Устройство для отображения графической информации на экране цветного телевизионного индикатора Советский патент 1993 года по МПК G09G1/28 

Фиг.1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности, предназначено для использования в составе вычислительных комплексов систем автоматизированного проектирования тренажеров я др,

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет расширения диапазона представления ин- формации, .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока коммутации; на фиг. 3 - схема блока управления маркерами; на фиг. А -схема блока видеоусилителей.

Позицией. 1 обозначена микроЭВМ, Устройство содержит блок 2 связи, блок 3 коммутации, блок 4 регистров, группу арифметико-логических блоков 5, группу блоков 6 оперативной памяти, группу шинных формирователей 7, группу регистров 8 сдвига, блок 9 формирования цветовых составляющих, цифроаналоговый преобразователь 10 (ЦАП), телевизионный индикатор 11, блок 12 управления памятью, блок 13 формирования растра, состоящий из узла 14 формирования временных соотношений, узла 15 управления разверткой и синхронизации и генератора 16 тактовых импульсов, блок 17 формирования маркеров, блок 18 считывания, который состоит из узла 19 управления световым лучом и светового пера .20.

Телевизионный индикатор 11 содержит блок 21 видеоусилителей и электронно-лучевую трубку 22 (ЭЛ7).

Позицией 23 обозначен вход-выход устройства.

Блок 3 коммутации предназначен на основании управляющей информации из блока 4 регистров формировать данные для записи в блоки 6, а также считывать эти данные и содержимое регистров со стороны микроЭВМ 1.

Блок 3 содержит мультиплексор 24 сдвига информации и мультиплексор 25 чтения данных.

Блок 17 формирования маркеров предназначен для формирования на экране двух маркеров, которые позволяют определить окно, и котором или вне которого выполняется автономная функция. Перемещение маркеров осуществляется программно установкой соответствующих регистров в блоке 4 регистров.

блок 17 содержит первый логический узел 26, память 27, счетчик 28 строк маркера, счетчик 29 пикселей маркера/второй логический узел 30 и одновибратор 31.

Импульсы строк и импульсы пикселей поступают соответственно с узлов 15 и 14 блока 13.

Блок 21 видеоусилителей предназначен

для преобразования сигнала в стандартный для данной ЭЛТ 22 и содержит предварительный токовый усилитель - корректор 32 и усилитель 33 мощности.

Блок 4, 12, 3 и группы блоков 5, 6 и 7

0 представляют собой механизм автономных функций и предназначен для производства некоторых операций с изображением без участия процессора.

Устройство работает следующим обра5 зом,

В основе работы устройства лежит способ отображения точек на экране ЭЛТ 22 с помощью системы телевизионной развертки. В этой системе телевизионный луч скз0 нирует экран по строкам, формируя светящиеся с различной интенсивностью точки по каждому из трех лучей.

Информация о каждой точке, разворачиваемой на экране, содержится в блоках 6.

5 Эта информация является адресом, поступающим в блок 9 и определяющим из какой ячейки в блоке 9 следует считывать информацию об интенсивности свечения точки по каждому из лучей. Эта информация в свою

0 очередь, в виде 9-ти разрядного кода (по три бита на каждый цвет) поступает на ЦАП 10, на выходе которого получается аналоговый сигнал, соответствующий 8-му степени яр- костетпо каждому из цветов. Таким образом

5 цвет точки на экране определяется суммарным свечением трех лучей, каждый из которых светится с одной из восьми возможных степеней яркости. Занесение информации со стороны микроЭВМ 1 в блоки бив блок

0 9 производится программно. Блок 9 - это один регистр на шине микроЭВМ 1, младшие Шесть разрядов которого определяют адрес, а следующие 9-ть разрядов - интенсивность свечения по каждому лучу. Блок б

5 - это оперативная память емкость 384 К 16-разрядных слов. Вся эта память разбита на 6-т ь линеек по 64 К слов каждая. Каждая линейка условно разбита на 16-ть окон по 4 К слова каждое. Адресное пространство

0 внутри окна отображается как часть собственного адресного пространства микро- ЭВМ 1 и обращение к ячейкам блоков 6 внутри окна происходит также, как к собственной памяти микроЭВМ 1. Пере люче5 ние номера окна и номера линейки производится установкой соответствующих разрядов в регистре Управления адресом блока 4.

Цикл записи в блок 6 оперативной памяти.

