一種在fpga中實現(xiàn)梯形圖切割的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在FPGA中實現(xiàn)梯形圖切割的方法，首先在FPGA中解析出梯形的四個頂點坐標(biāo)值，同時給出切割區(qū)域進行切割，將切割后的坐標(biāo)點值存儲至寄存器Point Vector，最后整理寄存器Point Vector中坐標(biāo)點，按照順時針的規(guī)則對坐標(biāo)點進行比較和排序，坐標(biāo)點相同的只保留一個，整理后的圖形坐標(biāo)點可構(gòu)建成一個或兩個梯形圖，并將新構(gòu)建的梯形圖的頂點坐標(biāo)值存儲至寄存器Temp Vector。本發(fā)明依據(jù)FPGA的可編程特性，利用其內(nèi)部的IP核和數(shù)字邏輯電路實現(xiàn)了梯形圖的切割，以此來分擔(dān)計算機的部分數(shù)據(jù)處理工作，提高了計算機的數(shù)據(jù)處理速度，提高了直寫式光刻機產(chǎn)能。
【專利說明】—種在FPGA中實現(xiàn)梯形圖切割的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種梯形圖切割的方法，具體是一種在FPGA中實現(xiàn)梯形圖切割的方法，屬于直寫式光刻機圖形數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，直寫式光刻機作為一個關(guān)鍵設(shè)備，又被稱為影像直接轉(zhuǎn)移設(shè)備，是利用圖形發(fā)生器取代傳統(tǒng)光刻機的掩模板，可以直接將計算機的圖形數(shù)據(jù)曝光到晶圓或PCB板上，節(jié)省了制板時間和制作掩模板的費用，其自身也可用做掩模板的制作。而對計算機圖形數(shù)據(jù)的處理是指將計算機上的各種圖形數(shù)據(jù)處理成圖形發(fā)生器可接受的數(shù)據(jù)，通過將該數(shù)據(jù)傳送給圖形發(fā)生器，從而實現(xiàn)將計算機圖形數(shù)據(jù)曝光到晶圓或PCB板上的目的，梯形圖切割作為數(shù)據(jù)處理中的重要一步，可以減輕計算機處理圖形數(shù)據(jù)的壓力，與直寫式光刻機的產(chǎn)能緊密相關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種在FPGA中實現(xiàn)梯形圖切割的方法，可以實現(xiàn)梯形圖的切割，能夠分擔(dān)計算機的部分數(shù)據(jù)處理工作，提高計算機的數(shù)據(jù)處理速度，進而提聞直與式光刻機的廣能。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種在FPGA中實現(xiàn)梯形圖切割的方法，其梯形圖切割的步驟如下:
[0005](I)首先在FPGA中解析出梯形的四個頂點坐標(biāo)值，同時給出切割區(qū)域；
[0006](2)將步驟⑴得到的四個頂點坐標(biāo)值所組成的四條邊在切割區(qū)域內(nèi)依次進行切害I]，每條邊切割過后可得到0、1或2個新的坐標(biāo)點，將這些新的坐標(biāo)點值依次存儲至PointVector寄存器；其中，對每條邊的切割均采用相似三角形對應(yīng)邊成比例的方法來計算切割邊界與每條邊的交點坐標(biāo)，并采用FPGA的乘除法IP核來進行乘除法運算；
[0007](3)最后，根據(jù)步驟(2)得到的新的坐標(biāo)點構(gòu)建新的梯形圖，具體是:整理PointVector寄存器中的坐標(biāo)點，按照順時針的規(guī)則對坐標(biāo)點進行比較和排序，坐標(biāo)點相同的只保留一個；根據(jù)整理后的坐標(biāo)點按順時針取點的規(guī)則重新構(gòu)建新的梯形，并將新構(gòu)建的梯形存儲至Temp Vector寄存器，當(dāng)坐標(biāo)點的數(shù)量小于或等于四個時，則構(gòu)建一個新的梯形，當(dāng)坐標(biāo)點的數(shù)量大于四個時，則構(gòu)建兩個新的梯形。
