甚于ARM和FPGA的全彩獨立視頻LED系統(tǒng)

1 獨立視頻LED系統(tǒng)
LED顯示屏的主要性能指標有場掃描頻率、分辨率、灰度級和亮度等。分辨率指的是控制器能控制的LED管的數(shù)量，灰度級是對顏色的分辨率，而亮度高則要求每個灰度級的顯示時間長。顯然，這3個指標都會使得場掃描頻率大幅度降低，因此需要在不同的場合對這些指標進行適當?shù)娜∩?。通?；叶燃?、亮度和場掃描頻率由單個控制器決定，而分辨率可以通過控制器陣列的方式得到很大的提高。這樣，每個控制器的灰度和亮度很好，場掃描頻率也適當，再通過控制器陣列的形式，實現(xiàn)大的控制面積，即可實現(xiàn)顏色細膩的全彩色超大屏幕的LED顯示控制器。獨立視頻LED系統(tǒng)完全脫離計算機的控制，本身可以實現(xiàn)通信、視頻播放、數(shù)據(jù)分發(fā)、掃描控制等功能。為了實現(xiàn)大屏幕、全彩色、高場頻，本系統(tǒng)采用控制器陣列模式，如圖1所示。

圖1 獨立視頻LED系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡接口(以太網(wǎng)接口)由網(wǎng)絡服務器端更新本地的數(shù)據(jù)，視頻播放部分則通過對該數(shù)據(jù)進行解碼，獲得RGB格式的視頻流。再通過數(shù)據(jù)分發(fā)單元，將這些數(shù)據(jù)分別發(fā)送到不同的LED顯示控制器上，控制器將播放單元提供的數(shù)據(jù)顯示到全彩色大屏幕LED上。

2 通信接口和視頻播放單元
本系統(tǒng)的通信接口和視頻播放部分由ARM uClinux實現(xiàn)。ARM (Advanced RISC Machine)是英國ARM公司設(shè)計開發(fā)的通用32位RISC微處理器體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計目標是實現(xiàn)微型化、低功耗、高性能的微處理器。Linux作為一種穩(wěn)定高效的開放源碼式操作系統(tǒng)，在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應用，而uClinux則是專門針對微控制領(lǐng)域而設(shè)計的Linux系統(tǒng)，具有可裁減、內(nèi)核小、完善的網(wǎng)絡接口協(xié)議和接口、優(yōu)秀的文件系統(tǒng)以及豐富的開源資源等優(yōu)點，正被越來越多的嵌入式系統(tǒng)采納。系統(tǒng)中使用Intel XScale系列的PXA255芯片，與ARM v5TE指令集兼容，沿用了ARM的內(nèi)存管理、中斷處理等機制，并在此基礎(chǔ)上做了一些擴展，如DMA控制器、LCD控制器等。由于ARM9的處理能力有限，目前只用其播放320×240像素的視頻。
系統(tǒng)視頻播放的數(shù)據(jù)來自于系統(tǒng)中的SD存儲卡(Secure Digital Memory Card)。更新SD卡的數(shù)據(jù)有兩種方式:一種是用計算機更新SD卡的數(shù)據(jù);另一種是通過網(wǎng)絡接收服務器的數(shù)據(jù)，直接由ARM更新SD卡。此外，播放器也可以直接播放網(wǎng)絡傳送的MPEG-4格式數(shù)據(jù)口由于XScale未提供物理層接口，若想實現(xiàn)網(wǎng)絡功能需外接一片物理層芯片。本系統(tǒng)選用SMSC公司的高性能100M以太網(wǎng)控制器LAN9118。