甚于ARM和FPGA的全彩獨(dú)立視頻LED系統(tǒng)

4 全彩色LED顯示控制器
全彩色LED顯示控制器負(fù)責(zé)接收、轉(zhuǎn)換和處理串入的RGB三基色信號(hào)，以一定的規(guī)律和方式將信號(hào)傳送到LED顯示屏上顯示?？刂破髦苯記Q定了顯示屏的顯示效果，也決定了LED顯示屏性能的優(yōu)劣?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 顯示控制器結(jié)構(gòu)框圖
控制器的架構(gòu)與數(shù)據(jù)分發(fā)類(lèi)似，也采用二級(jí)存儲(chǔ)模式，主要有數(shù)據(jù)接收、Gamma校正和交織、掃描控制輸出以及總線調(diào)度和SDRAM控制四部分。
4.1 存儲(chǔ)器分配和總線調(diào)度
由于數(shù)據(jù)輸入場(chǎng)頻與LED掃描場(chǎng)頻通常不能成整數(shù)倍關(guān)系，可能出現(xiàn)輸入一場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)束，該場(chǎng)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果(Gamma校正和交織后)需要寫(xiě)入SDRAM，而此時(shí)掃描一場(chǎng)沒(méi)有結(jié)束，即正在讀的那個(gè)區(qū)域不能覆蓋，而上一場(chǎng)的數(shù)據(jù)還沒(méi)有顯示也不能覆蓋，因此交織地寫(xiě)入(即掃描的讀出)需要開(kāi)辟三塊分區(qū)。
總線仲裁算法為:控制輸出模塊和寫(xiě)人模塊采用先來(lái)先得的算法，而校正和交織過(guò)程的讀寫(xiě)，則優(yōu)先級(jí)最低，可以在前面二者申請(qǐng)時(shí)被掛起，只有當(dāng)前二者不再需要總線時(shí)，才可以分配到總線的使用權(quán)。

4.2 數(shù)據(jù)接收
數(shù)據(jù)接收單元除了需要同步判決、串并轉(zhuǎn)換之外，還要確定一行中哪些數(shù)據(jù)需要本控制器處理。控制器截取每行中第128×ID-128×(ID+1)-1列的數(shù)據(jù)，同時(shí)將ID號(hào)加1，其他數(shù)據(jù)原樣輸出，送給下一級(jí)控制器。這樣的控制方法比常用的撥碼開(kāi)關(guān)法更加靈活可靠。

4.3 Gamma校正和交織
Gamma校正可以使LED顯示效果更接近于人眼的生理特性，而且由于PXA255輸出的是8位數(shù)據(jù)，系統(tǒng)需要將其校正為12位，大大提高了顯示的對(duì)比度。由于LED顯示控制器采用逐位顯示的方法，輸入的數(shù)據(jù)與輸出到LED顯示屏上的數(shù)據(jù)組織形式不一樣:前者按像素點(diǎn)排列，而后者則按像素?cái)?shù)值的不同位數(shù)組織。

4.4 控制輸出
12位數(shù)據(jù)顯示的時(shí)間分別為(64,32,16,8,4,2,1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32) * 128 * Tsclk，其中Tsclk為串行移位時(shí)鐘。交織之后，不同權(quán)重的數(shù)據(jù)顯示信號(hào)顯示有效時(shí)間不同，即可達(dá)到顯示的效果。
總線調(diào)度器將交織后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入本模塊的FIFO。由模塊內(nèi)部生成讀取該FIFO的控制信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)。模塊內(nèi)需要對(duì)移位個(gè)數(shù)及權(quán)重進(jìn)行計(jì)數(shù)，以決定發(fā)出鎖存信號(hào)及顯示信號(hào)的有效時(shí)間。

5 結(jié)論
實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)亮度合適，使用分辨率細(xì)膩(64G色)，場(chǎng)掃描頻率高(約400 Hz)，像素高(320×240點(diǎn))，可用于戶(hù)外廣播級(jí)應(yīng)用。該設(shè)計(jì)通過(guò)逐點(diǎn)調(diào)節(jié)亮度，從而可以使采購(gòu)廠商放寬LED在亮度和顏色方面的要求，LED采購(gòu)的成本也隨之降低，從8位增至12位使圖像的顏色等級(jí)大大增加，特別在低亮度區(qū)可使圖像完美再現(xiàn)，而Gamma校正則使LED顯示屏所進(jìn)行的亮度變換更符合人眼的生理特點(diǎn)。此外，除接收來(lái)自ARM的信號(hào)外，還可通過(guò)HDMI接口接收來(lái)自機(jī)頂盒的數(shù)據(jù)信號(hào)，有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。