随着嵌入式系统对图形处理能力要求的不断提高,嵌入式CPU在处理复杂的三维图形时因运算负荷过大而导致系统效率降低的局面日趋严重,在嵌入式系统中加入一块专用的图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)芯片可以提高图形处理速度,将CPU从繁重的图形计算任务中解放出来。因此,研究和设计应用于嵌入式系统的图形处理器具有重要意义。论文的主要工作是改进设计图形处理器RTL模型,为嵌入式图形处理器设计基于ARM和FPGA的硬件平台,开发与硬件部分相应的驱动程序,并编写图形应用程序。论文首先回顾了图形处理器的发展历史,介绍了本文所设计的嵌入式图形处理器的总体结构和功能要求。在研究计算机图形学和相关算法的基础上,分析了图形系统和图形管线的构成,基于图形管线的几何与光栅两个阶段,改进了GPU的RTL模型设计,并给出了图形处理系统的软硬件设计实现方案。图形处理系统以ARM9和FPGA为核心,FPGA用以实现GPU RTL模型,选用S3C2410为系统处理器,辅以UART、Ethernet、USB等通信接口,并通过LCD来显示图形图像。基于图形处理系统硬件平台与Windows CE的设备驱动模型框架,为系统开发了LCD显示驱动和GPU驱动,并选取23条OpenGL命令作为图形API,图形应用程序通过对图形API的调用来验证GPU的功能。经验证,嵌入式图形处理器能够正确绘制三维图形,完成图形的平移旋转、投影、光栅化等处理,在性能上接近初代GPU的水平。