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彩色異步LED大屏幕顯示屏設(shè)計(jì)方案

中國(guó)視聽(tīng)網(wǎng)資訊 更新時(shí)間:2011-9-29 9:38:44  編輯:新雨  [ ]     手機(jī)訪問(wèn)

  信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了平板顯示(FPD)技術(shù)的不斷進(jìn)步,LCD(液晶)、PDP(等離子)以及LED(發(fā)光二極管)等顯示新技術(shù)在顯示屏幕領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中,LCD(液晶)技術(shù)成為主流,其產(chǎn)品眾多,市場(chǎng)機(jī)制也比較成熟。雖然LCD 技術(shù)已經(jīng)取得巨大成功,但人們?nèi)匀粵](méi)有停止對(duì)新技術(shù)的探索和研究,LED 顯示技術(shù)就是近幾年來(lái)出現(xiàn)的新技術(shù),LED 技術(shù)以其獨(dú)特的亮度高、功耗低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)而受到越來(lái)越多的關(guān)注;贚ED 技術(shù)的大屏幕顯示屏已經(jīng)廣泛用于廣場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)館和車站等公共場(chǎng)所,在大屏幕上顯示文字、動(dòng)畫(huà)、圖像以及視頻等多媒體信息。LED 大屏幕控制系統(tǒng)在顯示信息時(shí),不需要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,是直接讀取存放在顯示器緩沖區(qū)中的信息來(lái)顯示的,當(dāng)需要更新信息時(shí),顯示屏的數(shù)據(jù)采集模塊向顯示模塊發(fā)送新數(shù)據(jù)。本文利用高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的技術(shù)方法,設(shè)計(jì)了一種彩色異步LED 大屏幕顯示屏控制系統(tǒng)。
  1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  1.1 系統(tǒng)的總體框架
  本文設(shè)計(jì)的LED 大屏幕顯示屏控制系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

 

圖1 led大屏幕幕控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖


  從圖中可以看出,系統(tǒng)主要包括以下4 個(gè)組成部分:
  1)上位機(jī)用戶控制平臺(tái)部分,主要用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和對(duì)顯示信息的修改;
  2)基于ARM 的屏幕通信接口部分,用于實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信,接收上位機(jī)部分的圖像數(shù)據(jù)和控制信號(hào);
  3)基于CPLD 和ARM的大屏幕主控制器部分,實(shí)現(xiàn)圖像灰度調(diào)制和重構(gòu);
  4)大屏幕顯示驅(qū)動(dòng)電路部分,是為大屏幕的LED 燈管提供驅(qū)動(dòng)恒定的電流。
  如圖2 所示為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。

 

圖2 led大屏幕幕控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖


  1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
  目前有兩種主流主處理器供顯示屏控制系統(tǒng)使用,一種是ARM,另一種是ATMEL 公司生產(chǎn)的89055。因?yàn)锳RM 不但運(yùn)算速度快,還可以對(duì)各種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,很適合LED 大屏幕控制系統(tǒng)的主處理器在運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行搬移的特點(diǎn),同時(shí)也為設(shè)計(jì)后期的軟件編程留有充裕的時(shí)間空間。因此我們選定ARM 為本系統(tǒng)的主處理器。
  1.2.1 通信模塊設(shè)計(jì)
  在異步LED 大屏幕控制系統(tǒng)中,可以在脫機(jī)狀態(tài)顯示不同的信息。因此,實(shí)現(xiàn)對(duì)大屏幕顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新和調(diào)整是LED 大屏幕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于LED 顯示器與上位機(jī)的通信功能進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究,其目的是為了快速、可靠地獲得調(diào)整后的顯示內(nèi)容。因此,本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)提供了3種通信方式,分別是以太網(wǎng)通信、串口通信和無(wú)線射頻通信。這3種通信方式不但增強(qiáng)了通信的性能,而且方便了用戶的使用。
  1.2.2 顯示控制模塊設(shè)計(jì)
  屏幕控制電路是LED 大屏幕控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,顯示屏控制邏輯電路生成讀寫(xiě)控制信號(hào)和訪問(wèn)顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的地址,讀取出來(lái)的顯示數(shù)據(jù)通過(guò)顯示驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送到LED 顯示屏顯示。顯示控制模塊主要由讀/ 寫(xiě)地址產(chǎn)生器、計(jì)數(shù)器、讀/ 寫(xiě)地址選擇器、讀/ 寫(xiě)選擇器、讀/ 寫(xiě)信號(hào)產(chǎn)生器、移位鎖存器和同步控制器等部分組成。
  要在LED 大屏幕上顯示一幅完整的圖形圖像,CPLD 和ARM必須要協(xié)同一致工作,完成顯示存儲(chǔ)器中圖形圖像數(shù)據(jù)的讀取、解壓,圖像顯示效果的制作、灰度調(diào)制和生成顯示屏的驅(qū)動(dòng)邏輯等各個(gè)部分的功能。顯示控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

