶画面组件转换为低电压差分信号。

优选地，上述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其步骤(4)具体为：在矩形十字灰阶画面范围内对坐标点进行扫描，若扫描到的坐标点在所划分的左、右区域内，即QL或QR区域内，则将该坐标点按照水平坐标值X 与中心点水平坐标OX的距离差值，按照阶数N根据初始颜色信息值与目标颜色信息值等比例进行颜色信息设置；对应坐标点的颜色信息值取C [(X-OX)/N]。

若扫描到的坐标点在所划分的上、下区域内，即QU或QD区域内，则将该坐标点按照垂直坐标值Y与中心点垂直坐标OY的距离差值，按照阶数N根据其初始颜色信息值与目标颜色信息值等比例进行颜色信息设置，对应坐标点的颜色信息值取C [(Y-OY)/N]；

遍历矩形十字灰阶画面范围内的每个坐标点，对每个坐标点赋予对应的颜色值，形成矩形十字灰阶画面组件。

优选地，上述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其步骤(5)中在矩形十字灰阶画面上内对每个坐标点进行扫描的顺序为：从矩形十字灰阶画面范围的左侧到右侧，再从矩形十字灰阶画面范围的上端到下端。

优选地，上述基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成方法，对画面根据预设规则进行压缩和编码，使用较小的文件实现各种分辨率的图形的定义和规定，降低上位机与图形发生器之间的网络带宽的需求。

优选地，上述的矩形十字灰阶画面组件生成方法中，文件的大小固定为8K字节。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统及方法，

(1)采用ARM与FPGA的共享内存存储BMP图片的数据，降低了 ARM与FPGA之间通信的风险和延时；既能有效利用ARM多核性能进行图片编码，进行矩形十字灰阶填充画面转BMP图片的转换，可以有效减少 FPGA资源的占用；将数据通过共享内存给到FPGA，又能实现低延时的数据传输；

(2)对画面根据预设规则进行压缩和编码，可使用较小的文件实现各种分辨率的图形的定义和规定，降低上位机和图形发生器之间的网络带宽的需求；

(3)在一个优选实施例中，通过ARM和FPGA之间添加多个共享内存区域，每个内存区域可保存一个图形数据，显示图片时切换内存地址即可，实现低延时快速的图片切换。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统的框图；

图2为本发明的基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成方法的流程示意图；

图3为本发明实施例的矩形十字线区域示意图；

图4为本发明实施例中生成的矩形十字灰阶画面的BMP图片示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统的一个实施例，包括人机交互模块、数据解析模块、共享内存模块、图形信号发生器和图像输出模块；

数据解析模块的输入端与人机交互模块的输出端相连；图像信号发生器的输入端与数据解析模块的输出端相连；共享内存模块的一个输入端与数据解析模块的输出端相连，另一个输入端与图像信号发生器的一个输出端相连；图像输出模块的输入端与图像信号发生器的另一个输出端相连。

实施例中，人机交互模块采用配套的上位机的配置界面，用于配置画面；数据解析模块，在ARM上实现，用于解析上位机配置的画面的图片，将画面转为BMP图片；图形信号发生器，在FPGA上实现，用于将BMP 图片转换为可在显示器上显示的信号；图像输出模块，在FPGA上实现，用于图像信号发生器生成的信号输出。

实施例提供的基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成方法，基于 ARM的多核架构将画面按照预定的格式和规则存放成一个固定大小的文件，然后把该文件通过网络发送给ARM，在ARM上对画面的文件进行解析，并根据预设规则和分辨率展开成BMP图片，将BMP图片的数据存放到ARM与FPGA的共享内存中，再通知FPGA对该内存区域的图片进行显示。在一个优选实施例中，通过在ARM与FPGA之间设置多个共享内存区域，每个内存区域保存一个图形数据，通过切换内存地址显示多个图片，实现低延时快速的图片切换。

