引言

　　信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了平板顯示（FPD）技術(shù)的不斷進(jìn)步，LCD（液晶）,、PDP（等離子）以及LED（發(fā)光二極管）等顯示新技術(shù)在顯示屏幕領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,。其中，LCD（液晶）技術(shù)成為主流,，其產(chǎn)品眾多,，市場機(jī)制也比較成熟。雖然LCD 技術(shù)已經(jīng)取得巨大成功,，但人們?nèi)匀粵]有停止對新技術(shù)的探索和研究,，LED 顯示技術(shù)就是近幾年來出現(xiàn)的新技術(shù)，LED 技術(shù)以其獨(dú)特的亮度高,、功耗低,、壽命長等特點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注?；贚ED 技術(shù)的大屏幕顯示屏已經(jīng)廣泛用于廣場,、機(jī)場、體育場館和車站等公共場所,，在大屏幕上顯示文字,、動(dòng)畫、圖像以及視頻等多媒體信息,。LED 大屏幕控制系統(tǒng)在顯示信息時(shí),，不需要經(jīng)過計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,，是直接讀取存放在顯示器緩沖區(qū)中的信息來顯示的,，當(dāng)需要更新信息時(shí)，顯示屏的數(shù)據(jù)采集模塊向顯示模塊發(fā)送新數(shù)據(jù),。本文利用高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的技術(shù)方法,，設(shè)計(jì)了一種彩色異步LED 大屏幕顯示屏控制系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)的總體框架

　　本文設(shè)計(jì)的LED 大屏幕顯示屏控制系統(tǒng)總體框架如圖1所示,。

　　圖1 LED大屏幕控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　從圖中可以看出,，系統(tǒng)主要包括以下4 個(gè)組成部分：

　　1）上位機(jī)用戶控制平臺(tái)部分,，主要用于對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信,，接收上位機(jī)部分的圖像數(shù)據(jù)和控制信號(hào)；

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

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

　　如圖2 所示為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖,。

　　圖2 LED大屏幕控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

　　1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　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?yàn)锳RM 不但運(yùn)算速度快，還可以對各種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,，很適合LED 大屏幕控制系統(tǒng)的主處理器在運(yùn)行過程中需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行搬移的特點(diǎn),，同時(shí)也為設(shè)計(jì)后期的軟件編程留有充裕的時(shí)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(jì)

　　在異步LED 大屏幕控制系統(tǒng)中,，可以在脫機(jī)狀態(tài)顯示不同的信息。因此,，實(shí)現(xiàn)對大屏幕顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新和調(diào)整是LED 大屏幕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要進(jìn)行的重要環(huán)節(jié),。對于LED 顯示器與上位機(jī)的通信功能進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)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(qiáng)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(jì)

　　屏幕控制電路是LED 大屏幕控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，顯示屏控制邏輯電路生成讀寫控制信號(hào)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(dòng)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(jì)數(shù)器,、讀/ 寫地址選擇器,、讀/ 寫選擇器、讀/ 寫信號(hào)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(chǔ)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(dòng)邏輯等各個(gè)部分的功能,。顯示控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示,。

　　圖3 LED 顯示屏主控制器電路圖

　　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(dòng)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(shí)序轉(zhuǎn)換,，串行輸出至LED 驅(qū)動(dòng)電路,。

　　2 LED 大屏幕控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　考慮到系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)程序的運(yùn)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(jì)的應(yīng)用程序要實(shí)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(dòng)程序進(jìn)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Visual C++ 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 （ MicrosoftCommunications Control） 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(jìn)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(jìn)行串口的編程非常快捷,、方便,。MSComm 控件是基于事件驅(qū)動(dòng)的，在一般情況下,，在事件發(fā)生時(shí)必須要得到通知,。在實(shí)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(yùn)行過程中出現(xiàn)通信錯(cuò)誤,。OnComm控件的最大優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)的時(shí)間非常短,，可靠性較高,。每個(gè)MSComm 控件于一個(gè)串行端口對應(yīng),。如果應(yīng)用程序需要訪問多個(gè)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(shí)必須創(chuàng)建這個(gè)窗口，并使用成員函數(shù)設(shè)置其屬性,，使它和下位機(jī)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(jī)作為系統(tǒng)的主處理器，系統(tǒng)存在運(yùn)算速度慢,、存儲(chǔ)空間較小,、通信方式單一以及數(shù)據(jù)傳輸速度慢等缺點(diǎn)。針對上述存在的問題,，本文設(shè)計(jì)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(jì)了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路,，實(shí)現(xiàn)了異步LED大屏幕的彩色圖像,、文字和視頻等的顯示。