競爭激烈的市場的壓力正在推動OEM廠商大幅增強許多工業(yè)、汽車和醫(yī)療設備的用戶界面的功能，以提供與當代智能手機或平板電腦類似的用戶體驗。通常，這需要在相對較大和高分辨率的觸摸屏顯示中實現(xiàn)復雜的2D圖形，可能還需要諸如語音識別和手勢感測之類的其他高級接口技術。

幸運的是，對于希望繼續(xù)在熟悉的微控制器環(huán)境中操作而不是遷移到應用處理器的設計人員，意法半導體在其高端產(chǎn)品中引入了特殊的圖形處理功能，使其能夠支持復雜的圖形應用，而不會影響其核心應用代碼的執(zhí)行。

這是通過提供附加的硬件IP、Chrom-ART?圖形加速器，以及STM32F7、STM32H7、STM32F4和STM32L4系列MCU中的ARM? Cortex?-M7或ARM Cortex-M4內核來實現(xiàn)。Chrom-ART模塊能夠幫助從MCU的CPU中分流圖形處理功能，使其能夠專注于實時運行核心應用程序。

本設計說明描述了Chrom-ART模塊的主要特性和功能，以及它支持的圖形功能的類型。

Chrom-ART模塊的功能

圖1：STM32L4 MCU中的Chrom-ART加速器模塊框圖（圖片來源：意法半導體RM0351）

Chrom-ART加速器是專門用于圖像處理的專用直接存儲器訪問（DMA）單元，如圖1所示。它可以執(zhí)行以下操作：

• 用特定顏色填充目標圖像的一部分或全部
• 將源圖像的一部分或全部復制到目標圖像的一部分或全部
• 通過像素格式轉換將源圖像的一部分或全部復制到目標圖像的一部分或全部

將具有不同像素格式的兩個源圖像的一部分和/或全部進行混合，并將結果復制到具有不同顏色格式的目標圖像的一部分或全部

在索引顏色或直接顏色模式下，所有傳統(tǒng)顏色編碼方案都支持4位/像素到32位/像素。Chrom-ART模塊有自己的專用存儲器，用于彩色查找表（CLUT）。

加速器以每周期一個像素的吞吐量分流大多數(shù)圖形操作。它完全集成到在意法半導體的MCU上運行的圖形固件中，使其在軟件中的操作對用戶透明。

作為一種DMA單元，Chrom-ART模塊通過存儲器操作執(zhí)行功能，它提供四種模式：

• 寄存器到存儲器，用于矩形填充操作
• 存儲器到存儲器，用于2D存儲器復制操作
• 具有像素格式轉換的存儲器到存儲器，用于帶格式轉換的位圖繪圖
• 具有像素格式轉換和混合的存儲器到存儲器，用于具有透明度的位圖或文本繪圖

戶可以獨立編程源和目標的所有參數(shù)，即層的地址（包括其大小和位置）；顏色格式；以及管理透明度的方式。

Chrom-ART模塊可用于高效管理文字和字體。只有透明度值存儲在存儲器中，用于渲染抗鋸齒字體 – 抗鋸齒是平滑文本外觀的一種方法，否則可能會出現(xiàn)像素化或“塊狀”。顏色是在像素格式轉換期間進行添加，并且可以由用戶編程。這種操作模式提供了一種非常高效的方式來存儲高質量的位圖字體。

混合操作完全在硬件中執(zhí)行。Chrom-ART加速器可以混合前景圖像和帶有透明度的背景圖像。每個周期生成一個像素，使得這個復雜的操作比通過CPU執(zhí)行更有效率。由于采用輸出像素格式轉換器，所得像素可以獨立于源圖像進行編碼。

Chrom-ART加速器還有6個中斷源，用于指示：

• 配置錯誤
• CLUT傳輸完成
• CLUT訪問錯誤
• 傳輸期間水印到達
• 傳輸完成
• 傳輸錯誤

Chrom-ART加速器的操作符合用戶的省電策略。它在MCU的運行和睡眠模式下處于活動狀態(tài)，Chrom-ART中斷可以觸發(fā)MCU，退出睡眠模式。在停止（掉電）模式下，Chrom-ART加速器被凍結，其寄存器的內容被保留。在待機模式下，加速器掉電，必須重新初始化才能再次開始運行。

綜上所述，Chrom-ART模塊用于在每個圖形的實現(xiàn)中計算幀緩沖區(qū)，不會對CPU造成任何負擔，從而提供非常高效的吞吐量。