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你可能喜欢彩色异步LED大屏幕显示屏设计方案-嵌入式系统技术
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作者：　发布时间：　来源：中电网　
引言信息技术的发展促进了平板显示（FPD）技术的不断进步，LCD（液晶）、PDP（等离子）以及LED（发光二极管）等显示新技术在显示屏幕领域得到广泛应用。其中，LCD（液晶）技术成为主流，其产品众多，市场机制也比较成熟。虽然LCD 技术已经取得巨
引言信息技术的发展促进了平板显示（FPD）技术的不断进步，LCD（液晶）、PDP（等离子）以及LED（发光二极管）等显示新技术在显示屏幕领域得到广泛应用。其中，LCD（液晶）技术成为主流，其产品众多，市场机制也比较成熟。虽然LCD 技术已经取得巨大成功，但人们仍然没有停止对新技术的探索和研究，LED 显示技术就是近几年来出现的新技术，LED 技术以其独特的亮度高、功耗低、寿命长等特点而受到越来越多的关注。基于LED 技术的大屏幕显示屏已经广泛用于广场、机场、体育场馆和车站等公共场所，在大屏幕上显示文字、动画、图像以及视频等多媒体信息。LED 大屏幕控制系统在显示信息时，不需要经过计算机对数据进行处理，是直接读取存放在显示器缓冲区中的信息来显示的，当需要更新信息时，显示屏的数据采集模块向显示模块发送新数据。本文利用高速数据存储和处理的技术方法，设计了一种彩色异步LED 大屏幕显示屏控制系统。1 系统设计1.1 系统的总体框架本文设计的LED 大屏幕显示屏控制系统总体框架如图1所示。图1 LED大屏幕控制系统结构图从图中可以看出，系统主要包括以下4 个组成部分：1）上位机用户控制平台部分，主要用于对图像数据进行压缩和对显示信息的修改；2）基于ARM 的屏幕通信接口部分，用于实现与上位机通信，接收上位机部分的图像数据和控制信号；3）基于CPLD 和ARM的大屏幕主控制器部分，实现图像灰度调制和重构；4）大屏幕显示驱动电路部分，是为大屏幕的LED 灯管提供驱动恒定的电流。如图2 所示为系统的数据流图。图2 LED大屏幕控制系统数据流图1.2 系统硬件设计目前有两种主流主处理器供显示屏控制系统使用，一种是ARM，另一种是ATMEL 公司生产的89055。因为ARM 不但运算速度快，还可以对各种数字信号进行实时处理，很适合LED 大屏幕控制系统的主处理器在运行过程中需要对大量数据进行搬移的特点，同时也为设计后期的软件编程留有充裕的时间空间。因此我们选定ARM 为本系统的主处理器。& 1.2.1 通信模块设计在异步LED 大屏幕控制系统中，可以在脱机状态显示不同的信息。因此，实现对大屏幕显示内容的实时更新和调整是LED 大屏幕控制系统设计中必须要进行的重要环节。对于LED 显示器与上位机的通信功能进行设计与研究，其目的是为了快速、可靠地获得调整后的显示内容。因此，本文设计的系统提供了3种通信方式，分别是以太网通信、串口通信和无线射频通信。这3种通信方式不但增强了通信的性能，而且方便了用户的使用。1.2.2 显示控制模块设计屏幕控制电路是LED 大屏幕控制系统中的一个重要组成部分，显示屏控制逻辑电路生成读写控制信号和访问显示缓冲区数据的地址，读取出来的显示数据通过显示驱动程序发送到LED 显示屏显示。显示控制模块主要由读/ 写地址产生器、计数器、读/ 写地址选择器、读/ 写选择器、读/ 写信号产生器、移位锁存器和同步控制器等部分组成。要在LED 大屏幕上显示一幅完整的图形图像，CPLD 和ARM必须要协同一致工作，完成显示存储器中图形图像数据的读取、解压，图像显示效果的制作、灰度调制和生成显示屏的驱动逻辑等各个部分的功能。显示控制模块的硬件结构图如图3所示。图3 LED 显示屏主控制器电路图在控制电路中，数据总线将CPLD 与ARM 之间连接起来，S3C44B0X 通过芯片2 选通CPLD 中的数据缓冲区，所以ARM 输出数据的基地址为0x。ARM 首先将FLASH 中保存的图像数据复制到SDRAM 中，经过相关处理后，调用不同的动态显示效果程序将SDRAM 中的图像数据循环写入CPLD 缓冲区，CPLD生成相应的时序转换，串行输出至LED 驱动电路。2 LED 大屏幕控制系统软件设计与实现考虑到系统硬件驱动程序的运行效率以及软件的开发周期，本系统采用C 语言作为软件的开发工具。设计的应用程序要实现与显示屏硬件的连接功能，一要与系统底层的硬件驱动程序进行通信，二要为用户提供控制界面并可以接收用户输入的各种指令。为此，采用Visual C++ 作为系统应用程序的开发工具。通信应用程序使用MSComm （ MicrosoftCommunications Control） 控件来编写，MSComm 是微软公司为用户提供的简化Window、下串行的通信编程ActiveX 控件。MSComm控件通过外部设备的串行端口进行数据的传输和接收，可以为应用程序提供串行的通信功能。利用MSComm 控件进行串口的编程非常快捷、方便。MSComm 控件是基于事件驱动的，在一般情况下，在事件发生时必须要得到通知。在实际编程中，可以在OnComm事件处理函数中加入自己编写的处理代码，OnComm 事件处理函数还可以检查和处理程序在运行过程中出现通信错误。OnComm控件的最大优点是程序响应的时间非常短，可靠性较高。每个MSComm 控件于一个串行端口对应。如果应用程序需要访问多个串行端口，就要使用多MSComm 控件。MSComm 控件的行为是由其各种属性决定的。在VC++ 中可以通过一系列的成员函数设置这些属性，从而控制串行口的数据格式、波特率等特征。另外，在VC++ 中，MSComm 控件是作为CWND 类的派生类出现的，在系统初始化时必须创建这个窗口，并使用成员函数设置其属性，使它和下位机使用相同的通讯格式，否则是不能建立正确的串行通讯的。