基于上述系统的矩形十字灰阶画面组件生成方法的一个实施例，其流程参照图2，包含如下步骤：

(1)根据配置的拟构建的矩形十字灰阶画面的位置信息，控制数据解析模块向图像信号发生器发送矩形十字灰阶画面左上顶点的水平坐标信息和垂直坐标信息，以及右下顶点的水平坐标信息和垂直坐标信息；

并根据拟构建的矩形十字灰阶画面的颜色信息控制数据解析模块向图像信号发生器发送矩形十字灰阶画面初始颜色值C1和目标颜色值C2；

并根据拟构建的矩形十字灰阶画面的阶数信息控制数据解析模块向图像信号发生器发送矩形十字灰阶画面的水平分割区信息和垂直分割区信息。

在一个优选实施例中，配置时，对画面根据预设规则进行压缩和编码，使用较小的文件实现各种分辨率的图形的定义和规定，降低上位机与图形发生器之间的网络带宽的需求。

(2)根据矩形十字灰阶画面左上顶点的水平坐标信息、右下顶点的水平坐标信息，获取矩形十字灰阶画面的中心点坐标信息(OX、OY)；

(3)根据矩形十字灰阶画面左上顶点的水平坐标信息、右下顶点的水平坐标信息，以及步骤2获得的中心点坐标信息，采用矩形十字灰阶画面的四个顶点对角线将矩形十字灰阶画面划分成上、下、左、右四个区域，分别标记为QU，QD，QL，QR；

(4)根据矩形十字灰阶画面左上顶点的水平坐标信息、右下顶点的水平坐标信息以及矩形十字灰阶画面的阶数信息，将矩形十字灰阶画面范围内的水平方向分成连续的多个水平分割区；

并根据矩形十字灰阶画面的左上顶点的垂直坐标信息、右下顶点的垂直坐标信息以及矩形十字灰阶画面的阶数信息，将矩形十字灰阶画面范围内的垂直方向分成连续的多个垂直分割区。

(5)根据不同分割区域的坐标点，按照当前点与中心点的距离，按照阶数比率得到颜色信息，具体地：

在矩形十字灰阶画面范围内对坐标点进行扫描，若扫描到的坐标点在所划分的左、右区域内，即QL或QR区域内，则将该坐标点按照水平坐标值X与中心点水平坐标OX的距离差值，按照阶数N根据初始颜色信息值与目标颜色信息值等比例进行颜色信息设置；对应坐标点的颜色信息值取 C[(X-OX)/N]；

若扫描到的坐标点在所划分的上、下区域内，即QU或QD区域内，则将该坐标点按照垂直坐标值Y与中心点垂直坐标OY的距离差值，按照阶数N根据其初始颜色信息值与目标颜色信息值等比例进行颜色信息设置，对应坐标点的颜色信息值取C[(Y-OY)/N]；

遍历矩形十字灰阶画面范围内的每个坐标点，对每个坐标点赋予对应的颜色值，形成矩形十字灰阶画面组件。

在一个优选方案中，矩形十字灰阶画面组件生成方法还包括如下步骤：

(6)通过图像信号发生器将上述矩形十字灰阶画面组件直接保存到预设的共享内存中，然后通知FPGA的图像输出模块从该共享内存中读取矩形十字灰阶画面，FPGA中的图像输出模块根据液晶模组的时序参数，产生视频图形阵列信号(VGA，Video GraphicsArray)，并依次产生同步共享内存的读信号，将上述矩形十字灰阶画面组件转换为低电压差分信号输出 (LVDS，Low-Voltage Differential Signaling)。

在实施例中，坐标点即为像素点。在一个优选实施例中，步骤5中在矩形十字灰阶画面范围内对每个坐标点进行扫描的顺序为：从矩形十字灰阶画面范围的左侧到右侧，再从矩形十字灰阶画面范围的上端到下端。

在一个优选实施例中，对于一个阶数为256的矩形十字灰阶画面，如图 3所示，水平方向和垂直方向均有512个坐标点，左上顶点的水平坐标为(1、 1)，右下顶点的水平坐标信息为(512、512)，中心原点的水平坐标信息为 (256、256)，则水平方向有512分割区，垂直方向有512个分割区，也就是每一行对应一个分割区，每一列对应一个分割区。

