随着大规模集成电路的发展,芯片集成度越来越高,FPGA芯片所包含的逻辑单元,内部存储块等器件资源越来越丰富,其性能也越来越强。基于FPGA芯片的SOPC嵌入式系统已被应用到了医学仪器、汽车电子、测量仪器等多个领域,因此带有高分辨率的图形显示系统正逐渐成为SOPC系统的一个普遍要求。传统的嵌入式图形显示系统的设计方法由于成本、功能性和灵活性等方面的原因不能很好的适应SOPC嵌入式系统图形显示的需要,而且也不利于发挥SOPC系统的软硬件协同设计、系统可编程的特点。本文面向SOPC开发了带有VGA接口的图形显示系统硬件,对图形显示系统实际应用中一些影响系统性能的软件操作进行研究,运用硬件加速的方式来代替这些软件操作,提升系统性能。为图形显示系统硬件开发驱动程序,并设计简单的图形设备接口。本文首先研究一般的VGA控制器结构,分析VGA控制器内部的各个模块功能。其次,设计VGA时序信号产生逻辑,实现VGA标准的行场同步信号输出;设计Avalon从端口接口逻辑;采用Avalon主端口流水读模式,设计主端口的控制电路,实现由硬件控制的帧缓存像素数据自动读取;设计使用乒乓操作和输入输出流控制逻辑对读取的像素数据流进行控制;针对动态视频数据和应用程序信息同步显示所引发的系统性能下降和图像显示不稳定的问题,设计硬件叠加平面来解决这个问题;针对实际应用中软件光标操作复杂,耗费处理器资源和存储器总线带宽问题,设计用硬件光标来代替软件光标,实现硬件加速。再次,研究Altera SOPC Builder中自定义组件的实现方法,设计将开发的图形显示系统硬件封装成自定义组件;在NiosⅡIDE中进行图形显示系统的软件设计。在完成图形显示系统软硬件设计后,构建一个SOPC嵌入式系统,在系统中集成图形显示系统组件,将系统编译生成后的硬件电路下载到DE2开发板进行实际的图形显示效果测试,经过测试表明图形显示系统组件能够正常工作,应用程序通过调用显示系统组件驱动程序可以实现对硬件进行控制,通过调用图形设备接口可以实现绘图,文本显示操作。最后,介绍了图形显示系统在工业图像检测系统中的应用,运用硬件叠加平面设计以后,实现了检测系统中动态视频和应用程序信息稳定的同步显示,满足实际应用要求。通过系统测试和实际应用证明该方案可实现图形显示,提升系统性能,符合实际应用需求,系统具有很强的通用性和灵活性。