基于NIOS-II的示波器：PART2 界面动态显示功能

本文所有的硬件基础以及工程参考来自魏坤示波仪，重新实现驱动并重构工程。

version 0.2 界面动态显示功能

界面显示功能原理

显示波形有如下两个方案：

• 每一帧直接重绘显示界面，再显示下一帧图形
• 用背景色覆盖上一帧图形，再显示被毁坏的坐标，最后显示下一帧图形

第一种解决方案代码比较简单，但是实际测试刷新缓慢（以肉眼可测的速度刷新），故选择第二种方案。

其中有几点需要注意的部分：

• 两个点直接需要连接起来，可以按照显示芯片写的顺序，依次填充y轴，来达到连线。
• 规划将波形数据保存在DISP数组中，再绘制的同时写入CLR数组中，供下一轮清理波形使用。

清波形函数如下：

/*
 * 函数名:CLR_WAVE_CH1
 * 功能:清除CH1波形
 * 日期:2017-02-16
 */
void CLR_WAVE_CH1() {
    unsigned int i, k;
    for (i = 0; i < 400; i++) {
        //确认CLR中有波形数据（在有效区域内）
        if (CLR_DATA_CH1[i] > 60 && CLR_DATA_CH1[i] < 300) {
            //清除这个点
            set_addr(i + 11, CLR_DATA_CH1[i]);
            send_data(WAVE_BACK_COLOR);
            set_addr(i + 11, CLR_DATA_CH1[i] + 1);
            send_data(WAVE_BACK_COLOR);
            set_addr(i + 11, CLR_DATA_CH1[i] - 1);
            send_data(WAVE_BACK_COLOR);
            //下面清除连接两个点的线
            if (i < 399) {
                if (CLR_DATA_CH1[i] < CLR_DATA_CH1[i + 1]) {
                    set_addr(i + 11, CLR_DATA_CH1[i]);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_RS_BASE, 1);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DATA_BASE, WAVE_BACK_COLOR);
                    for (k = CLR_DATA_CH1[i]; k < CLR_DATA_CH1[i + 1]; k++) {
                        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 0);
                        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 1);
                    }
                } else {
                    set_addr(i + 11, CLR_DATA_CH1[i + 1]);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_RS_BASE, 1);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DATA_BASE, WAVE_BACK_COLOR);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_RS_BASE, 1);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DATA_BASE, WAVE_BACK_COLOR);
                    for (k = CLR_DATA_CH1[i + 1]; k < CLR_DATA_CH1[i]; k++) {
                        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 0);
                        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 1);
                    }
                }
            }
        }
    }
    //显示坐标
    display_area();
}

显示波形代码如下

void DISP_WAVE_CH1() {
    unsigned int i, k;
    //清除CH1波形
    CLR_WAVE_CH1();
    for (i = 0; i < 400; i++) {
        //显示当前点
        CLR_DATA_CH1[i] = DISP_DATA_CH1[i];
        set_addr(i + 11, DISP_DATA_CH1[i]);
        send_data(WAVE_COLOR_CH1);
//      set_addr(i+11,DISP_DATA_CH1[i]+ 1);
        set_y(DISP_DATA_CH1[i] + 1);
        send_data(WAVE_COLOR_CH1);
        set_addr(i + 11, DISP_DATA_CH1[i] - 1);
        set_y(DISP_DATA_CH1[i] - 1);
//      send_data(WAVE_COLOR_CH1);
        //画连线
        if (i < 399) {
            if (DISP_DATA_CH1[i] < DISP_DATA_CH1[i + 1]) {
                set_y(DISP_DATA_CH1[i]);
//              set_addr(i+11,DISP_DATA_CH1[i]);
                send_data(WAVE_COLOR_CH1);
                for (k = DISP_DATA_CH1[i]; k < DISP_DATA_CH1[i + 1]; k++) {
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 0);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 1);
//                  set_addr(i+11,k);
//                  send_data(WAVE_COLOR_CH1);
                }
            } else {
                set_y(DISP_DATA_CH1[i + 1]);
                send_data(WAVE_COLOR_CH1);
                for (k = DISP_DATA_CH1[i + 1]; k < DISP_DATA_CH1[i]; k++) {
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 0);
                    IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 1);
//                  set_addr(i+11,k);
//                  send_data(WAVE_COLOR_CH1);
                }
            }
        }
    }
}

类似的可以写出CH2的波形显示函数以及触发线等显示函数。

而其他的数据显示利用0.1版本的显示驱动即可轻松实现。

version 0.2.1 显示功能优化

在动态测试的过程中，发现这样通过调用打包中间层函数的方法，速度跟不上来，会出现频繁闪动的问题。

分析一个有以下几种可能

• 函数调用导致速度过慢
• 中间抽象层中有部分可以通过更少的时钟周期完成（利用像素的局部性）

将函数展开，以及部分不需要重新传输坐标的部分优化后解决了刷新的问题：

void CLR_WAVE_CH1() {
    unsigned int i, k;
    for (i = 0; i < 400; i++){
        LCD_ILI9481_CMD(0x002b);
        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_RS_BASE, 1);
        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 0);
        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DATA_BASE, (i + 11) >> 8);
        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 1);
        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_WR_BASE, 0);
        IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LCD_DATA_BASE, (i + 11) & 0x00ff);
        //... 其余类似

    }
}

Version 0.2版本演示