В регистр управления адресом блока А заносятся разряды разрешения записи а линейку и номер/ окна, в которое следует произвести запись. Далее процесс выставляет на шину адрес ячейки, в которую следует произвести запись (этот адрес фиксируется в регистре адреса блока 4) и данные, сопровождаемые сигналом запись. Адрес ячейки с регистра адреса поступает в блок 12, из которого мультиплексированный адрес и сигналы управления поступают на соответствующую линейку блока 6. Данные с шины через блок 3 и блоки 5 поступают на информационные входы блоков 6 и записываются в них. После этого блок 12 выдает на шину сигнал ОТВЕТ и цикл записи завершается.

Цикл чтения из блоков 6.

Адресная, часть этого цикла полностью идентична циклу записи, Мультиплексированный адрес и сигналы RAS и CAS поступают на блоки 6 и производят выборку соответствующей ячейки. Информация с выходов блоков б через шинные формирователи 7 поступает на вход регистра данных чтения-и фиксируется в нем. Далее информация через мультиплексоры чтения и на шинные формирователи 7 поступает на шину микроЭВМ 1. Цикл чтения завершается выдачей на шину сигнала ОТВЕТ от блока 12. МикроЭВМ 1 типа МС 1201 предназначена для построения изображения на основании команд получаемых из центральной ЭВМ или от алфавитно-цифрового дисплея. Связь микроЭВМ 1 с центральной ЭВМ может осуществляться либо через интерфейс ИРПС, имеющийся в составе микроЭВМ 1, либо через любой стандартный модуль связи для ммкроЭВМ Электроника-60 (И.РПР, УПО, СПИ-15 и др.). Связь микроЭВМ 1 с устройством осуществляется через стандартный интерфейс О-В ИЗ.

Блок 2 связи предназначен для логического и физического согласования сигналов интерфейса 0-B14S с внутренними сигналами устройства, Он содержит магистральные приемопередатчики, регистр адреса, селектор адреса, схему управления прерыванием, дешифратор внутренних регистров устройства (нз чертеже не показаны).

Блок 3 коммутации представляет собой набор коммутаторов, которые на основании управляющей информации из блока 4 формируют данные для записи в блоки 6, а также позволяют считывать эти данные и содержимое регистров со стороны микро- ЭВМ 1.

Блок 4 регистров содержит регистр команд и состояния (РКС), регистр управления адресом (РУА) регистр сдвига экрана по X

(РСЭХ), регистр сдвига экрана no Y (PCЗУ), регистр координат маркера I (PKM 1) и регистр координат маркера 2 (РКМ 2). (На чертеже не показано).

5Устройство содержит 6-ть блоков 5.

Каждый из .этих блоков позволяет осуществить 16-ть логических операций надданными, содержащимися в блоках 6 и данными, поступающими из блока 3. Это дает возможность накладывать изображения, хранящееся в одном из блоков 6, на изображение, хранящееся в другом блоке 6, вычитать эти изображения и т.д.

Каждый из 6-ти блоков 6 представляет

5 собой память емкостью 64 К 16-разрядных слое, в котором хранится информация об изображении.

Шинные формирователи 7 предназначены для выполнения Функции монтажное

0 ИЛИ и позволяют осуществить передачу данных из блока 6 через блок 3, либо в микроЭВМ 1, либо в другой блок 6 по одним и те м же ш и н а м да и ; i ы х.

Регистры 8 сдвига преобразуют считан5 ные из блоков 6 данные из параллельного кода в последовательный и передают их в блок 9 для отображения на экране. Выходные данные регистров 8 сдвига являются адресом в таблице подмены цвета.

0Блок 9 представляет собой 9-ти разрядные ОЗУ (по 3 разряда на каждый цвет) емкостью 64 слова. Запись информации в этот блок со стороны микроЭВМ 1 производится как в регистр, имеющий на шине свой адрес.

5 На выходе блока 9 получается 9-ти разрядный код (по 3 разряда на каждый цвет), определяющий интенсивность свечения по каждому лучу. Этот код-передается на ЦАП 10.

ЦАП 10 преобразует код, поступающий

0 из блока 9, в аналоговый сигнал и передает его на вход блока 21 видеоусилителей.

Блок 21 видеоусилителей преобразует сигнал в стандартный для данной ЭЛТ 22. Блок 12 формирует мультиплексирован5 ный адрес для блоков б, сигналы выбора строки и столбца, сигнал разрешения записи.

Генератор 16 тактовых импульсов формирует тактовые импульсы частотой 12,5

0 МГц, которые определяют все временные соотношения работы устройства.

Блок 14 формирования временных соотношений определяет все временные соотношения работы устройство, цифры и

5 арбитраж управления памятью разверткой, связью с шиной и т;д.

Блок 15 управления разверткой и синхронизацией формирует сигналы строчной и кадровом синхронизации, управляет затемнением и сдвигом экрана. Блок 17 формироеа иия маркеров формирует на экране два маркера, которые позволяют определить окно, в котором или вне которого выполняется автономная функция. Перемещение маркеров осуществляется программной установ- кой соответствующих регистров в блоке 4 регистров.

