VGA視頻與LED顯示屏的同步顯示設(shè)計(jì)

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件分為三個(gè)部分。首先，通過(guò)顯卡顯示信息實(shí)時(shí)提取電路從顯卡中實(shí)時(shí)提取出VGA單色數(shù)字視頻信號(hào)、像素時(shí)鐘、行同步、幀同步，經(jīng)過(guò)處理后由輸出介質(zhì)傳輸過(guò)去；第二部分是CRT視頻信號(hào)到LED顯示信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，該電路把傳輸介質(zhì)傳送過(guò)來(lái)的圖像信號(hào)經(jīng)選擇、存貯、讀取、分配，轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)于LED點(diǎn)陣屏的顯示信號(hào)；第三部分是LED驅(qū)動(dòng)板，它接收轉(zhuǎn)換后的LED顯示信號(hào)，并分配給LED點(diǎn)陣屏對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)LED顯示。

二、顯卡顯示信息實(shí)時(shí)提取電路

　　在VGA方式下，當(dāng)在VGA上顯示某種顏色時(shí)，首先由視頻存貯器輸出一個(gè)顏色號(hào)，該顏色號(hào)實(shí)際上是用于選擇調(diào)色板寄存器的，被選中的調(diào)色板寄存器又產(chǎn)生一個(gè)八位索引地址，用來(lái)選擇數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC顏色寄存器），DAC顏色寄存器共有256個(gè)，每個(gè)寄存器由18位組成，當(dāng)選中某個(gè)顏色寄存器時(shí)，同時(shí)將其中的18位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成為模擬紅、綠、藍(lán)三色信號(hào)，送模擬監(jiān)視器，實(shí)現(xiàn)掃描顯卡。

　　當(dāng)VGA工作在顯示模式18時(shí)，即十六色模式的時(shí)候，調(diào)色板寄存器輸出的八位索引地址的低四位（從P0到P3）實(shí)際上就是數(shù)字視頻信號(hào)藍(lán)、綠、紅以及亮度信號(hào)，我們可以利用VGA的這一特點(diǎn)，直接提取單色數(shù)字視頻信號(hào)。在實(shí)際電路中，通過(guò)顯卡26芯特征插座來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。其中P0到P7為八位索引地址，17腳、21腳、23腳分別為像素時(shí)鐘、行同步、場(chǎng)同步。特征插座一方面把這些信號(hào)送往顏色寄存器反模擬監(jiān)視器，另一方面可以對(duì)外輸出，所以，我們從顯卡26芯特征插座上直接提取出一路單色視頻信號(hào)，經(jīng)八位串轉(zhuǎn)并變換后經(jīng)長(zhǎng)線傳輸出去，同時(shí)提取出像素時(shí)鐘、場(chǎng)同步信號(hào)、行同步信號(hào)，用于以后的信號(hào)轉(zhuǎn)換及顯示。八位串/并轉(zhuǎn)換是基于兩方面的原因：一是因?yàn)樵赩GA圖形模式下，一個(gè)像素由八位組成，八位并行輸出實(shí)現(xiàn)了一個(gè)像素一個(gè)像素的傳輸；二是八位串/并轉(zhuǎn)換降低了數(shù)據(jù)傳輸速率，便于長(zhǎng)線傳輸。

　　VGA掃描時(shí)序與LED屏幕掃描時(shí)序有所不同，因此，必須把VGA視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)于LED大屏幕的顯示信號(hào)，這主要通過(guò)對(duì)兩片SRAM

　?。⊿RAM1和SRAM2）的讀寫來(lái)完成。兩片SRAM交替處于讀寫狀態(tài)，假設(shè)在某一場(chǎng)時(shí)，SRAM1處于寫狀態(tài)，SRAM2處于讀狀態(tài)，這時(shí)，SRAM1的寫信號(hào)有效，讀信號(hào)無(wú)效，同時(shí)，寫地址發(fā)生器產(chǎn)生的寫地址被選通輸入SRAM1,這樣，就把數(shù)字視頻信號(hào)寫入SRAM1;對(duì)于SRAM2,寫信號(hào)無(wú)效，讀信號(hào)有效，同時(shí)，選通讀地址輸入SRAM2,從而讀出SRAM2中前一場(chǎng)已寫入的數(shù)據(jù)，用于分配、傳輸和顯示。

