基于S3C44B0X的大型LED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：中南大學(xué)　粟梅　林曠 大型led顯示系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)外場(chǎng)合，但由于其多采用多機(jī)系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)成本和軟硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度。多機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)，本質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)高總線寬度的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其技術(shù)難點(diǎn)如下： ◆大型led顯示屏上的像素?cái)?shù)以萬(wàn)計(jì)，隨著顯示面積增大，電路結(jié)構(gòu)隨之增大。 ◆為了保證一定的顯示質(zhì)量，幀頻應(yīng)在30幀／s以上。對(duì)于一個(gè)512×252的單色led屏，每秒的數(shù)據(jù)傳輸量至少為480 kb以上，對(duì)于彩屏及顯示質(zhì)量高的場(chǎng)合，數(shù)據(jù)傳輸量還將按整數(shù)倍增長(zhǎng)。 ◆當(dāng)led屏位于室外時(shí)，上下位機(jī)通信可能在百米甚至千米以上，要求通信速度快且可靠。 鑒于上述前兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，為能夠使用單cpu系統(tǒng)代替多機(jī)系統(tǒng)控制大型led顯示系統(tǒng)，采取的應(yīng)對(duì)策略如下： ◆大型的led屏由通用的顯示模塊組成，顯示模塊具有良好的通用性和可嵌入性。 ◆使用16位并行總線數(shù)據(jù)傳輸方式，要顯示相應(yīng)位置的顯示模塊，模塊上的列鎖存單元能夠準(zhǔn)確選通，使橫向級(jí)聯(lián)的led顯示模塊能夠被視為一段連續(xù)的存儲(chǔ)單元。 ◆使用s3c44box內(nèi)部的dma控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和控制，節(jié)省了使用指令傳輸數(shù)據(jù)的cpu取指和譯指時(shí)間以及使用指令傳輸數(shù)據(jù)附帶的計(jì)數(shù)、比較、跳轉(zhuǎn)等軟件開(kāi)銷，從而能夠在連續(xù)的讀寫(xiě)操作中完成數(shù)據(jù)的傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托省?1 硬件結(jié)構(gòu)及原理 大型led顯示系統(tǒng)一般分為主控板和顯示驅(qū)動(dòng)模塊兩部分。 1．1 顯示模塊 現(xiàn)今，大型led顯示系統(tǒng)是利用人眼視覺(jué)特點(diǎn)采用逐行掃描和列驅(qū)動(dòng)方式以節(jié)省硬件開(kāi)支的，本系統(tǒng)采用1／16逐行掃描方式，所以整個(gè)大型led屏被分為16行同名行，顯示模塊原理圖如圖1所示。 每個(gè)顯示模塊為1個(gè)64×32的小點(diǎn)陣屏，分為兩部分，上下各16行，每部分有8組列數(shù)據(jù)鎖存器。上下兩部分復(fù)用1個(gè)4—16譯碼器u1，選通驅(qū)動(dòng)1／16逐行掃描顯示，并需要16組列驅(qū)動(dòng)鎖存器鎖存列顯示數(shù)據(jù)。采用并行總線數(shù)據(jù)傳輸方式時(shí)，需要1個(gè)4—16譯碼器u2選通使能列鎖存器。在點(diǎn)陣刷新時(shí)，需要使用兩級(jí)鎖存器鎖存列顯示數(shù)據(jù)，否則會(huì)出現(xiàn)顯示拖尾現(xiàn)象。本次正在顯示的數(shù)據(jù)存在第二級(jí)鎖存器中，主控板對(duì)屏端第一級(jí)鎖存器寫(xiě)下一行要顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行列數(shù)據(jù)刷新，當(dāng)下一行要顯示的數(shù)據(jù)傳輸完畢后，一起鎖存到第二級(jí)鎖存器輸出并選通驅(qū)動(dòng)下一行顯示。采用并行總線方式下二級(jí)鎖存器仍比數(shù)據(jù)串行傳輸再轉(zhuǎn)成并行輸出的方案經(jīng)濟(jì)。 顯示模塊與模塊之間橫向級(jí)聯(lián)時(shí)，運(yùn)用錯(cuò)位級(jí)聯(lián)的思想，使其具有良好的通用性和可嵌入性。如圖1所示，選通線每到一級(jí)時(shí)就會(huì)錯(cuò)位一次并傳到下一級(jí)，總是使第一根選通線blk_en0作第一級(jí)列鎖存器譯碼器的使能控制線，這樣n根選通線就能依次選通n級(jí)橫向級(jí)聯(lián)模塊。這樣就可以用相同的顯示模塊任意組合成橫向級(jí)聯(lián)的條屏。 運(yùn)用錯(cuò)位級(jí)聯(lián)思想，使橫向級(jí)聯(lián)的顯示模塊上的第一級(jí)鎖存器的譯碼器u2能夠依次選通，該譯碼器又能依次選通第一級(jí)列數(shù)據(jù)鎖存器，這樣橫向級(jí)聯(lián)屏上的第一級(jí)列數(shù)據(jù)鎖存器就能看成一段連續(xù)的存儲(chǔ)單元，這是使用dma并行數(shù)據(jù)傳輸控制的基礎(chǔ)。 1．2 主控電路與led屏的接口設(shè)計(jì) 本顯示系統(tǒng)選用基于arm7tdmi內(nèi)核并帶有內(nèi)部dma控制器的s3c44box作主控制器，使其工作在arm狀態(tài)，并使用16位總線。由于把led屏虛擬的視為一段連續(xù)的存儲(chǔ)單元，故為其分配地址空間0x2000000～ox4000000。 主控電路與led屏接口應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下功能： ◆選通任意位置的顯示模