在一个优选实施例中，对给定的矩形十字灰阶画面，在QL或QR区域内的点的颜色值信息取值，其比率为当前点的水平坐标值与中心点的水平坐标值的差值再除以阶数，即(X-OX)/N；再根据这个比率关系和初始颜色值C1与目标颜色值信息C2按比率确定当前坐标点的颜色值，对应坐标点的颜色信息值取C[(X-OX)/N]；

譬如，在一个施例中，初始颜色信息值为C1(含RGB，即红绿蓝分量信息，CR1为红色分量值，CG1为绿色分量值，CB1为蓝色分量值)，目标颜色信息值为C2(含RGB，即红绿蓝分量信息，CR2为红色分量值，CG2 为绿色分量值，CB2为蓝色分量值)；C1的RGB值为(1，1，1)，C2的 RGB值为(255，255，255)，阶数N为255，则在C1与C2之间等分255 个颜色信息值，C[1]的RGB值为(1，1，1)，C[2]的RGB值为(2，2，2)， C[3]的RGB值为(3，3，3)，依此，C[255]的RGB值为(255，255，255)；

对在QU或QD区域内的点的颜色值信息取值，其比率为当前点的垂直坐标值与中心点的垂直坐标值的差值再除以阶数，即(Y-OY)/N，再根据这个比率关系和初始颜色值信息C1与目标颜色值信息C2做一个按比率确定当前的颜色值，确定对应坐标点的颜色信息值取C[(Y-OY)/N]；

譬如，在一个实例中，初始颜色信息值为C1(含RGB，即红绿蓝分量信息，CR1为红色分量值，CG1为绿色分量值，CB1为蓝色分量值)、目标颜色信息值目标颜色值为C2(含RGB，即红绿蓝分量信息，CR2为红色分量值，CG2为绿色分量值，CB2为蓝色分量值)；C1的RGB值为(1，1， 1)，C2的RGB值为(255，255，255)，阶数N为255，则在C1与C2之间等分255个颜色信息值，C[1]的RGB值为(1，1，1)，C[2]的RGB值为 (2，2，2)，C[3]的RGB值为(3，3，3)，依此，C[255]的RGB值为(255， 255，255)。生成BMP图片的效果参照图4，是四周为黑色向中心点渐变为白色。

实测结果表明，采用上述系统及方法实现了生成矩形十字灰阶画面组件这样复杂的画面，并且产生的这些复杂画面的数据量仅为8192字节，不仅能提高上位机向ARM传输画面的传输速度，有效的降低网络带宽使用率，还可以降低FPGA的逻辑资源的占用率；ARM和FPGA直接使用共享内存机制，将转换的BMP画面给到FPGA上，减少网络资源的占用，并且由ARM生成的矩形十字灰阶画面组件这样复杂的画面速度快，用于大屏幕、高分辨率液晶模组测试时，响应快，测试效率高；能更好的降低FPGA的资源占用率，且可使用多个共享内存切换机制有效的提高响应速度。另一方面，而且矩形十字灰阶画面的大小、颜色可根据用户需求进行灵活配置；由于生成的矩形十字灰阶画面的分辨率可以在画图时根据需要进行定义，因此可以适用各种分辨率的液晶模组，保证了液晶模组测试的充分可靠。

本发明提供的基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统及方法，通过ARM进行计算，有效完成逻辑图转BMP图，减少对FPGA的资源占用；通过共享内存降低ARM到FPGA的数据传输的压力，提高产品的性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成系统，其特征在于，包括数据解析模块、共享内存模块和图像信号发生器；

所述图像信号发生器的输入端与数据解析模块的输出端相连；共享内存模块的一个输入端与数据解析模块的输出端相连，另一个输入端与图像信号发生器的一个输出端相连；

所述数据解析模块在ARM上实现，用于接收外部配置好的图片对其进行解析，并根据预设规则和分辨率展开成BMP图片，并存储到共享内存中；图像信号发生器在现场可编程门阵列上实现，用于将共享内存中拟构建矩形十字灰阶画面的BMP图片在水平和垂直方向上分别分割为多个连续的分割区域后，根据不同分割区域的坐标点以及该坐标点所属的分割区域信息，将当前坐标点与拟构建矩形十字灰阶画面中心点坐标的距离按照阶数比率得到颜色信息，形成矩形十字灰阶画面组件，并存储到共享内存中。

