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

　　3 基于FPGA顯示屏控制器的設(shè)計(jì)

　　3.1 FPGA控制模塊總體方案

　　如圖3所示，FPGA控制模塊主要由單片機(jī)與FPGA接口及數(shù)據(jù)讀寫模塊、讀地址發(fā)生器、譯碼器、行地址發(fā)生器、數(shù)據(jù)鎖存器組、移位寄存器組、脈沖發(fā)生器等模塊組成。

　　圖3 FPGA控制模塊總體結(jié)構(gòu)框圖

　　讀地址發(fā)生器主要產(chǎn)生讀地址信號(hào)，地址信號(hào)送往MCU 　　MCU Microcontroller(微控制器)又可簡(jiǎn)稱MCU 或μ C,也有人稱為單芯片微控制器(Single Chip Microcontroller),將ROM、RAM、 CPU、I/O 集合在同一個(gè)芯片中,為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制.微控制器在經(jīng)過(guò)這幾年不斷地研究,發(fā)展,歷經(jīng)4 位,8 位, 到現(xiàn)在的16 位及32 位,甚至64 位.經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，其成本越來(lái)越低，而性能越來(lái)越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無(wú)處不在，遍及各個(gè)領(lǐng)域。 接口及數(shù)據(jù)讀寫模塊，讀取外部SRAM1或SRAM2中已處理好的LED顯示屏數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)按分區(qū)方式送到數(shù)據(jù)鎖存器組鎖存。鎖存器輸出16分區(qū)數(shù)據(jù)，通過(guò)移位寄存器組實(shí)現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換得到顯示屏所需要的串行數(shù)據(jù)，并送往LED顯示屏列驅(qū)動(dòng)電路。脈沖發(fā)生器為各模塊提供相應(yīng)的同步時(shí)鐘，行地址發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的行信號(hào)送往顯示屏的行驅(qū)動(dòng)電路。

　　3.2 單片機(jī)與FPGA接口及數(shù)據(jù)讀寫模塊

　　單片機(jī)與FPGA接口及數(shù)據(jù)讀寫模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。單片機(jī)從EEPROM中讀取數(shù)據(jù)并根據(jù)顯示要求進(jìn)行處理后，通過(guò)接口及數(shù)據(jù)讀寫模塊把數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)緩沖器 　　緩沖器是種保持加、卸試驗(yàn)力平穩(wěn)，或減緩試樣斷裂時(shí)沖擊的裝置。它可以彌補(bǔ)不同數(shù)據(jù)處理速率速度差距，也可以起到緩沖避震作用，及起到實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送同步的作用等。它涉及的領(lǐng)域非常廣泛，有電信設(shè)備、數(shù)控處理、生化科技、系統(tǒng)安全等。它在不同的領(lǐng)域有著不同的名稱，其中常見的有寄存緩沖器、汽車彈簧緩沖器（緩沖膠）、電梯緩沖器等。它分常用緩沖器（常說(shuō)緩沖器）和三態(tài)緩沖器。 SRAM1或SRAM2。為提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，保證顯示效果的連續(xù)性，在系統(tǒng)中采用雙體切換技術(shù)來(lái)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程。也就是說(shuō)，采用雙SRAM存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，兩套完全獨(dú)立的讀、寫地址線和數(shù)據(jù)線　　數(shù)據(jù)線就是連接移動(dòng)設(shè)備和電腦達(dá)到傳送鈴聲、圖片等數(shù)字類信息文件的通路工具?，F(xiàn)在隨著電子行業(yè)日新月異的發(fā)展，數(shù)據(jù)線已經(jīng)成為了我們生活中不可獲缺的部分。 輪流切換進(jìn)行讀寫。工作時(shí)，F(xiàn)PGA在一個(gè)特定的時(shí)間只從兩塊SRAM中的一塊讀取顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)另外一塊SRAM與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。MCU會(huì)寫入新的數(shù)據(jù)，依次交替工作，可實(shí)現(xiàn)左移、上移、雙屏等顯示模式。如果顯示的內(nèi)容不改變，即一塊SRAM里的數(shù)據(jù)不變時(shí)，MCU不需要給另外一塊SRAM寫數(shù)據(jù)。

　　圖4 單片機(jī)與FPGA接口及數(shù)據(jù)讀寫模塊結(jié)構(gòu)框圖

　　圖5 數(shù)據(jù)讀寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