　?。ㄒ唬￢GA視頻信號(hào)的選擇

　　VGA視頻的分辨率與LED大屏幕不同，在本系統(tǒng)中，我們實(shí)現(xiàn)的LED大屏幕的分辨率為256×128,而VGA工作于18模式時(shí)，其分辨率為640×480,這樣，LED屏幕不能完整顯示整個(gè)視頻圖像，而只能選取其中一部分進(jìn)行同步顯示。VGA視頻圖像的選擇，是通過(guò)寫地址發(fā)生器和讀地址發(fā)生器來(lái)完成的。寫地址發(fā)生器在產(chǎn)生寫地址的同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)寫控制信號(hào)，該控制信號(hào)在一幀中選定行期間有效，其余時(shí)間無(wú)效，從而僅被選擇行的數(shù)據(jù)寫入SRAM中，完成了對(duì)于行的選擇；同理，讀地址發(fā)生器在產(chǎn)生讀地址的同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)讀控制信號(hào)，它控制讀移位信號(hào)僅在選定列期間有效，即只移位讀出選定列的數(shù)據(jù)，從而完成了對(duì)VGA視頻信號(hào)列的選擇。

　　（二）SRAM數(shù)據(jù)的讀出、分配

　　SRAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，需要按一定的順序讀出、分配，使它對(duì)應(yīng)于LED大屏幕，這里，我們采用分區(qū)電路的方式，即把整個(gè)LED大屏幕按16的倍數(shù)分區(qū)，LED大屏幕共有256行，所以分為十六個(gè)分區(qū)。數(shù)據(jù)的讀出分配按下面的順序進(jìn)行：首先是第一分區(qū)第一行第一個(gè)像素，然后是第二分區(qū)第一行第一個(gè)像素，hellip;…第十六分區(qū)第一行第一個(gè)像素，接下來(lái)是第一分區(qū)第一行第二個(gè)像素……按這樣的順序下去，讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)八位移位寄存器并轉(zhuǎn)串輸出，從而使十六個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)位置的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸。

　　采用分區(qū)電路有兩方面的優(yōu)點(diǎn)：第一，將LED大屏幕分為十六分區(qū)后，數(shù)據(jù)的傳輸速率降低為原來(lái)的十六分之一，便于數(shù)據(jù)傳輸；第二，發(fā)光二極管余輝時(shí)間短，要求屏幕刷新頻率高，如果整頻刷新，則需要的時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，采用分區(qū)電路后，十六個(gè)分區(qū)同時(shí)刷新，這樣，在不增加硬件復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上，克服了屏幕閃爍現(xiàn)象。

三、驅(qū)動(dòng)電路

　　轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)入LED驅(qū)動(dòng)電路板，圖像數(shù)據(jù)必須被準(zhǔn)確地傳送并分配到對(duì)應(yīng)的LED點(diǎn)陣像素處，系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)逐行掃描的方式驅(qū)動(dòng)LED顯示。因?yàn)楦鞣謪^(qū)數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸，所以各分區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸分配及LED驅(qū)動(dòng)是一致的。本系統(tǒng)中，采用的LED模塊是8×8dot行共陽(yáng)、列共陰模塊，采用行共陽(yáng)驅(qū)動(dòng)方式，即圖像數(shù)據(jù)輸入陰極，通過(guò)在共陽(yáng)極施加高電平驅(qū)動(dòng)LED顯示。圖像數(shù)據(jù)的輸入是通過(guò)八位移位寄存器595,每一個(gè)595芯片對(duì)應(yīng)一個(gè)LED模塊，一場(chǎng)開始時(shí)，首先，移位信號(hào)控制第一行數(shù)據(jù)輸入，當(dāng)一行數(shù)據(jù)全部移位進(jìn)入后，出現(xiàn)一個(gè)鎖存信號(hào)，數(shù)據(jù)鎖存輸出到LED模塊，同時(shí)，第一行共陽(yáng)極輸入一高電平，點(diǎn)亮第一行；在第一行點(diǎn)亮期間，同時(shí)移位輸入第二行數(shù)據(jù)，第二行全部移位進(jìn)入后，又出現(xiàn)一個(gè)鎖存脈沖，同時(shí)第一行共陽(yáng)極高電平消失，第二行共陽(yáng)極輸入高電平，驅(qū)動(dòng)第二行顯示，第一行熄滅……即每次點(diǎn)亮前一行的同時(shí)，移位輸入第二行數(shù)據(jù)，保持畫面連續(xù)。

　　由上述三部分硬件，實(shí)現(xiàn)了VGA視頻與LED顯示屏的同步顯示，使LED大屏幕跟蹤VGA視頻顯示。

四、結(jié)論

　　本系統(tǒng)信息顯示不受環(huán)境影響，可實(shí)現(xiàn)高亮度顯示，且系統(tǒng)可以根據(jù)信息顯示的要求選擇屏幕大小，從而控制成本，實(shí)用性很強(qiáng)，已在汽車綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。本文研究的雖然是單色系統(tǒng)，但這種方法也可推廣到全彩色顯示系統(tǒng)。