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数据加载中..嵌入式异步LED大屏幕显示控制板的硬件系统设计--《东南大学》2004年硕士论文
嵌入式异步LED大屏幕显示控制板的硬件系统设计
【摘要】：近年来,LED大屏幕电子显示屏作为一种高科技产品日益引起人们的重视。 它可以实时显示或循环播放文字、图形和图像信息, 具有显示方式丰富、观赏性强、显示内容修改方便、响应速度快、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点, 被广泛应用于商业广告、体育比赛、交通等诸多领域, 是信息传播的有力工具之一。
目前,大部分异步显示屏采用的是8位或准16位的微控制器,其运算速度,内存容量,存储空间和通讯方式等方面存在着很大的局限性,很难实现高难度图文动态特技显示和灰度显示等在信息容量和处理速度上要求很高的显示技术。为解决上述问题,我们采用了先进的嵌入式计算机技术,它具有单片计算机无法比拟的优点:采用先进的RISC体系结构,配以一定容量Cache,使得指令执行速度比普通单片机高一个数量级;支持大容量的存储空间、宽范围的存储器接口类型,以及高位宽的数据总线,提高了系统存储数据的能力,同时可以采用SDRAM作为系统运行内存来提高程序运行速度;具有多种外设通讯接口,包括常规异步串行接口、同步串行接口、工业现场总线接口、I2C总线接口等,网络接口的提供,可以实现远程、高速的数据传输,提高了系统设计的灵活性;嵌入式操作系统的使用,可以更为有效的管理系统资源的分配(包括cpu、进程、存储器,外设、文件系统等),通过其高效的调度算法,使得整个应用程序的设计可以采用多任务的方式来实现,极大地提高整个系统的运行速度和可靠性。总之,嵌入式系统的使用极大地解决了传统的单片微控制器系统在速度、存储容量、通讯方式和单任务程序设计低效性等方面的问题,提高了系统设计的性能。
本文详细介绍了设计实现为256级灰度图像显示,并通过以太网实现远程高速图像数据传输的异步LED显示屏控制器的硬件系统设计。首先通过对实现256级灰度显示在系统存储容量、数据处理速度这两个主要系统参数的分析,结合嵌入式系统平台的硬件系统需求,详细介绍了嵌入式微处理器、FLASH、系统内存、网络控制器以及实现屏幕显示控制的大规模数字逻辑芯片CPLD的选型及各部分的硬件设计方案;然后,对于在μClinux嵌入式操作系统下采用TCP/IP协议组实现网络传输所需要的、针对不同网络接口芯片的网络驱动程序的设计方法给予介绍,并实例分析了本设计所采用的LAN91C111网络芯片的主要功能程序源代码;最后,介绍了本系统所采用的实现256级灰度图像显示的设计方案以及产生相关扫描控制信号的同步时序数字逻辑设计,给出了采用verilog高级硬件描述语言编写的源程序分析,并进行了较为详细地分析。
【关键词】：
【学位授予单位】：东南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2004【分类号】：TN873【目录】：
Abstract5-6
第一章 异步LED显示屏控制卡基本工作原理7-13
1.1 LED器件简介7-9
1.2 LED异步显示屏的系统构成9-10
1.3 显示驱动电路工作原理10-13
第二章 嵌入式系统及μCLinux操作系统简介13-21
2.1 什么是嵌入式系统13-14
2.2 嵌入式系统的特点14
2.3 嵌入式系统的分类14-16
2.4 μCLinux简介16-20
2.5 本设计中嵌入式系统应用情况分析20-21
第三章 异步LED显示屏控制系统的硬件整体设计21-44
3.1 系统设计目标21
3.2 系统总体设计21-22
3.3 系统整体性能指标分析及芯片选型:22-33
3.4 系统设计分析33-44
第四章 LinuxTCP/IP网络实现原理及网络驱动程序的设计44-57
4.1 Linux网络实现结构概述44-46
4.2 Linux设备驱动程序分类及编写驱动程序的一些基本概念46-47
4.3 Linux系统网络设备驱动程序的设计47-49
4.4 网络驱动程序设计常用的系统支持49-51
4.5 以太网控制芯片LAN91C111驱动程序主要模块设计流程51-57
第五章 灰度显示控制的数字逻辑设计57-65
5.1 灰度显示控制原理57-60
5.2 灰度显示控制逻辑实现:60-62
5.3 灰度显示控制数字逻辑设计主要算法流程62-65
第六章 结束语65-66
参考文献67-68
就读研究生期间发表的论文68-75
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