CN207689871U - 一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，包括用于显示控制的ARM显示组件和用于提供显示内容的PowerPC小系统，所述ARM显示组件与PowerPC小系统通过PCIe总线交换数据，ARM显示组件和PowerPC小系统之间还连接有用于上电和复位管理的CPLD模块。本实用新型基于ARM技术和PowerPC技术设计的混合显示控制器，采用PowerPC+VxWorks的高效调度系统，具备实时处理的优点，与基于Linux的ARM显示组件控制下的GPU 3D加速形成优势互补，支持3D加速，适用于对实时性要求较高且具有较高显示要求的环境。

Description

一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器

技术领域

本实用新型涉及嵌入式显示控制技术领域，具体的说，是一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器。

背景技术

VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。当前嵌入式领域PowerPC只提供几款芯片带有显示控制器，但是这几款芯片存在功耗比较大、不能使用VxWorks系统、不支持3D加速功能等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，用于解决现有技术中PowerPC自带的显示控制器不支持Vxworks系统、无法实现3D加速功能的问题。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，包括用于显示控制的ARM显示组件和用于提供显示内容的PowerPC小系统，所述ARM显示组件与PowerPC小系统通过PCIe总线交换数据，ARM显示组件和PowerPC小系统之间还连接有用于上电和复位管理的CPLD模块。

工作原理：

基于VxWorks和Linux混合显示控制器，采用ARM显示组件作为显示控制，并由PowerPC小系统提供显示内容，PowerPC小系统与ARM显示组件通过PCIe总线进行数据交换，将显示内容传输至ARM显示组件，ARM显示组件上运行基于Linux的软件程序，用于对ARM显示组件中的芯片进行配置，PowerPC小系统上运行VxWorks和WindML中间件，以提供图形界面显示。CPLD模块通过IO信号控制电源芯片输出使能，实现PowerPC小系统和ARM显示组件的上电时序和复位管理。采用PowerPC+VxWorks的高效调度系统，具备实时处理的优点，与基于Linux的ARM显示组件控制下的GPU 3D加速形成优势互补，支持3D加速，适用于对实时性要求较高且具有较高显示要求的环境。基于Linux的软件程序采用现有技术，在此不再详述。

进一步地，所述PowerPC小系统包括PowerPC，所述PowerPC连接有A内存、A电子盘、蜂鸣器、RTC电路、键盘电路及接口电路。

工作原理：

在PowerPC小系统内设置有主控芯片PowerPC，PowerPC通过eLBC与CPLD模块连接，并通过PCIe总线与ARM显示组件中的处理器进行数据交互，PowerPC能够根据需要进行芯片更换，具有扩充PowerPC芯片选型的范围的特性。PowerPC小系统为显控模块，PowerPC为显控模块的主控CPU，PowerPC采用P1022，P1022为双E500内核PowerPC处理器，主频为800MHZ，采用45nm制程，A内存作为缓存，A电子盘作为存储器，蜂鸣器作为报警指示，RTC电路作为时钟控制，键盘电路作为人机交互输入设备，接口电路提供PowerPC与其他芯片的通信接口。能够在PowerPC上运行VxWorks6.8操作系统，并完成对WindML的支持，包括驱动和上层软件支持。图形显示启动后将本地的显示缓存设置为通过PCIe总线指向的ARM显示组件的缓存空间。A内存内设置有两片DDR3，最高工作于667M数据速率。

进一步地，所述接口电路包括通信接口板，所述通信接口板连接有CAN接口转换电路、以太网接口转换电路、USB接口转换电路和串口接口电路，所述CAN接口转换电路、以太网接口转换电路、USB接口转换电路和串口接口电路分别与所述PowerPC连接。

工作原理：

CAN接口转换电路包括CAN总线控制器和外接的PHY处理器，CAN总线控制器选用MCP2515-I/ST。MCP2515支持SPI接口扩展，SPI时钟频率最高10MHz。P1022处理器的SPI接口时钟频率为核时钟的1/256，核时钟为800MHz时，SPI接口时钟最高3.125MHz。P1022+MCP2515的设计方案满足CAN2.0要求的1Mbps波特率。MCP2515芯片支持3.3V供电，信号可直接与P1022互连。PHY处理器，具备隔离能力，PHY处理器芯片选用ISO1050DW，隔离能力达到5000Vrms；以太网接口转换电路，用于软件调试；USB接口转换电路选用芯片USB3315C，该芯片为高速USB2.0接口PHY，可提供OTG支持，IO电压采用3.3V供电，QFN24封装；串口接口电路，调试RS232用于与操作系统Shell交互，实现串口协议。P1022提供2路串口。