[0008]優(yōu)選地，所述梯形圖的切割和構(gòu)建新梯形是同時進行，即對一個梯形進行切割時，同時對上一個梯形切割后產(chǎn)生的坐標(biāo)點進行整理和構(gòu)建新的梯形，且整個梯形切割的過程是并行的。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在FPGA中解析出梯形的四個頂點坐標(biāo)值，同時給出切割區(qū)域，然后利用相似三角形對應(yīng)邊成比例法則，計算出梯形圖每條邊與給定的切割區(qū)域的交點坐標(biāo)，并將所有得到的交點坐標(biāo)值存儲至Point Vector寄存器，再按照順時針的規(guī)則對Point Vector寄存器中的坐標(biāo)點進行比較和排序整理，坐標(biāo)點相同的只保留一個；最后，根據(jù)整理后的坐標(biāo)點按順時針取點的規(guī)則每四個坐標(biāo)點重新整理成一個新的梯形，并存儲至寄存器Temp Vector,實現(xiàn)了梯形圖的切割和新梯形的構(gòu)建。本發(fā)明采用具有高速性能和內(nèi)部邏輯資源豐富的現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA芯片，利用其集成度高，處理速度快，電路結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，使用FPGA的數(shù)字邏輯電路和其內(nèi)部的乘除法IP核進行梯形圖的切割，可實現(xiàn)對切割進行流水線操作，從而分擔(dān)了計算機的部分數(shù)據(jù)處理工作，提高了計算機的數(shù)據(jù)處理速度；故將其應(yīng)用在直寫式光刻機處理領(lǐng)域，可明顯減輕計算機對圖形數(shù)據(jù)處理能力嚴重不足的壓力，提高直寫式光刻機的產(chǎn)能。此外，在FPGA內(nèi)部與后期對梯形的其它處理過程為流水線方式，從而不會增加額外的處理時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明梯形圖切割示意圖；
[0011]圖2為待切割圖形切割后只輸出一個點的示意圖；
[0012]圖3為待切割圖形切割后只輸出兩個點的示意圖；
[0013]圖4為待切割圖形切割后只輸出三個點的示意圖；
[0014]圖5為待切割圖形切割后只輸出四個點的示意圖；
[0015]圖6為待切割圖形切割后只輸出五個點的示意圖；
[0016]圖7為待切割圖形切割后只輸出六個點的示意圖；
[0017]圖8為待切割圖形切割后只輸出七個點的示意圖；
[0018]圖9為PingPang操作示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]如圖1所示，以圖中給定的梯形圖AB⑶為例，在FPGA中對包含梯形圖AB⑶坐標(biāo)信息的數(shù)據(jù)包進行解析，可獲得梯形圖ABCD的四個頂點坐標(biāo)值，以AB邊為起始點，A、B的坐標(biāo)值分別為(Xc^ycih(Xpy1);同時限定切割區(qū)域為Xstart、Xend,采用相似三角形對應(yīng)邊成比例的方法來計算切割邊界與AB邊的兩個交點坐標(biāo)(X' 0, y' J、(x' 1； y' ^，并采用FPGA的乘除法IP核來進行乘除法運算；其中，X'。和X' I的值分別為Xstart和Xend,I'。的值可通過下面三個公式計算獲得:
1-Yo Xstart-X0,
[0021]^ = ⑴’
[0022]Ay0 = Wl:幽空^⑵’
蕾m? ___ ?W

— Λ0
[0023]y' 0 = y0+ Δ y0 (3),
