引言

信息技術的發展促進了平板顯示（FPD）技術的不斷進步，LCD（液晶）、PDP（等離子）以及led（發光二極管）等顯示新技術在顯示屏幕領域得到廣泛應用。其中，LCD（液晶）技術成為主流，其產品眾多，市場機制也比較成熟。雖然LCD 技術已經取得巨大成功，但人們仍然沒有停止對新技術的探索和研究，LED 顯示技術就是近幾年來出現的新技術，LED 技術以其獨特的亮度高、功耗低、壽命長等特點而受到越來越多的關注。基于LED 技術的大屏幕顯示屏已經廣泛用于廣場、機場、體育場館和車站等公共場所，在大屏幕上顯示文字、動畫、圖像以及視頻等多媒體信息。LED 大屏幕控制系統在顯示信息時，不需要經過計算機對數據進行處理，是直接讀取存放在顯示器緩沖區中的信息來顯示的，當需要更新信息時，顯示屏的數據采集模塊向顯示模塊發送新數據。本文利用高速數據存儲和處理的技術方法，設計了一種彩色異步LED 大屏幕顯示屏控制系統。

1 系統設計

1.1 系統的總體框架

本文設計的LED大屏幕顯示屏控制系統總體框架如圖1所示。

圖1 LED大屏幕控制系統結構圖

從圖中可以看出，系統主要包括以下4 個組成部分：

1）上位機用戶控制平臺部分，主要用于對圖像數據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，用于實現與上位機通信，接收上位機部分的圖像數據和控制信號；

3）基于CPLD 和ARM的大屏幕主控制器部分，實現圖像灰度調制和重構；

4）大屏幕顯示驅動電路部分，是為大屏幕的LED 燈管提供驅動恒定的電流。

如圖2 所示為系統的數據流圖。

圖2 LED大屏幕控制系統數據流圖

1.2 系統硬件設計

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

1.2.1 通信模塊設計

在異步LED 大屏幕控制系統中，可以在脫機狀態顯示不同的信息。因此，實現對大屏幕顯示內容的實時更新和調整是LED 大屏幕控制系統設計中必須要進行的重要環節。對于LED 顯示器與上位機的通信功能進行設計與研究，其目的是為了快速、可靠地獲得調整后的顯示內容。因此，本文設計的系統提供了3種通信方式，分別是以太網通信、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 顯示控制模塊設計

屏幕控制電路是LED 大屏幕控制系統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數據的地址，讀取出來的顯示數據通過顯示驅動程序發送到LED 顯示屏顯示。顯示控制模塊主要由讀/ 寫地址產生器、計數器、讀/ 寫地址選擇器、讀/ 寫選擇器、讀/ 寫信號產生器、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必須要協同一致工作，完成顯示存儲器中圖形圖像數據的讀取、解壓，圖像顯示效果的制作、灰度調制和生成顯示屏的驅動邏輯等各個部分的功能。顯示控制模塊的硬件結構圖如圖3所示。

圖3 LED 顯示屏主控制器電路圖

在控制電路中，數據總線將CPLD與ARM 之間連接起來，S3C44B0X通過芯片2 選通CPLD中的數據緩沖區，所以ARM輸出數據的基地址為0x40000000。ARM首先將FLASH中保存的圖像數據復制到SDRAM中，經過相關處理后，調用不同的動態顯示效果程序將SDRAM 中的圖像數據循環寫入CPLD 緩沖區，CPLD生成相應的時序轉換，串行輸出至LED 驅動電路。

2 LED 大屏幕控制系統軟件設計與實現

考慮到系統硬件驅動程序的運行效率以及軟件的開發周期，本系統采用C 語言作為軟件的開發工具。

設計的應用程序要實現與顯示屏硬件的連接功能，一要與系統底層的硬件驅動程序進行通信，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Visual C++ 作為系統應用程序的開發工具。通信應用程序使用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控件通過外部設備的串行端口進行數據的傳輸和接收，可以為應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常快捷、方便。MSComm 控件是基于事件驅動的，在一般情況下，在事件發生時必須要得到通知。在實際編程中，可以在OnComm事件處理函數中加入自己編寫的處理代碼，OnComm 事件處理函數還可以檢查和處理程序在運行過程中出現通信錯誤。OnComm控件的最大優點是程序響應的時間非常短，可靠性較高。每個MSComm 控件于一個串行端口對應。如果應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設置這些屬性，從而控制串行口的數據格式、波特率等特征。另外，在VC++ 中，MSComm 控件是作為CWND 類的派生類出現的，在系統初始化時必須創建這個窗口，并使用成員函數設置其屬性，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 結論

目前，現有的LED大屏幕控制系統中，還有很多是采用8位或者16位單片機作為系統的主處理器，系統存在運算速度慢、存儲空間較小、通信方式單一以及數據傳輸速度慢等缺點。針對上述存在的問題，本文設計了一種新的LED 大屏幕控制系統，系統采用ARM 作為主處理器，結合可編程邏輯器件設計了系統的驅動電路，實現了異步LED大屏幕的彩色圖像、文字和視頻等的顯示。
責任編輯；zl