进一步地，所述键盘电路包括与所述PowerPC连接的第一电平转换电路，所述第一电平转换电路连接有键盘接口板。

键盘电路包括与PowerPC连接的第一电平转换电路，PowerPC的通用异步收发传输器UART0外接电平转换芯片MAX3160EAP进行电平转换，电平转换芯片在RS232模式下最大通信速率为1Mbps，采用3.3V供电。电平转换芯片与键盘接口板连接，实现数据交互。

进一步地，所述ARM显示组件包括ARM芯片，所述ARM芯片连接有B内存、LVDS液晶显示电路、B电子盘、调试组件和缓存电路。

在ARM显示组件内设置有作为处理器的ARM芯片，ARM芯片采用芯片MCIMX6Q6AVT10AC，属于IMX6系列，具备硬件可扩展，软件和引脚兼容特性，工作主频1GHZ，集成4个Cortex-A9内核，结合集成的3D图形单元和1080p编码/解码视频引擎，支持350mW的1080p视频回放。同时还可以在高清模式下播放3D视频，它还可以同时管理用于3D立体拍摄的双摄像头。IMX6Q提供1个Sata3.0接口、2个CAN接口、1个PCIe接口和、1个10/100/1000M以太网接口、LPDDR2/LPDDR3接口、闪存接口、电池接口、照相机接口、LVDS接口、LCD接口、HDMI接口、键盘接口和WLAN接口等。ARM芯片与PowerPC通过PCIe总线传输数据，并通过EMIF接口与CPLD模块连接。B内存采用至少两片DDR3，B电子盘作为存储器，调试组件用于外接调试设备。缓存电路中存储有ARM芯片的配置程序，当CPLD模块发出上电信号时，ARM芯片从缓存电路中加载程序，启动并从PowerPC接收显示内容，存储在DDR3，再存储到B电子盘。输出显示时，先将显示内容从B电子盘读取到DDR3，再通过LVDS液晶显示组件进行多媒体显示。

进一步地，所述LVDS液晶显示电路包括LVDS液晶显示接口和第三电平转换电路，所述第三电平转换电路与所述ARM芯片连接，所述LVDS液晶显示接口与第三电平转换电路连接。

LVDS液晶显示电路包括第三电平转换电路和LVDS液晶显示接口，LVDS液晶显示接口用于连接液晶显示设备，并通过第三电平转换电路完成液晶显示设备和ARM芯片之间的输入输出的电平转换。

进一步地，所述缓存电路包括与所述ARM芯片连接的eMMC、第二NorFLASH和EEPROM。

工作原理：

缓存电路内设置有分别与ARM芯片连接的eMMC、第二NorFLASH及EEPROM，ARM芯片通过GPIO上从eMMC接口加载程序；eMMC用于存放系统镜像及文件系统；第二NorFLASH用于存放操作系统Boot引导文件等。

进一步地，所述调试组件包括调试排针和接口通信电路，所述调试排针通过与所述接口通信电路连接，接口通信电路与所述ARM芯片连接。

ARM芯片通过调试组件连接外部调试设备，用于对ARM显示组件进行功能调试。

进一步地，所述CPLD模块包括CPLD芯片、与所述CPLD芯片连接的第一NorFLASH和第二电平转换电路，所述第二电平转换电路连接有液晶屏电源接口，CPLD芯片通过eLBC通信线路和8分频通信线路与所述PowerPC连接，并通过EMIF通信线路和8分频通信线路与所述ARM芯片连接。

CPLD模块完成：复位管理、PowerPC与第一NorFLASH数据访问、A电子盘控制信号管理等。PowerPC和ARM芯片间数据交换通过1路PCIe总线实现，由于冗余原因，在CPLD芯片中为PowerPC和ARM芯片实现1段共享存储区，CPLD芯片处理ARM芯片的EIM接口信号。CPLD芯片桥接PowerPC和第一NorFLASH，实现程序加载；桥接PowerPC和ARM芯片，实现图像等应用数据交换。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型基于ARM技术和PowerPC技术设计的混合显示控制器，采用PowerPC+VxWorks的高效调度系统，具备实时处理的优点，与基于Linux的ARM显示组件控制下的GPU3D加速形成优势互补，支持3D加速，适用于对实时性要求较高且具有较高显示要求的环境。

（2）利用ARM作为显示组件的主控芯片，并由PowerPC提供显示内容，使用时在ARM上跑Linux对显示控制芯片进行配置，在PowerPC上跑VxWorks和windml中间件，以提供图形界面显示，并且具有扩充PowerPC芯片选型的范围的特性。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，包括用于显示控制的ARM显示组件和用于提供显示内容的PowerPC小系统，所述ARM显示组件与PowerPC小系统通过PCIe总线交换数据，ARM显示组件和PowerPC小系统之间还连接有用于上电和复位管理的CPLD模块。

