基于CPLD和ARM的異步LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計

　　1系統(tǒng)設(shè)計

　　1.1系統(tǒng)的總體框架

　　本文設(shè)計的LED大屏幕顯示屏控制系統(tǒng)總體框架如圖1所示?！　?/P>

　　從圖中可以看出，系統(tǒng)主要包括以下4個組成部分：

　　1)上位機用戶控制平臺部分，主要用于對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮和對顯示信息的修改;

　　2)基于ARM的屏幕通信接口部分，用于實現(xiàn)與上位機通信，接收上位機部分的圖像數(shù)據(jù)和控制信號;

　　3)基于CPLD和ARM的大屏幕主控制器部分，實現(xiàn)圖像灰度調(diào)制和重構(gòu);

　　4)大屏幕顯示驅(qū)動電路部分，是為大屏幕的LED燈管提供驅(qū)動恒定的電流。

　　如圖2所示為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖?！　?/P>

　　1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　目前有兩種主流主處理器供顯示屏控制系統(tǒng)使用，一種是ARM，另一種是ATMEL公司生產(chǎn)的89055。因為ARM不但運算速度快，還可以對各種數(shù)字信號進行實時處理，很適合LED大屏幕控制系統(tǒng)的主處理器在運行過程中需要對大量數(shù)據(jù)進行搬移的特點，同時也為設(shè)計后期的軟件編程留有充裕的時間空間。因此我們選定ARM為本系統(tǒng)的主處理器。

　　1.2.1通信模塊設(shè)計

　　在異步LED大屏幕控制系統(tǒng)中，可以在脫機狀態(tài)顯示不同的信息。因此，實現(xiàn)對大屏幕顯示內(nèi)容的實時更新和調(diào)整是LED大屏幕控制系統(tǒng)設(shè)計中必須要進行的重要環(huán)節(jié)。對于LED顯示器與上位機的通信功能進行設(shè)計與研究，其目的是為了快速、可靠地獲得調(diào)整后的顯示內(nèi)容。因此，本文設(shè)計的系統(tǒng)提供了3種通信方式，分別是以太網(wǎng)通信、串口通信和無線射頻通信。這3種通信方式不但增強了通信的性能，而且方便了用戶的使用。

　　1.2.2顯示控制模塊設(shè)計

　　屏幕控制電路是LED大屏幕控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分，顯示屏控制邏輯電路生成讀寫控制信號和訪問顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的地址，讀取出來的顯示數(shù)據(jù)通過顯示驅(qū)動程序發(fā)送到LED顯示屏顯示。顯示控制模塊主要由讀/寫地址產(chǎn)生器、計數(shù)器、讀/寫地址選擇器、讀/寫選擇器、讀/寫信號產(chǎn)生器、移位鎖存器和同步控制器等部分組成。

　　要在LED大屏幕上顯示一幅完整的圖形圖像，CPLD和ARM必須要協(xié)同一致工作，完成顯示存儲器中圖形圖像數(shù)據(jù)的讀取、解壓，圖像顯示效果的制作、灰度調(diào)制和生成顯示屏的驅(qū)動邏輯等各個部分的功能。顯示控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示?！　?/P>

　　在控制電路中，數(shù)據(jù)總線將CPLD與ARM之間連接起來，S3C44B0X通過芯片2選通CPLD中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，所以ARM輸出數(shù)據(jù)的基地址為0x40000000。ARM首先將FLASH中保存的圖像數(shù)據(jù)復(fù)制到SDRAM中，經(jīng)過相關(guān)處理后，調(diào)用不同的動態(tài)顯示效果程序?qū)DRAM中的圖像數(shù)據(jù)循環(huán)寫入CPLD緩沖區(qū)，CPLD生成相應(yīng)的時序轉(zhuǎn)換，串行輸出至LED驅(qū)動電路。

　　2LED大屏幕控制系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)

　　考慮到系統(tǒng)硬件驅(qū)動程序的運行效率以及軟件的開發(fā)周期，本系統(tǒng)采用C語言作為軟件的開發(fā)工具。

　　設(shè)計的應(yīng)用程序要實現(xiàn)與顯示屏硬件的連接功能，一要與系統(tǒng)底層的硬件驅(qū)動程序進行通信，二要為用戶提供控制界面并可以接收用戶輸入的各種指令。為此，采用VisualC++作為系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)工具。通信應(yīng)用程序使用MSComm(MicrosoftCommunicationsControl)控件來編寫，MSComm是微軟公司為用戶提供的簡化Window、下串行的通信編程ActiveX控件。MSComm控件通過外部設(shè)備的串行端口進行數(shù)據(jù)的傳輸和接收，可以為應(yīng)用程序提供串行的通信功能。利用MSComm控件進行串口的編程非?？旖?、方便。MSComm控件是基于事件驅(qū)動的，在一般情況下，在事件發(fā)生時必須要得到通知。在實際編程中，可以在OnComm事件處理函數(shù)中加入自己編寫的處理代碼，OnComm事件處理函數(shù)還可以檢查和處理程序在運行過程中出現(xiàn)通信錯誤。OnComm控件的最大優(yōu)點是程序響應(yīng)的時間非常短，可靠性較高。每個MSComm控件于一個串行端口對應(yīng)。如果應(yīng)用程序需要訪問多個串行端口，就要使用多MSComm控件。MSComm控件的行為是由其各種屬性決定的。在VC++中可以通過一系列的成員函數(shù)設(shè)置這些屬性，從而控制串行口的數(shù)據(jù)格式、波特率等特征。另外，在VC++中，MSComm控件是作為CWND類的派生類出現(xiàn)的，在系統(tǒng)初始化時必須創(chuàng)建這個窗口，并使用成員函數(shù)設(shè)置其屬性，使它和下位機使用相同的通訊格式，否則是不能建立正確的串行通訊的。

　　3結(jié)論

　　目前，現(xiàn)有的LED大屏幕控制系統(tǒng)中，還有很多是采用8位或者16位單片機作為系統(tǒng)的主處理器，系統(tǒng)存在運算速度慢、存儲空間較小、通信方式單一以及數(shù)據(jù)傳輸速度慢等缺點。針對上述存在的問題，本文設(shè)計了一種新的LED大屏幕控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用ARM作為主處理器，結(jié)合可編程邏輯器件設(shè)計了系統(tǒng)的驅(qū)動電路，實現(xiàn)了異步LED大屏幕的彩色圖像、文字和視頻等的顯示。