2.如权利要求1所述的矩形十字灰阶画面组件生成系统，其特征在于，还包括输出端与数据解析模块的输入端相连的人机交互模块，所述人机交互模块用于根据预设的格式和规则配置画面。

3.如权利要求1或2所述的矩形十字灰阶画面组件生成系统，其特征在于，还包括输入端与图像信号发生器的另一个输出端相连的图像输出模块；所述图像输出模块在现场可编程门阵列上实现，用于根据液晶模组的时序参数从共享内存读取矩形十字灰阶画面组件信号，并根据所述矩形十字灰阶画面组件信号生成视频图形阵列信号。

4.如权利要求1或2所述的矩形十字灰阶画面组件生成系统，其特征在于，ARM与现场可编程门阵列之间具有多个共享内存区域，每个内存区域保存一个图形数据，通过切换内存地址显示多个图片，实现低延时图片切换。

5.一种基于ARM的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其特征在于，基于ARM的多核架构将画面按照预定的格式和规则存放成固定大小的文件，把所述文件通过网络发送给ARM，在ARM上对文件进行解析，并根据预设规则和分辨率展开成BMP图片，将BMP图片的数据存放到ARM与现场可编程门阵列的共享内存中，由现场可编程门阵列对内存区域的图片拟构建矩形十字灰阶画面的BMP图片在水平和垂直方向上分别分割为多个连续的分割区域后，根据不同分割区域的坐标点以及该坐标点所属的分割区域信息，将当前坐标点与拟构建矩形十字灰阶画面中心点坐标的距离按照阶数比率得到颜色信息，形成矩形十字灰阶画面组件转换矩形十字灰阶画面组件信号，并存储到共享内存中进行显示。

6.如权利要求5所述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其特征在于，具体包含如下步骤：

(1)获取拟构建的矩形十字灰阶画面的位置信息，顶点坐标信息，颜色信息和阶数；

(2)根据所述顶点坐标信息获取中心点坐标信息，并根据所述顶点坐标信息和中心坐标信息获取矩形十字灰阶画面对角线划分后的区域信息；

(3)根据所述阶数将矩形十字灰阶画面分割为多个水平分割区和垂直分割区；

(4)根据不同分割区域的坐标点以及该坐标点所属的分割区域信息，按照当前坐标点与中心点坐标的距离按照阶数比率得到颜色信息，形成矩形十字灰阶画面组件。

7.如权利要求6所述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其特征在于，还包括如下步骤：

(5)通过ARM将矩形十字灰阶画面组件保存到预设的共享内存中；通知现场可编程门阵列从所述共享内存中读取矩形十字灰阶画面生成视频图形阵列信号。

8.如权利要求6或7所述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：

在矩形十字灰阶画面范围内对坐标点进行扫描，若扫描到的坐标点在所划分的左、右区域内，则将该坐标点按照水平坐标值与中心点水平坐标的差值，按照阶数N根据初始颜色信息值与目标颜色信息值等比例进行颜色信息设置。

若扫描到的坐标点在所划分的上、下区域内，则将该坐标点按照垂直坐标值与中心点垂直坐标的差值，按照阶数N根据其初始颜色信息值与目标颜色信息值等比例进行颜色信息设置；

遍历矩形十字灰阶画面范围内的每个坐标点，对每个坐标点赋予的颜色值，形成矩形十字灰阶画面组件。

9.如权利要求5所述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其特征在于，对画面根据预设规则进行压缩和编码，以使用小文件实现各种分辨率的图形的定义，降低上位机与图形发生器之间的网络带宽的需求。

10.如权利要求5所述的矩形十字灰阶画面组件生成方法，其特征在于，文件的大小固定为8K字节。

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