[0024]同理，也可計算出J' γ的值，這樣就計算出AB邊在切割區(qū)域進行切割后獲得的兩個切割點的坐標(biāo)值(X' 0，y’ C1)和(X' ,,I' i)。然后，可根據(jù)相同的原理，分別計算出四邊形AB⑶的其余三條邊BC、⑶、DA與切割區(qū)域的交點坐標(biāo)，并將這些新的坐標(biāo)值依次存儲至Point Vector寄存器。最后，按照順時針的規(guī)則對Point Vector寄存器內(nèi)存儲的坐標(biāo)點進行比較和排序整理，坐標(biāo)點相同的只保留一個；根據(jù)整理后的坐標(biāo)點按順時針取點的規(guī)則每四個坐標(biāo)點重新構(gòu)建一個新的梯形，并將新構(gòu)建的梯形存儲至Temp Vector寄存器，當(dāng)坐標(biāo)點的數(shù)量小于或等于四個時，則構(gòu)建一個新的梯形，當(dāng)坐標(biāo)點的數(shù)量大于四個時，則構(gòu)建兩個新的梯形。
[0025]如圖2所示，待切割圖形XtlX1X2X3只有一個點在切割區(qū)域上，此時，切割后僅僅會獲得一個點A，點A被存儲至Point Vector寄存器，然后被整理成一個梯形AAAA輸出至TempVector寄存器。
[0026]如圖3所示，待切割圖形XtlX1X2X3恰巧一條邊在切割區(qū)域上，此時，切割、整理后僅會獲得A、B兩個點，點A、B被存儲至Point Vector寄存器，然后被整理成一個梯形ABBA輸出至Temp Vector寄存器。
[0027]如圖4所示，待切割圖形XtlX1X2X3與切割區(qū)域有兩個交點，按照切割規(guī)則，邊XtlX1切割后會有A、B兩點輸出，邊X2X3切割后會有B、C兩點輸出，邊X3Xtl不在切割范圍，A、B、B、C被存儲至Point Vector寄存器，接著被整理成點A、B、C，然后被整理成一個梯形ABCA輸出至Temp Vector寄存器。
[0028]如圖5所示，待切割圖形XtlX1X2X3與切割區(qū)域有兩個交點，按照切割規(guī)則，邊XtlX1切割后會有A、B兩點輸出，邊X1X2切割后會有B、C兩點輸出，邊X2X3切割后會有C、D兩點輸出，邊X3Xtl不在切割范圍，A、B、B、C、C、D被存儲至Point Vector寄存器，接著被整理成點A、B、C、D，然后被整理成一個梯形ABCD輸出至Temp Vector寄存器。
[0029]如圖6所示，待切割圖形XtlX1X2X3與切割區(qū)域有四個交點，按照切割規(guī)則，邊XtlX1切割后會有A、B兩點輸出，邊X1X2不在切割區(qū)域內(nèi)，邊X2X3切割后會有C、D兩點輸出，邊X3Xtl切割后會有D、E兩點輸出，A、B、C、D、D、E被存儲至Point Vector寄存器，接著被整理成點
A、B、C、D、E，然后被整理成兩個梯形ABCD和DEAD輸出至Temp Vector寄存器。
[0030]如圖7所示，待切割圖形XtlX1X2X3與切割區(qū)域有四個交點，按照切割規(guī)則，邊XtlX1切割后會有A、B兩點輸出，邊X1X2切割后會有C、D兩點輸出，邊X2X3切割后會有D、E兩點輸出，邊X3X0切割后會有E、F兩點輸出，A、B、C、D、D、E、E、F被存儲至Point Vector寄存器，接著被整理成點A、B、C、D、E、F，然后會被整理成兩個梯形ABCD和DEFA輸出至Temp Vector寄存器。
[0031]如圖8所示，待切割圖形XtlX1X2X3與切割區(qū)域有四個交點，按照切割規(guī)則，邊XtlX1切割后會有A、B兩點輸出，邊X1X2切割后會有C、D兩點輸出，邊X2X3切割后會有D、E兩點輸出，邊X3Xtl切割后會有F、A兩點輸出，A、B、C、D、D、E、F、A被存儲至Point Vector寄存器，接著被整理成點A、B、C、D、E、F、A，然后會被整理成兩個梯形ABCD和DEFA輸出至TempVector寄存器。