工作原理：

基于VxWorks和Linux混合显示控制器，采用ARM显示组件作为显示控制，并由PowerPC小系统提供显示内容，PowerPC小系统与ARM显示组件通过PCIe进行数据交换，将显示内容传输至ARM显示组件，ARM显示组件上运行基于Linux的软件程序，对ARM显示组件中的芯片进行配置，PowerPC小系统上运行VxWorks和WindML中间件，以提供图形界面显示。CPLD模块通过IO信号控制电源芯片输出使能，实现PowerPC小系统和ARM显示组件的上电时序和复位管理。采用PowerPC+VxWorks的高效调度系统，具备实时处理的优点，与基于Linux的ARM显示组件控制下的GPU 3D加速形成优势互补，支持3D加速，适用于对实时性要求较高且具有较高显示要求的环境。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合附图1所示，所述PowerPC小系统包括PowerPC，所述PowerPC连接有A内存、A电子盘、蜂鸣器、RTC电路、键盘电路及接口电路。

工作原理：

在PowerPC小系统内设置有主控芯片PowerPC，PowerPC通过eLBC与CPLD模块连接，并通过PCIe总线与ARM显示组件中的处理器进行数据交互，PowerPC能够根据需要进行芯片更换，具有扩充PowerPC芯片选型的范围的特性。PowerPC小系统为显控模块，PowerPC为显控模块的主控CPU，PowerPC采用P1022，P1022为双E500内核PowerPC处理器，主频为800MHZ，采用45nm制程，A内存作为缓存，A电子盘作为存储器，蜂鸣器作为报警指示，RTC电路作为时钟控制，键盘电路作为人机交互输入设备，接口电路提供PowerPC与其他芯片的通信接口。能够在PowerPC上运行VxWorks6.8操作系统，并完成对WindML的支持，包括驱动和上层软件支持。图形显示启动后将本地的显示缓存设置为通过PCIe指向的ARM显示组件的缓存空间。A内存内设置有两片DDR3，最高工作于667M数据速率。

进一步地，所述接口电路包括通信接口板，所述通信接口板连接有CAN接口转换电路、以太网接口转换电路、USB接口转换电路和串口接口电路，所述CAN接口转换电路、以太网接口转换电路、USB接口转换电路和串口接口电路分别与所述PowerPC连接。

工作原理：

CAN接口转换电路包括CAN总线控制器和外接的PHY处理器，CAN总线控制器选用MCP2515-I/ST。MCP2515支持SPI接口扩展，SPI时钟频率最高10MHz。P1022处理器的SPI接口时钟频率为核时钟的1/256，核时钟为800MHz时，SPI接口时钟最高3.125MHz。P1022+MCP2515的设计方案满足CAN2.0要求的1Mbps波特率。MCP2515芯片支持3.3V供电，信号可直接与P1022互连。PHY处理器，具备隔离能力，PHY处理器芯片选用ISO1050DW，隔离能力达到5000Vrms；以太网接口转换电路，用于软件调试；USB接口转换电路选用芯片USB3315C，该芯片为高速USB2.0接口PHY，可提供OTG支持，IO电压采用3.3V供电，QFN24封装；串口接口电路，调试RS232用于与操作系统Shell交互，实现串口协议。P1022提供2路串口。

进一步地，所述键盘电路包括与所述PowerPC连接的第一电平转换电路，所述第一电平转换电路连接有键盘接口板。

键盘电路包括与PowerPC连接的第一电平转换电路，PowerPC的通用异步收发传输器UART0外接电平转换芯片MAX3160EAP进行电平转换，电平转换芯片在RS232模式下最大通信速率为1Mbps，采用3.3V供电。电平转换芯片与键盘接口板连接，实现数据交互。

