雙RAM技術(shù)的LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言
長(zhǎng)條的LED顯示屏在生活中應(yīng)用得很多，這種顯示屏的控制電路簡(jiǎn)單，掃描線有限，顯示信息量也不是很大。當(dāng)顯示信息量比較大時(shí)，若采用一般的長(zhǎng)屏顯示屏，顯示信息過慢，即使采用超長(zhǎng)屏的顯示屏，其數(shù)據(jù)輸出速率也很低，而且顯示屏的刷新頻率也不一定能滿足顯示需求。矩形顯示屏顯示的信息量大，并且可以按需要擴(kuò)展顯示屏的高度，不存在頻率上的限制，能夠彌補(bǔ)長(zhǎng)條顯示屏顯示信息時(shí)存在的不足。本設(shè)計(jì)使用雙RAM技術(shù)來組織用于控制矩形顯示屏的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提高了信息垂直循環(huán)顯示時(shí)的存儲(chǔ)器效率，大幅度降低了對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的占用率，并且對(duì)刷新頻率的要求也不是很高。

1 顯示數(shù)據(jù)組織
需要顯示的區(qū)域小于或等于實(shí)際顯示區(qū)域時(shí)，采用靜態(tài)顯示即可。但大多時(shí)候需要顯示的區(qū)域大于或等于實(shí)際顯示區(qū)域，如圖1所示。為了簡(jiǎn)化問題的分析，本文將顯示區(qū)域高度設(shè)置為LED顯示屏高度的4倍，寬度等于LED顯示屏寬度。設(shè)顯示屏的高度為L(zhǎng)h，寬度為L(zhǎng)w，則顯示區(qū)域高度Dh=4Lh，寬度Dw=Lw。本文以單色顯示作為描述對(duì)象，且Bw=Bn=8(Bw為掃描線條數(shù)，Bn為輸出數(shù)據(jù)寬度)，如圖1所示。

對(duì)于一個(gè)LED顯示屏，寬度Lw和高度Lh確定后，顯示屏單元板的排列方式也就確定了。單元板相鄰的兩條掃描線之間的距離為Sw，顯示屏有Bw條掃描線，分別是Y0，Y1，…，YBw-1。每Sw行對(duì)應(yīng)一位顯示數(shù)據(jù)，顯示屏上的每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器中某個(gè)字節(jié)的某一位。Bw條掃描線分別指向：Y0=O，Y1=Sw，…，BBw-1=(Bw-1)Sw。用靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)組織方法分別對(duì)顯示塊A、B、C、D組織顯示數(shù)據(jù)。首先對(duì)顯示塊A的顯示信息進(jìn)行組織(X為列號(hào))：
①X=0，即當(dāng)前掃描線各行與第O列相交各點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)按D0，D1，…，DBw-1的順序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的第一個(gè)存儲(chǔ)單元中。
②X值增加1，當(dāng)前掃描線各行與X值對(duì)應(yīng)列相交各點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的下一個(gè)存儲(chǔ)單元中。直至將X=O至X=Dw-1的Dw個(gè)數(shù)據(jù)按順序全部存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
③Bw條掃描線向下移動(dòng)一行，重復(fù)第①至②步，直到Y(jié)0移動(dòng)到Sw-1行時(shí)。
④數(shù)據(jù)組織結(jié)束。
顯示區(qū)域B、C、D分別按照A的數(shù)據(jù)組織方式去組織顯示數(shù)據(jù)。組織后的顯示數(shù)據(jù)塊按A、B、C、D的順序存儲(chǔ)在RAM0里，然后將RAM0中的顯示數(shù)據(jù)塊A、B、C、D按B、C、D、A的順序拷貝到RAMl中，任何兩個(gè)相鄰顯示塊的顯示數(shù)據(jù)在兩塊RAM中都有相同的地址存儲(chǔ)區(qū)域。RAM0和RAMl的顯示數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

如圖2所示，掃描組1從Y0=0到Y(jié)0=Sw-1，對(duì)應(yīng)顯示塊A，數(shù)據(jù)已組織存放在存儲(chǔ)器中，可以直接輸出顯示數(shù)據(jù)；掃描組2從Y0=Lh到Y(jié)0=Lh+ Sw-1，對(duì)應(yīng)顯示塊B也已經(jīng)組織好，可以直接輸出。但是掃描組3，它的位置非同一般，它的掃描線分別對(duì)應(yīng)著兩個(gè)塊A和B；第O，1，…Bw-1條掃描線分別對(duì)應(yīng)顯示塊A掃描組1的1，2，…，Bw-2；而第Bw-1條掃描線就對(duì)應(yīng)顯示塊B掃描組2的第O條掃描線。如果要在顯示屏上顯示掃描組3對(duì)應(yīng)的這一屏數(shù)據(jù)，就一定要同時(shí)使用到掃描組1的第1，2，…，Bw-1條掃描線和掃描組2的第O條掃描線組織的顯示數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)。由于顯示塊A和B的顯示數(shù)據(jù)是分別組織的，這時(shí)就要取RAM0的D0，D2，…，DBw-1和RAMl的D0位作為輸出到顯示屏的Bw位數(shù)據(jù)，這就需要在兩塊RAM同時(shí)輸出的2Bw位中選擇需要的Bw位作為輸出數(shù)據(jù)，并且這Bw位數(shù)據(jù)是連續(xù)的。
顯示步驟(在此只考慮垂直移動(dòng)顯示效果)；雙RAM技術(shù)將顯示數(shù)據(jù)輸出的時(shí)候，是將兩塊RAM中相同地址的兩個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)輸出。所以，如果設(shè)置RAMO為主存儲(chǔ)器，RAMl為從存儲(chǔ)器，則將兩塊RAM的顯示數(shù)據(jù)存在一塊串行存儲(chǔ)器中時(shí)，偶地址單元應(yīng)存儲(chǔ)RAM0的數(shù)據(jù)，奇地址單元存儲(chǔ)RAMl的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)寬度為8，所以每次輸出16位數(shù)據(jù)。如果顯示區(qū)域中以(XL，YL)點(diǎn)為顯示起始點(diǎn)，在LED屏上顯示一屏顯示信息，則其數(shù)據(jù)選擇控制位只與YL、掃描線和掃描寬度Sw有關(guān)。顯示區(qū)域的起始行坐標(biāo)為YL，一塊顯示區(qū)域有Bw·Sw行，則YL所在的塊為：

這里討論YL在實(shí)際顯示區(qū)域的坐標(biāo)沒有多大意義，只須注意YL在當(dāng)前顯示塊的相對(duì)坐標(biāo)，NL=YL％(Bw·Sw)就是YL在當(dāng)前顯示塊的相對(duì)縱坐標(biāo)，則相對(duì)坐標(biāo)為(NL，YL)。動(dòng)態(tài)顯示的基礎(chǔ)是靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示以從特定行顯示一屏為特征，當(dāng)顯示屏從第YL行開始顯示信息時(shí)，因?yàn)橐粔K顯示區(qū)域有Sw·Dw個(gè)數(shù)據(jù)，則YL所在塊顯示數(shù)據(jù)的起始地址為：

一塊顯示區(qū)域分為Sw個(gè)區(qū)，則YL所在的分區(qū)記作：

一區(qū)存放有Dw個(gè)顯示數(shù)據(jù)，所以YL所在分區(qū)地址與所在塊起始地址之間的相對(duì)偏移地址為(YL％Sw)·Dw。所以，只要知道了顯示信息的起始行坐標(biāo)，就能得到顯示數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)地址。