[0032]優(yōu)選地，所述梯形圖的切割和構(gòu)建新梯形是同時進行，即對一個梯形進行切割時，同時對上一個梯形切割后產(chǎn)生的坐標(biāo)點進行整理和構(gòu)建新的梯形，且整個梯形切割的過程是并行的。如圖9所示的PingPang操作示意圖，為了解決在切割一個梯形的同時，整理上一個已經(jīng)切割好的圖形坐標(biāo)點的問題，在操作過程中插入PingPang時序。在PingPangO時序中，對此刻梯形進行切割，將切割產(chǎn)生的新的坐標(biāo)點存入Point Vector A寄存器；同時整理Point VectorB中的坐標(biāo)點,將其構(gòu)建成新的梯形并存入Temp Vector B中；并將TempVector A中已整理好的坐標(biāo)點值寫入FIFO。在PingPangl時序中，對此刻梯形進行切割，坐標(biāo)點存入Point Vector B寄存器；同時整理Point Vector A中的坐標(biāo)點，將其構(gòu)建成新的梯形并存入Temp Vector A中；并將Temp Vector B中已整理好的坐標(biāo)點值寫入FIFO。
[0033]綜上所述，本發(fā)明在FPGA中解析出梯形的四個頂點坐標(biāo)值，同時給出切割區(qū)域，然后利用相似三角形對應(yīng)邊成比例法則，計算出梯形圖每條邊與給定的切割區(qū)域的交點坐標(biāo)，并將所有得到的交點坐標(biāo)值存儲至Point Vector寄存器，再按照順時針的規(guī)則對PointVector寄存器中的坐標(biāo)點進行比較和排序整理，坐標(biāo)點相同的只保留一個；最后，根據(jù)整理后的坐標(biāo)點按順時針取點的規(guī)則每四個坐標(biāo)點重新整理成一個新的梯形，并存儲至寄存器Temp Vector,實現(xiàn)了梯形圖的切割和新梯形的構(gòu)建，利用FPGA的特性，使用FPGA的數(shù)字邏輯電路和其內(nèi)部的乘除法IP核進行梯形圖的切割，可實現(xiàn)對切割進行流水線操作，從而分擔(dān)了計算機的部分數(shù)據(jù)處理工作，提高了計算機的數(shù)據(jù)處理速度；故將其應(yīng)用在直寫式光刻機處理領(lǐng)域，可明顯減輕計算機對圖形數(shù)據(jù)處理能力嚴重不足的壓力，提高直寫式光刻機的產(chǎn)能。此外，在FPGA內(nèi)部與后期對梯形的其它處理過程為流水線方式，從而不會增加額外的處理時間。
【權(quán)利要求】
1.一種在FPGA中實現(xiàn)梯形圖切割的方法，其特征在于，梯形圖切割的步驟如下: (1)首先在FPGA中解析出梯形的四個頂點坐標(biāo)值，同時給出切割區(qū)域； (2)將步驟(I)得到的四個頂點坐標(biāo)值所組成的四條邊在切割區(qū)域內(nèi)依次進行切割，每條邊切割過后可得到0、1或2個新的坐標(biāo)點，將這些新的坐標(biāo)點值依次存儲至PointVector寄存器；其中，對每條邊的切割均采用相似三角形對應(yīng)邊成比例的方法來計算切割邊界與每條邊的交點坐標(biāo)，并采用FPGA的乘除法IP核來進行乘除法運算； (3)最后，根據(jù)步驟(2)得到的新的坐標(biāo)點構(gòu)建新的梯形圖，具體是:整理PointVector寄存器中的坐標(biāo)點，按照順時針的規(guī)則對坐標(biāo)點進行比較和排序，坐標(biāo)點相同的只保留一個；根據(jù)整理后的坐標(biāo)點按順時針取點的規(guī)則重新構(gòu)建新的梯形，并將新構(gòu)建的梯形存儲至Temp Vector寄存器，當(dāng)整理后坐標(biāo)點的數(shù)量小于或等于四個時，則構(gòu)建一個新的梯形，當(dāng)整理后坐標(biāo)點的數(shù)量大于四個時，則構(gòu)建兩個新的梯形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在FPGA中實現(xiàn)梯形圖切割的方法，其特征在于，所述梯形的切割和構(gòu)建新梯形是同時進行，即對一個梯形進行切割時，同時對上一個梯形切割后產(chǎn)生的坐標(biāo)點進行整理和構(gòu)建新的梯形，且整個梯形切割的過程是并行的。
【文檔編號】G06T7/00GK104268855SQ201410467804
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】曹旸, 李陽 申請人:江蘇影速光電技術(shù)有限公司