基于FPGA的DDR3多端口讀寫(xiě)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　直接結(jié)果緩存區(qū)存放直接輸出的與背景顏色無(wú)關(guān)的像素值數(shù)據(jù);插值結(jié)果緩存區(qū)存放需要讀回對(duì)應(yīng)位置的背景視頻進(jìn)行插值修正的像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)。插值結(jié)果寫(xiě)到DDR3時(shí)，首先從視頻存儲(chǔ)DDR3中讀出需要修正的像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置的視頻像素值作為背景，然后用流水線處理實(shí)現(xiàn)插值修正，最后將修正結(jié)果寫(xiě)到圖形存儲(chǔ)DDR3中。

　　為了提高讀寫(xiě)速度，圖形中斷處理器中先進(jìn)行直接結(jié)果寫(xiě)中斷處理;同時(shí)視頻中斷處理器中進(jìn)行插值背景視頻讀中斷處理。同時(shí)完成后再進(jìn)行插值結(jié)果寫(xiě)中斷處理。流程與圖6和圖7相似。

　　4幀地址控制模塊設(shè)計(jì)

　　幀地址控制模塊主要是將DDR3空間進(jìn)行劃分，同時(shí)控制幀地址的切換。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，將存儲(chǔ)器劃分為若干塊，每塊存儲(chǔ)一幀數(shù)據(jù)，在用戶(hù)仲裁控制模塊讀寫(xiě)緩存區(qū)時(shí)只生成幀內(nèi)地址，幀地址的切換由幀讀寫(xiě)控制模塊實(shí)現(xiàn)，幀內(nèi)地址結(jié)合幀地址組合成對(duì)應(yīng)DDR3的內(nèi)部地址值。DDR3的幀地址劃分如圖8所示。

　　圖8 DDR3幀地址劃分

　　圖形的讀寫(xiě)和DVI視頻的讀寫(xiě)不涉及幀速率的轉(zhuǎn)換，因此圖形存儲(chǔ)DDR3中的第0~1幀和視頻存儲(chǔ)DDR3中的第3~4幀地址控制方式相同，都是其中一幀用于將生成數(shù)據(jù)寫(xiě)入到DDR3中，另一幀用于讀出數(shù)據(jù)疊加輸出，兩幀交替使用，通過(guò)乒乓操作來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀取。

　　視頻存儲(chǔ)DDR3中，第0~2幀(又稱(chēng)A空間、B空間和C空間)用于PAL視頻處理后輸入幀及視頻輸出幀。由于PAL視頻幀速率為25Hz，而最終輸出DVI的幀速率為60Hz，因此需要實(shí)現(xiàn)幀速率轉(zhuǎn)換。常見(jiàn)的幀速率轉(zhuǎn)換算法[8]包括：幀復(fù)制法、幀平均法、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償法等，由于機(jī)載系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高，因此選用幀復(fù)制法。

　　設(shè)置三個(gè)幀存儲(chǔ)空間，其中一幀用于讀出，一幀用于寫(xiě)入，還有一幀空閑，分別稱(chēng)作輸入幀、輸出幀和空閑幀。用三者的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)幀速率的轉(zhuǎn)換，確保輸出幀相對(duì)于當(dāng)前輸入幀的延遲最小，即當(dāng)前輸出幀輸出的是最新寫(xiě)滿(mǎn)的幀。當(dāng)寫(xiě)入的幀存儲(chǔ)空間已經(jīng)寫(xiě)滿(mǎn)，而讀存儲(chǔ)空間還沒(méi)讀完，將下一幀的圖像數(shù)據(jù)寫(xiě)到當(dāng)前空閑的幀存儲(chǔ)空間。圖9為PAL輸入幀和輸出幀讀寫(xiě)控制流程圖。以A空間為輸出幀，B空間為輸入幀，C空間為空閑幀為例。若A空間讀完，B空間寫(xiě)滿(mǎn)，則將B空間變成輸出幀并輸出，將C空間變成輸入幀并繼續(xù)輸入;若A空間還沒(méi)有讀完，B空間已經(jīng)寫(xiě)滿(mǎn)，則將下一幀數(shù)據(jù)寫(xiě)入到C空間，并繼續(xù)從A空間輸出。

　　圖9 PAL輸入幀和輸出幀讀寫(xiě)控制流程圖