基于ARM的全彩LED显示屏控制系统的设计
基于ARM+FPGA的大屏幕显示器控制系统设计
基于ARM+FPGA的大屏幕显示器控制系统设计随着计算机和技术的进展，大屏幕显示系统成为集计算机控制、视频、光、微电子、通信、数字图像处理技术为一体的显示设备。
目前LED 大屏幕向更高亮度、更高耐气候性、更高的发光匀称性、更大屏幕化、更高的牢靠性方向进展。
LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分。
大屏幕显示技术的进展长进，需要处理的数据量大大增强，系统的频率越来越高，系统的规模越来越大，对显示控制系统的要求不断提高。
以往的LED大屏幕显示系统用中小规模实现，系统体积较大、调试困难、不易修改。
随着半导体技术的进一步进展及大规模集成的广泛应用，具有体积小、功耗低、数据处理能力强等特性，PLD能够满足LED大屏幕系统高速图像数据传输对速度的要求且设计灵便。
鉴于此，本设计采纳ARM+RAM+计划，解决了系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，从而支持更大可视区域的稳定显示，存储更多的显示内容。
1 系统组成及原理该系统主要由PC机、显示控制电路和LED显示屏3部分构成，1所示。
PC机在控制中作为上位机，用于后级下位机ARM的控制和管理。
上位计算机主要用于人机交互，完成对显示控制电路的显示数据发送以及设置LED显示屏的显示效果。
用户在上位机上通过控制软件将编辑好的文字信息和相应的控制指令通过串行通信传输至系统的控制电路部分，LED显示屏即可按照用户挑选的方式循环显示用户编辑好的文字和，该系统还具有脱机显示的功能，用户将显示的内容传送至显示控制电路部分后，上位计算机就可以不再介入显示的过程，显示系统可以按照用户设定的模式显示所要显示的信息内容。
数据转换信号控制部分采纳ARM实现，LED显示屏的扫描驱动电路采纳FPGA来完成。
上位机与下位机之间的通信采纳标准的RS232／RS485计算机数据串行通信方式，它们相对自立，但互相间协调工作。
显示屏以LED为像素，第1页共6页。
基于ARM的LED显示屏多功能控制系统研究与设计
01 引言
03 硬件设计 05 系统实现
目录
02 研究方法 04 软件编程 06 系统架构
07 控制算法
09 软件设计 011 结论与展望
目录
08 硬件实现 010 系统测试与屏已成为日常生活中常见的设备，广泛应用于 各种场合，如商场、银行、广场等。LED显示屏不仅可以显示文本和图片，还 可以显示视频和动画，因此具有丰富的表现力和广阔的应用前景。为了满足不 同场合的需求，设计一种基于ARM的LED显示屏多功能控制系统，具有非常重 要的意义和价值。
硬件实现
硬件实现主要是根据系统架构和电路设计，通过PCB板制作和元器件焊接等手 段完成电路板的制作。在这里，我们选用具有高可靠性的元器件和多层PCB板 制作技术，以保证系统的稳定性和耐用性。
软件设计
软件设计是整个系统实现的关键环节，包括系统初始化、按键扫描、数据传输、 显示控制等模块。在这里，我们采用模块化编程思想，将各个功能模块进行分 离，便于后续的升级和维护。同时，为了提高系统的性能和响应速度，我们采 用定时器中断和事件驱动等编程技巧，实现对外部输入的快速响应和处理。
研究方法
在基于ARM的LED显示屏多功能控制系统的研究中，硬件设计和软件编程是两 个核心内容。
硬件设计
ARM微控制器是本系统的核心部件，负责整个系统的控制和协调。为了满足系 统的稳定性和可靠性要求，选用具有丰富的外部接口和强大处理能力的ARM芯 片。同时，结合具体应用场景，设计合适的电路板，包括LED显示屏接口、按 键接口、通信接口等。
系统实现
系统架构
本系统主要包括ARM微控制器、LED显示屏、按键、通信接口等部分。其中， ARM微控制器作为主控单元，负责处理各种按键输入、数据传输以及控制算法 的实现。LED显示屏作为显示设备，用于展示系统输出的信息。按键用于用户 输入，通信接口用于与外部设备进行数据交换。
基于ARM的触摸屏控制系统设计
基于ARM的触摸屏控制系统设计作者：周宇来源：《电子技术与软件工程》2018年第03期摘要自改革开放以来，我国的科学技术得到了快速的发展，在高科技技术发展如此之快的同时，高科技产物也在不断的出现，ARM微处理器就是一项现代化高科技产物，在计算机或手机上都得到了很广泛的应用，使计算机手机的系统性能得到很大程度的提升，而且现在对ARM微处理器的研究是国家的重点发展项目，但是就从我国现在的科学技术水平来看，我国相比于一些发达国家还存在很大的差距，在对ARM微处理器的研究上还存在一些问题，要想使我国的ARM微处理器能够有一个更好的开发，我们就需要对ARM微处理器进行不断的研究和探讨。
【关键词】ARM微处理器触摸屏控制系统设计分析ARM触摸屏就是以ARM微处理器为核心系统新发明的一种触摸屏，ARM触摸屏相比于传统的触摸屏来讲，操作更加简单直观，而且功耗非常的小，在功能上更加的使用，而且最大的特点就是取代了键盘鼠标，在实际运用中更加的方便，在二十一世纪，ARM触摸屏控制系统的应用越来越普遍，而且也是当今时代触摸屏的主流配置，更重要的是ARM触摸屏在我们的生活中也发挥着很大的作用，但是由于我国发展起步较晚，自行生产的ARM微处理器还存在功耗大，占用空间多等问题，这些问题严重制约我国ARM微处理器的发展，下面我们就对ARM的触摸屏控制系统进行全面的分析探讨。