Узел 19 управления световым пером 20 содержит схему усиления сигнала от фо- тодятчика светового пера 18, схему опре- деления координат пера и передачи их в микроЭВМ 1.

Устройство содержит семь регистров, имеющих на шине свои фиксированные адреса...

Назначение разрядов регистра команд и состояния РКС приведено в табл. 1.

Назначение разрядов регистра управления адресом РУА приведено в табл. 3.

,s

Таблица подмены цвета представляет собой регистр с адресом. Все разряды зтого регистра считывают как О. Формат регистра приведен в табл. 4.

Назначение разрядов при записи следу- гощее:

в разряды с 00 по 05 записывается адрес; в разряды 06, 07, 08,- код, определяющий интенсивность свечения точки по красному цвету;

в разряды 09, 10 и 11 - код, определяющий интенсивность свечения точки по зеленому цвету;

в разряды 12, 13 и 14 - код, определяющий свечения точки по синему цвету,

Адрес - это кодовая комбинация, которая при считывании из ОЗУ вызовет свечение точки заданными цветами с заданными мнтенсивностями. Например, при записи в регистр, с адресом 167764 кода 044400 и обнуленных всех 6-ти линейках блоков 6 экран будет светиться белым цветом средней интенсивности, а при записи кода 007700 - желтым цветом максимальной интенсивности, Если же, например, изображение зане- сти в первую линейку блоков 6с номером О, а остальные линейки обнулить и записать в таблицу подмены цвета код 040401, то изображение будет высвечиваться на экране фиолетовым цветом средней интен- смвностй.

Регистр координаты первого маркера (РШ1).

Формат регистра РКМ1 приведен в табл. 5.

Этот регистр доступен как для записи, тэк и чтения. При записи в регистр новой информации производит перемещение маркера 1 на экране. При появлении Сигнала

0

5

0

5

0

5

0 5 0

5

Готово от светового пера из этого регистра считываются координаты светового пера,

Регистр сдвига экрана по X (РСЭХ).

Формат регистра приведен в табл. 6.

Этот регистр доступен по записи и по чтению.

Регистр сдвига экрана по Y.

Младшие 10-ть разрядов этого регистра определяют количество бит, на которое сдвигается экран по Y. Остальные разряды не используются и считываются как О. Доступен по записи и по чтению.

Регистр координат второго маркера (РКМ2), Формат регистра,, РКМ2 идентичен формату РКМ1. При записи в этот регистр происходит перемещение маркера 2 в точку экрана с указанными координатами. Доступен по записи и по чтению.

Совокупность блоков 4, 12, 3, 5, 6 и 7 представляет собой механизм автономных функций, который позволяет производить некоторые операции с изображением без участия процессора. Наличиетакогомеханизма позволяет значительно быстрее производить, например, наложение изображения, содержащегося в одной линейке блоков 6 на изображение, содержащееся в другой линейке, так как при известном (традиционном) подходе для этого требуется прочитать содержимое обеих линеек в блоках 6 микро- ЭВМ, выполнить соответствующую логическую операцию над ними и записать результирующее изображение снова в блоки 6.

Механизм автономных функций позволяет выполнить операцию за один прямой ход кадровой развертки (20 м сек).

Перед запуском автономной функции следует установить маркерами окно, внутри или вне которого будет выполняться автономная функция. Это производится записью координат маркеров в РКМ1 и РКМ2. Область выполнения автономных функций определяется разрядом 00 регистра команд и состояния. Если он О, то автономная функция выполняется внутри окна, если 1м, то- вне окна.

Далее в регистр управления адресом заносится информация о том, из какой линейки следует читать данные (12, 11, 10) и в какие линейки записывать результат (09-04), а также количество разрядов, на которое надо сдвинуть изображение в блоке 6(14,13).

После этого в регистр команд и состояния заносится код логической функции, которую следует выполнить с этими данными.

Запуск механизма автономных функций производится по началу кадрового гасящего

импульса установкой в 1 разряда 12 регистра команд и состояния.

После запуска данные из выбранной линейки через мультиплексоры 25 сдвига поступают на вход одного из блоков 5, который выполняет данную логическую функцию и с его выхода результат поступает на входы всех линеек 6. Запись производится только в выбранные для записи линейки. Кмоменту окончания прямого хода кадровой развертки выполнение автономных функций завершается и на экране появляется уже модифицированное изображение. Следующий запуск механизма возможен только после окончания кадра.

