平显是一种机载综合电子显示设备,它将重要的飞行参数以图形、字符形式,通过光学部件投射到座舱正前方的光/电显示装置上。下一代战机对平显在分辨率、显示质量和实时性等方面提出了更高要求。针对该需求,本文在“平显图形显示系统”项目的支持下,开展了深入研究,完成了新一代图形生成与视频处理显示核心系统的研制。该系统能够接收上层CPU发送的图形和视频控制信号,实现高质量反走样图形生成、实时视频处理以及两者叠加显示。本文主要完成了图形生成、视频处理和DDR3存储管理的算法研究及其FPGA实现,主要工作如下:(1)给出了优化设计的系统逻辑处理流程,实现了图形和视频的并行处理,降低了系统外部数据吞吐量,提高了系统性能。根据系统的功能需求设计了系统的DDR3接口逻辑,通过优化逻辑设计,使得DDR3吞吐量从初始的1728.4 MB/s降为1186.5 MB/s,吞吐量降低了31.4%,有效地减少了DDR3的负载。(2)提出了改进的线条图形反走样算法、圆弧快速生成算法、三角形填充及其边缘反走样算法。改进了线条图形反走样算法,有效缓解了小角度直线的麻花现象,适用于任意角度的斜线和圆弧。改进了圆弧快速生成算法,克服了角度判别法绘制圆弧计算量大且占用逻辑资源多的缺点,提高了圆弧绘制速度。改进了三角形边缘反走样算法,改善了三角形填充显示效果。设计并实现了基于FPGA的二维图形快速生成和反走样,包括点、水平直线、斜线、圆、圆弧等图元绘制和三角形、矩形、圆等封闭图形的填充以及字符显示。(3)提出了改进的视频旋转映射算法,给出了“追赶式”帧速率提升算法。改进的视频旋转映射法,只需要缓存两行就可实现视频旋转,有效地减少了视频旋转的延迟,且占用缓存空间少,适合硬件实现。“追赶式”帧速率提升算法减少了系统时延,确保当前输出帧为最新的写满帧,使得帧速率提升的最大延迟从104ms减少到36.8ms,速度提高了1.8倍,有效提高了系统的实时性。设计并实现了基于FPGA的视频处理,包括对外部PAL格式和DVI格式视频信号的采集、缩放和旋转、对比度亮度调节、DVI格式输出等逻辑模块的设计与调试。(4)设计并实现了DDR3多端口读写存储管理。使用两片DDR3分别实现图形和视频的高速读写,简化多端口读写DDR3的复杂度,提高并行处理速度。将每个数据读写请求设置成中断,借鉴中断处理思想来进行仲裁控制,从而解决数据存储的冲突。完成了系统的性能测试与结果分析。测试结果表明,本文提出的图形反走样处理算法有效改善了小斜角显示时的锯齿现象,使得图形显示更加光滑;视频处理显示色彩均匀,视频处理延迟小于40ms,满足实时要求。