 

圖3 LED 顯示屏主控制器電路圖


  在控制電路中,數(shù)據(jù)總線將CPLD 與ARM 之間連接起來(lái),S3C44B0X 通過(guò)芯片2 選通CPLD 中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),所以ARM 輸出數(shù)據(jù)的基地址為0x40000000。ARM 首先將FLASH 中保存的圖像數(shù)據(jù)復(fù)制到SDRAM 中,經(jīng)過(guò)相關(guān)處理后,調(diào)用不同的動(dòng)態(tài)顯示效果程序?qū)DRAM 中的圖像數(shù)據(jù)循環(huán)寫(xiě)入CPLD 緩沖區(qū),CPLD生成相應(yīng)的時(shí)序轉(zhuǎn)換,串行輸出至LED 驅(qū)動(dòng)電路。
  2 LED 大屏幕控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
  考慮到系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)程序的運(yùn)行效率以及軟件的開(kāi)發(fā)周期,本系統(tǒng)采用C 語(yǔ)言作為軟件的開(kāi)發(fā)工具。
  設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序要實(shí)現(xiàn)與顯示屏硬件的連接功能,一要與系統(tǒng)底層的硬件驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行通信,二要為用戶提供控制界面并可以接收用戶輸入的各種指令。為此,采用Visual C++ 作為系統(tǒng)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)工具。通信應(yīng)用程序使用MSComm ( MicrosoftCommunications Control) 控件來(lái)編寫(xiě),MSComm 是微軟公司為用戶提供的簡(jiǎn)化Window、下串行的通信編程ActiveX 控件。MSComm控件通過(guò)外部設(shè)備的串行端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和接收,可以為應(yīng)用程序提供串行的通信功能。利用MSComm 控件進(jìn)行串口的編程非常快捷、方便。MSComm 控件是基于事件驅(qū)動(dòng)的,在一般情況下,在事件發(fā)生時(shí)必須要得到通知。在實(shí)際編程中,可以在OnComm事件處理函數(shù)中加入自己編寫(xiě)的處理代碼,OnComm 事件處理函數(shù)還可以檢查和處理程序在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)通信錯(cuò)誤。OnComm控件的最大優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)的時(shí)間非常短,可靠性較高。每個(gè)MSComm 控件于一個(gè)串行端口對(duì)應(yīng)。如果應(yīng)用程序需要訪問(wèn)多個(gè)串行端口,就要使用多MSComm 控件。MSComm 控件的行為是由其各種屬性決定的。在VC++ 中可以通過(guò)一系列的成員函數(shù)設(shè)置這些屬性,從而控制串行口的數(shù)據(jù)格式、波特率等特征。另外,在VC++ 中,MSComm 控件是作為CWND 類的派生類出現(xiàn)的,在系統(tǒng)初始化時(shí)必須創(chuàng)建這個(gè)窗口,并使用成員函數(shù)設(shè)置其屬性,使它和下位機(jī)使用相同的通訊格式,否則是不能建立正確的串行通訊的。
  3 結(jié)論
  目前,現(xiàn)有的LED 大屏幕控制系統(tǒng)中,還有很多是采用8位或者16位單片機(jī)作為系統(tǒng)的主處理器,系統(tǒng)存在運(yùn)算速度慢、存儲(chǔ)空間較小、通信方式單一以及數(shù)據(jù)傳輸速度慢等缺點(diǎn)。針對(duì)上述存在的問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種新的LED 大屏幕控制系統(tǒng),系統(tǒng)采用ARM 作為主處理器,結(jié)合可編程邏輯器件設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路,實(shí)現(xiàn)了異步led大屏幕幕的彩色圖像、文字和視頻等的顯示。
(本文轉(zhuǎn)自電子工程世界:http://www.eeworld.com.cn/LED/2011/0928/article_4880.html)

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