47、嵌入式系统图形处理技术解析

嵌入式系统图形处理技术解析

1. 嵌入式系统启动与软件结构

嵌入式系统配备图形库时，其启动顺序和应用软件结构有特定流程。首先初始化最基本的系统，接着初始化所有设备驱动（包括显示驱动）以及图形库，之后启动主任务即应用程序。

主应用程序通常运行在一个“无限”循环中，不断捕获并处理输入，包括硬件输出（如切换继电器），然后更新显示内容。循环处理方式有以下几种：
- 基于事件：以最大速度运行循环并检查输入。
- 前向结构：执行等待用户输入。
- 两者结合。

图形库类似一个基本的操作系统，“处理用户输入”模块用于设置和读取微控制器外设（除显示和用户输入设备，如键盘或触摸屏）。

2. 嵌入式系统设计要点

在设计和优化嵌入式系统时，必须同时考虑硬件和软件。不同分辨率的显示器有不同的需求：
- 低分辨率显示器：内置专用显示控制器，具备字符输出等功能。
- 高分辨率显示器：需要图形控制器，由系统微处理器提供数据。

底层软件支持主要是像素设置，为了控制开发成本，通常会使用图形库或操作系统。

3. GPU 引入背景

在嵌入式图形应用中，通常由一个主机处理器控制整个系统。这使得 CPU 承担了巨大的数据负载，除了网络连接和传感器数据处理，还需要处理视频数据、渲染图形以及控制显示。

为了减轻 CPU 的负担，将图形处理任务外包给 GPU（图形处理单元）是必要的。GPU 是专门为图形操作优化的处理器，具有特定的算法和内存仲裁机制。对于高端图形应用，GPU 几乎是不可或缺的，因为如果在标准 CPU 上以软件方式运行相同的算法来实现相同的