实施例3：

在实施例2的基础上，结合附图1所示，所述ARM显示组件包括ARM芯片，所述ARM芯片连接有B内存、LVDS液晶显示电路、B电子盘、调试组件和缓存电路。

在ARM显示组件内设置有作为处理器的ARM芯片，ARM芯片采用芯片MCIMX6Q6AVT10AC，属于IMX6系列，具备硬件可扩展，软件和引脚兼容特性，工作主频1GHZ，集成4个Cortex-A9内核，结合集成的3D图形单元和1080p编码/解码视频引擎，支持350mW的1080p视频回放。同时还可以在高清模式下播放3D视频，它还可以同时管理用于3D立体拍摄的双摄像头。IMX6Q提供1个Sata3.0接口、2个CAN接口、1个PCIe接口和、1个10/100/1000M以太网接口、LPDDR2/LPDDR3接口、闪存接口、电池接口、照相机接口、LVDS接口、LCD接口、HDMI接口、键盘接口和WLAN接口等。ARM芯片与PowerPC通过PCIe总线传输数据，并通过EMIF接口与CPLD模块连接。B内存采用至少两片DDR3，B电子盘作为存储器，调试组件用于外接调试设备。缓存电路中存储有ARM芯片的配置程序，当CPLD模块发出上电信号时，ARM芯片从缓存电路中加载程序，启动并从PowerPC接收显示内容，存储在DDR3，再存储到B电子盘。输出显示时，先将显示内容从B电子盘读取到DDR3，再通过LVDS液晶显示组件进行多媒体显示。

进一步地，所述LVDS液晶显示电路包括LVDS液晶显示接口和第三电平转换电路，所述第三电平转换电路与所述ARM芯片连接，所述LVDS液晶显示接口与第三电平转换电路连接。

LVDS液晶显示电路包括第三电平转换电路和LVDS液晶显示接口，LVDS液晶显示接口用于连接液晶显示设备，并通过第三电平转换电路完成液晶显示设备和ARM芯片之间的输入输出的电平转换。

进一步地，所述缓存电路包括与所述ARM芯片连接的eMMC、第二NorFLASH和EEPROM。

工作原理：

缓存电路内设置有分别与ARM芯片连接的eMMC、第二NorFLASH及EEPROM，ARM芯片通过GPIO上从eMMC接口加载程序；eMMC用于存放系统镜像及文件系统；第二NorFLASH用于存放操作系统Boot引导文件等。

进一步地，所述调试组件包括调试排针和接口通信电路，所述调试排针通过与所述接口通信电路连接，接口通信电路与所述ARM芯片连接。

ARM芯片通过调试组件连接外部调试设备，用于对ARM显示组件进行功能调试。

进一步地，所述CPLD模块包括CPLD芯片、与所述CPLD芯片连接的第一NorFLASH和第二电平转换电路，所述第二电平转换电路连接有液晶屏电源接口，CPLD芯片通过eLBC通信线路和8分频通信线路与所述PowerPC连接，并通过EMIF通信线路和8分频通信线路与所述ARM芯片连接。

CPLD模块完成：复位管理、PowerPC与第一NorFLASH数据访问、A电子盘控制信号管理等。PowerPC和ARM芯片间数据交换通过1路PCIe总线实现，由于冗余原因，在CPLD芯片中为PowerPC和ARM芯片实现1段共享存储区，CPLD芯片处理ARM芯片的EIM接口信号。CPLD芯片桥接PowerPC和第一NorFLASH，实现程序加载；桥接PowerPC和ARM芯片，实现图像等应用数据交换。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，包括用于显示控制的ARM显示组件和用于提供显示内容的PowerPC小系统，所述ARM显示组件与PowerPC小系统通过PCIe总线交换数据，ARM显示组件和PowerPC小系统之间还连接有用于上电和复位管理的CPLD模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述PowerPC小系统包括PowerPC，所述PowerPC连接有A内存、A电子盘、蜂鸣器、RTC电路、键盘电路及接口电路。

3.根据权利要求2所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述接口电路包括通信接口板，所述通信接口板连接有CAN接口转换电路、以太网接口转换电路、USB接口转换电路和串口接口电路，所述CAN接口转换电路、以太网接口转换电路、USB接口转换电路和串口接口电路分别与所述PowerPC连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述键盘电路包括与所述PowerPC连接的第一电平转换电路，所述第一电平转换电路连接有键盘接口板。

5.根据权利要求4所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述ARM显示组件包括ARM芯片，所述ARM芯片连接有B内存、LVDS液晶显示电路、B电子盘、调试组件和缓存电路。

6.根据权利要求5所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述LVDS液晶显示电路包括LVDS液晶显示接口和第三电平转换电路，所述第三电平转换电路与所述ARM芯片连接，所述LVDS液晶显示接口与第三电平转换电路连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述缓存电路包括与所述ARM芯片连接的eMMC、第二NorFLASH和EEPROM。

8.根据权利要求7所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述调试组件包括调试排针和接口通信电路，所述调试排针通过与所述接口通信电路连接，接口通信电路与所述ARM芯片连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于Vxworks和Linux的混合显示控制器，其特征在于，所述CPLD模块包括CPLD芯片、与所述CPLD芯片连接的第一NorFLASH和第二电平转换电路，所述第二电平转换电路连接有液晶屏电源接口，CPLD芯片通过eLBC通信线路和8分频通信线路与所述PowerPC连接，并通过EMIF通信线路和8分频通信线路与所述ARM芯片连接。