1 ARM的触摸控制系统的总体框架ARM微处理器体积小，功耗低，成本低，高性能，在使用过程中支持十六位，三十二位双指令集，能很好的兼容八位或十六位器件，而且ARM微处理器的寻址方式非常简单，执行效率还很高，这一系列特点都能够很好应用于触摸控制系统，在这里我们以最为常见的彩色液晶屏为例，彩色液晶屏的ARM触摸屏控制系统的整体框架主要由五部分组成，分别是ARM 微处理器，液晶屏控制器，触摸屏控制器，彩色液晶屏以及触摸屏，彩色液晶屏作为人机交换的最直接的交互画面，通过内部的液晶控制屏和ARM微处理器相连接，触摸屏控制器通过模数转换对信息进行处理，将转换完成后的信息传递到ARM微处理器，ARM微处理器对这些信息进行处理，然后控制液晶显示器进行相应的画面更新动作，实现人机交换功能，在这里需要注意的是，微处理器的型号为LPC2290，触摸屏控制器选择FM7843，液晶屏控制器选择SID13503。
【ARM芯片控制LED显示屏
ARM芯片控制LED显示屏基于ARM的LED显示屏的控制系统的设计与实现摘要近年来，LED(light emiting diode，发光二极管)显示屏作为一种高科技产品日益引起人们的重视。
它可以实时显示或循环播放文字、图形和图像信息，具有显示方式丰富、观赏性强、显示内容修改方便、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点，被广泛应用于商业广告、体育比赛、交通信息报导等诸多领域.LED显示屏的核心技术主要集中在控制器中。
目前，大部分异步显示屏采用的是8位或16位的微控制器，由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以在要求显示较多像素、显示内容帧频较高、动态显示效果复杂的情况下得到良好的动态视觉效果。
针对以上情况，本文研究开发了一种全新的，由32位高性能ARM微处理器组成的LED显示屏控制系统，就控制平台、硬件结构和软件开发实现给出了驱动部分和控制部分的详细分析与设计。
关键词：LED显示屏，控制系统，ARM，LPC2294芯片，串口通信，RS232接口The LED display control system design and implementationbased on ARMAbstractLED panel systems gains rapid development in the design,machine and application from nineties ages.It went thorugh from single color and two colors to image LED panel.As a high technology production,LED panel can realize real time and sequential displaying textuer,graghic and images. LED panel has many special feature such as high reliability, long life,high performance, low cost, and more important high acclimatization. Moreover, with the technique of color panel perfect increasingly,LED panel is widely used in many fields. The coer techniqe for a LED panel is mainly centralized on its contorller.At present,the majority of asynchronous display panel use the 8 or the 16 micro-controllers,because the processing speed, the system construction, the addressing scope, the periphery connection resources and so on many limits, in request demonstration many picture elements, the demonstration content frame frequency has been with dificulty high, in the dynamic demonstration efect complex situation, obtains the good dynamic visual efect.In view of above situation,This paper redesign and developed one kind new display system.It is composed by 32 high performance ARM microprocessor.The control platform,hardware structuer and softwaerimplementation of the LED panel controller are analyzed and designedKey Words：LED panel systems，control system, ARM, LPC2294micro-controllers, serial communication, RS232 serial interface目录1.