Предложенное устройство позволяет существенно расширить диапазон представления информации, кроме цифровых данных, графики, листограммы, поля, например температуры, технологические схемы, для управления технологическими схемами.

Формула изобретения Устройство для отображения графической информации на экране цветного телевизионного индикатора, содержащее блок связи, первый вход-выход которого является выходом-входом устройства, блок коммутации, блок регистров, блок формирования цветовых составляющих, цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к видеовходу телевизионного индикатора, блок формирования растра, первый выход которого подключен к синхровходу телевизионного индикатора, блок считывания, блок управления памятью, выход которого соединен с управляющими входами блоков оперативной памяти, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью расширения области применении устройства за счет расширение диапазона представления информации, устройство содержит группу шинных формирователей, группу регистров сдвига, блок формирования маркеров и группу арифметико-логических блоков, входы-выходы которого соединены с первым выходом-входом блока коммутации, второй йы- ход-вход которого соединен с первым входом-выходом блока связи, второй вход-выход которого является входом-выходом устройства, первый выход блока связи соединен с входом блока регистров, первый выход которого соединен с входом блока регистров, первый выход которого соединен с первым управляющим входом блока

коммутации, второй управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока формирования растра, третий выход которого подключен к управляющему входу блока формирования маркеров, вход-выход

которого соединен с выходом-входом блока считывания, а выход - с управляющим входом блока формирования цветовых составляющих, выходы которого соединены с входами цифроаналргового преобразователя, выходы арифметико-логических блоков группы соединены с адресными входами блоков оперативной памяти группы, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления памятью, а выходы - к

информационным входам арифметико-логических блоков группы, входам шинных формирователей группы и информационным входам регистров сдвига, выходы которых соединены с адресными входами блока формирования цветовых составляющих, информационный вход которого соединен с вторым выходом блока связи, управляющий вход которого подключен к четвертому выходу блока формирования растра, пятый выход которого соединен с управляющим входом блока управления памятью, а шестой выход - с управляющими входами регистров сдвига группы, второй выход блока регистров соединен с управляющими входами арифметико-логических блоков группы, третий выход - с информационным входом блока управления памятью, а четвертый выход-с информационным входом блока фор- мирования растра, выходы шинных

формирователей подключены к информационному входу блока коммутации.

Таблица 1

Разряд

15

КГИ. О в этом разряде указывает на обратный ход кадровой развертки.При i установленном разряде РКС 05 вызывает прерывание с вектором 314. Запасные.

ТАФ. Установка в 1 этого разряда запускает выполнение автономной функции. При считывании всегда читается как О.

Функция АЛУ. Определяет код функции, выполняемой блоком АЛУ с данными, Значение кодов функции приведено а таблице 2. Очищаются по сигналу сброс, аналогично очищаются разряды Об, 05, 04, 03 20, 01, 00.

Назначение

Разряд

07

Об

05

04

03, 02

Готово, Г в этом разряде указывает на то, что в регистре координат первого маркера РКМ 1 данные о координатах светового пера достоверны. Сбрасывается при чтении РКМ 1. При установленном разряде РКС 06 вызывает прерывание с вектором 310.

Разрешение прерывания от светового пера. Установка в Г этого разряда разрешает прерывание с вектором 310.

Разрешение прерывания по концу кадра . Установка в 1 этого разряда разрешает прерывание с вектором 314.

Разрешение развертки. Установка в Г этого разряда разрешает развертку изображения на экран..

Затемнение по Y. Эти разряды определяют тип затемнения экрана по вертикали.

Затемнение по X. Эти разряды определяют тип затемнения экрана по горизонтали.

Продолжение табл. 1

Назначение

Таблица 2

Разряд,

12 11,10

09 08 07 06 05 04 03,02.01,00

Звук. Установка этого разряда в 1 включает .звук в динамике. Запасной, Все разряды очищаются по сигналу Сброс.

Сдвиг. Эти разряды определяют количество разрядов, на которое производится сдвиг содержимого памяти при автономных функциях. NJ ЗУ. Определяет N° платы ОЗУ, из которой следует читать данные. № линейки. Эти разряды определяют М: линейки на плате, из которой сдеду- ет читать данные.

1 в этом разряде запрещает запись в линейку 6. 1 и этом разряде запрещает запись в линейку 5. 1 и этом разряде запрещает запись в.линейку 4, 1 в этом разряде запрещает запись в линейку 3. 1 в этом разряде запрещает запись в линейку 2, 1 в этом разряде запрещает запись в линейку.

Мг окна. Эти 4 разряда определяют номер окна, к котрому идет отражение по записи или чтению.

Т а б л и ц а 3

Назначение

Фи&1.

Фиг.З

ФигМ