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          一種基于MCU+FPGA的LED大屏幕控制系統(tǒng)的設計

          作者: 時間:2011-06-21 來源:網(wǎng)絡 收藏

            存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的部件,有了存儲器,計算機才有記憶功能,才能保證正常工作。它根據(jù)控制器指定的位置存進和取出信息。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/200674.htm

          引言

            只要在現(xiàn)在的市場上走一圈就會發(fā)現(xiàn),大部分的中小規(guī)模

          顯示系統(tǒng),采用的是傳統(tǒng)的

          作為主控芯片。但是內部資源較少、運行速度較慢的單片機,很難滿足LED的顯示屏,因為系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸量大,掃描速度要快。以

            1 系統(tǒng)總體結構

            LED顯示系統(tǒng)由上位機(PC機)、單片機系統(tǒng)、FPGA控制器、LED顯示屏的行列驅動電路等模塊組成,如圖1所示。上位機負責漢字、字符等數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送。單片機系統(tǒng)與上位機之間以異步串行通信工作方式,通過串行端口從上位機獲得已完成格式轉換的待顯示的圖形點陣數(shù)據(jù),并將其存入EEPROM存儲器。之后通過FPGA控制器,將存儲器的顯示數(shù)據(jù)還原到LED顯示屏。掃描控制電路采用可編程邏輯芯片Cyclone EP1C6,利用VHDL語言編程實現(xiàn),采用1/16掃描方式,刷新頻率在60 Hz以上。本文著重介紹256×1024的單色圖文顯示屏的FPGA控制模塊。

          作為控制器,一方面,F(xiàn)PGA采用軟件編程實現(xiàn)硬件功能,可以有效提高運行速度;另一方面,它的引腳資源豐富,可擴展性強。因此,用單片F(xiàn)PGA和簡單的外圍電路就可以實現(xiàn)LED顯示屏的控制,具有集成度高、穩(wěn)定性好、設計靈活和效率高等優(yōu)點。

          系統(tǒng)總體結構框圖

            圖1 系統(tǒng)總體結構框圖

            2 LED顯示屏基本工作原理

            對大屏幕LED顯示屏來說,列顯示數(shù)據(jù)通常采用的是串行傳輸方式,行采用1/16的掃描方式。圖2為16×32點陣屏單元模塊的基本結構,列驅動電路采用4個74HC595級聯(lián)而成。在移位脈沖SRCLK的作用下,串行數(shù)據(jù)從74HC595的數(shù)據(jù)端口SER一位一位地輸入,當一行的所有32列數(shù)據(jù)傳送完后,輸出鎖存信號RCLK并選通行信號Y0,則第1行的各列數(shù)據(jù)就可按要求顯示。按同樣的方法顯示其余各行,當16行數(shù)據(jù)掃描一遍(即完成一個周期)后,再從第1行開始下一個周期的掃描。只要掃描的周期小于20 ms,顯示屏就不閃爍。

          16×32點陣屏基本結構

            圖2 16×32點陣屏基本結構

            256×1024大屏幕顯示屏由16×32個的16×32點陣屏級聯(lián)而成。為了縮短控制系統(tǒng)到屏體的信號傳輸時間,將顯示數(shù)據(jù)分為16個區(qū),每個區(qū)由16×1024點陣組成,每行數(shù)據(jù)為1024/8=128字節(jié),顯示屏的像素信號由LED顯示屏的右側向左側傳輸移位,把16個分區(qū)的數(shù)據(jù)存在同一塊存儲器。一屏的顯示數(shù)據(jù)為32 KB,要準確讀出16個分區(qū)的數(shù)據(jù),其存儲器的讀地址由16位組成,由于數(shù)據(jù)只有32 KB,因此最高可置為0。其余15位地址從高到低依次為:行地址(4位)、列地址(7位)、分區(qū)地址(4位)。4位分區(qū)地址的譯碼信號(Y0~Y15)作為鎖存器的鎖存脈沖,在16個讀地址發(fā)生周期內,依次將第1~16分區(qū)的第1字節(jié)數(shù)據(jù)鎖存到相應的鎖存器,然后在移位鎖存信號上升沿將該16字節(jié)數(shù)據(jù)同時鎖存入16個8位并轉串移位寄存器組中。在下一個16個讀地址發(fā)生時鐘周期,一方面,并轉串移位寄存器將8位數(shù)據(jù)移位串行輸出,移位時鐘為讀地址發(fā)生時鐘的二分頻;另一方面,依次將16個分區(qū)的第2字節(jié)數(shù)據(jù)讀出并鎖入相應的鎖存器,按照這種規(guī)律將所有分區(qū)的第一行數(shù)據(jù)依次全部讀出后,在數(shù)據(jù)有效脈沖信號的上升沿將所有串行移位數(shù)據(jù)輸出,驅動LED顯示。接下來,移位輸出第2行的數(shù)據(jù),在此期間第1行保持顯示;第2行全部移入后,驅動第2行顯示,同時移入第3行……按照這種各分區(qū)分行掃描的方式完成整個LED大屏幕的掃描顯示。


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          關鍵詞: FPGA MCU LED 大屏幕

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