绪论 (1)1.1LED显示屏的研究现状及发展趋势 (1)1.2 LED显示屏控制系统的研究现状与发展趋势 (3)1.2.1 基于单片机的LED显示屏控制系统 (3)1.2.2 基于SOPC的LED显示屏控制系统 (4)1.3本课题的研究背景及意义 (5)1.4本论文的主要内容 (6)2 LED显示系统的基本原理 (7)2.1LED显示屏 (7)2.1.1 LED显示屏的显示原理 (7)2.1.2 LED显示屏的驱动原理 (7)2.1.3 LED显示屏的优点 (8)2.2基于ARM的控制板 (9)2.3串口通信协议 (11)3.基于ARM的LED显示屏控制系统的总体设计 (13)3.1整体思路 (13)3.2芯片选型： (14)3.2.1 ARM控制模块 (14)3.2.2 串口通信模块 (15)3.2.3 LED显示模块 (17)3.2.4 电源模块 (18)3.2.5 时钟模块 (19)3.3原理简介 (20)4.系统硬件设计 (21)4.1电源模块的设计 (21)4.2ARM控制模块的设计 (23)4.3串口通信模块的设计 (26)4.4LED显示模块 (27)5 系统的软件设计 (28)5.1ARM ADS集成开发环境的介绍 (28)5.2软件的控制流程分析 (30)5.2.1握手信号的流程与通信数据帧格式 (30)5.2.2 通信实例分析 (32)5.3ARM主程序的设计 (33)5.3.1 主程序的简要分析 (33)5.3.2 主程序流程图 (33)5.4中断子程序的设计 (34)5.4.1 中断子程序的简要分析 (34)5.4.2 中断子程序流程 (35)5.5LED控制器的工作流程 (37)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录A (42)1.绪论1.1 LED显示屏的研究现状及发展趋势进入新世纪LED 显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一LED显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛地应用。
基于单片机的LED大屏幕显示系统设计
基于单片机的LED大屏幕显示系统设计引言：随着科技的不断发展，LED大屏幕在现代生活中得到越来越广泛的应用。
本文将介绍一种基于单片机的LED大屏幕显示系统的设计方案。
一、需求分析1.需要一个显示屏幕较大的系统，以便能够在远距离外也能清晰看到信息。
2.需要一个可以远距离控制显示内容的系统。
3.显示内容可以动态变化，能够显示文字、图片、动画等多种形式。
4.系统需要易于维护和操作。
二、系统设计1.硬件设计为了满足显示屏幕大的需求，我们可以选择一个高分辨率的LED显示屏。
为了控制显示内容，我们可以选择一款强大且易于操作的单片机作为控制主板。
同时，还需要一个电源模块来提供电力。
2.软件设计为了实现动态变化的显示内容，我们需要设计一个用户界面，使用户能够通过输入设备（例如键盘、遥控器等）来输入显示内容。
同时，还需要一个软件模块来实现内容的转换和发送。
单片机需要能够接收和解析输入的指令，并按照指令来动态更新显示内容。
三、详细设计1.硬件设计选择合适的LED显示屏幕，可以根据需求选择合适的尺寸和分辨率。
设计一个控制主板，使用单片机作为核心控制模块，通过与电源模块的配合，提供稳定的电力供应。
同时，还需要与显示屏幕的接口板连接，实现信息的传输。
2.软件设计设计用户界面，可以使用图形界面，使用户能够直观地操作系统。
通过输入设备输入指令，在单片机上设计相应的软件模块，实现接收、解析和处理指令的功能。
根据指令来更新显示内容。
四、系统实现1.硬件实现按照硬件设计方案进行组装和连接。
选择合适的单片机和电源模块，根据显示屏幕的接口要求进行连接，确保电路连接正确无误。
2.软件实现设计用户界面，根据用户的需求和喜好进行界面的设计。
实现并调试单片机的软件模块，确保接收、解析和处理指令的功能正常运行。
五、系统测试在完成系统实现后，需要进行一系列的测试，以确保系统的正常工作和稳定性。
可以进行功能测试、稳定性测试、兼容性测试等，以保证系统的可靠性和稳定性。
基于ARM11的无线彩色LED显示屏的控制系统设计
基于ARM11的无线彩色LED显示屏的控制系统设计邓宏贵;高小龙;李明辉;赵俊值【摘要】Aiming at actual demand of present Color LED display, a reliable and cheap embedded wireless color LED display control system is designed and realized, with the combination of embedded technology, video compression technology, the wireless transmission technology) The system chooses S3C6410 as kernel boards controller, using the wirelessWi-Fi receive the H. 264 compressed video information through the host computer, then decodes, and finally into the FPGA-based scanning system of the color LED display. The test shows that the system is designed reasonable. The system has strength wireless transmission signal, can support IEEE 802. Lib / g of all communications rate from Imbps to the highest 54Mbps, runs stably, and can transport wireless video data in short distance.%针对彩色LED显示屏的实际应用需求,结合嵌入式技术、视频压缩技术、无线传输技术;设计了一种可靠性高、成本低的嵌入式无线的彩色LED显示屏的控制系统；系统选用S3C6410微处理器作为主控制器,利用无线wi-Fi接收上位机经过H.264压缩的视频信息,并进行解码,最后送入基于FPGA的彩色LED显示屏扫描系统显示;测试结果表明,系统设计合理,无线传输信号较强、支持IEEE802.11b/g从1Mbps到最高54Mbps所有的通信速率,运行稳定,能进行较短距离的无线视频数据传输.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)001【总页数】4页(P102-104,108)【关键词】LED显示屏;嵌入式系统;无线Wi-Fi;H.264【作者】邓宏贵;高小龙;李明辉;赵俊值【作者单位】中南大学物理科学与技术学院,湖南长沙410083;中南大学物理科学与技术学院,湖南长沙410083;中南大学物理科学与技术学院,湖南长沙410083;中南大学物理科学与技术学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TP302.10 引言近年来，LED显示屏［1］的应用领域日益广泛，如交通灯、电子广告牌、银行显示的利率牌等、这种传输方式通过有线介质从上位机传到LED显示屏控制器［2］，该通讯方式存在布线复杂，维护繁琐等实际的操作运用中的缺点，有线的通信方式束缚了显示屏的大范围的应用，即使使用专线网络，带来的庞大的工程开销是投资人难以承受的。
基于ARM的LED显示屏系统的探讨
基于ＡＲＭ的LED显示屏系统的探讨发表时间：2017-08-09T16:47:16.470Z 来源：《基层建设》2017年第12期作者：梁海峰[导读] 摘要：LED 屏具有亮度高、响应速度快、功耗小、耐震动、耐冲击、寿命长等优点，近年来得到了广泛的应用。
江门艺光科技开发有限公司广东江门 529000摘要：LED 屏具有亮度高、响应速度快、功耗小、耐震动、耐冲击、寿命长等优点，近年来得到了广泛的应用。
本文以ARMCortex-M4内核芯片STM32F407ZGT6作为控制中心，以可编程逻辑器件EP4C6完成数据的刷新，通过以太网、Ｕ盘导入图像、动画。
系统可支持256级灰度全彩LED显示屏的图像、动画的显示，同时能够方便地进行远程控制。
关键词：ARM FPGA LED显示屏引言随着技术的不断更新，LED显示屏正朝着全彩化的方向发展。
本文设计了一种LED显示屏控制系统，该系统以ARMCortex-M4内核芯片STM32F407ZGT6作为控制中心，以可编程逻辑器件EP4C6完成数据的刷新，通过以太网通信。
系统可支持256级灰度全彩LED显示屏的图像、动画的显示，同时能够通地网络和Ｕ盘导入图像、动画。
近年来，随着蓝色LED产品价格的快速下降，全彩色LED显示屏的价格逐步降低，市场需求急剧增长，应用日益普遍。
目前的LED显示屏控制系统多采用ARM处理器来完成整个系统的功能，这种控制系统刷新率低影响显示效果。
基于此，在原来ARM系统的基础上提出了ＡRM+FPGA的控制系统方案，该方案充分了利用ARM的灵活的图像解码和可编程逻辑器件的高速运算，提高了系统数据处理的速度，而且简化了电路结构，方便调试。
1、系统总体方案设计系统结构框图如图1所示。
系统采用新一代的32bitRISC处理器STM32F407ZGT6作为主控芯片，通过以太网传输数据，以ＳＤ卡作为存储模块，由FPGA完成对LED显示屏的高速扫描刷新。
系统是利用上位机生成图像和动画文件，通过以太网接口或Ｕ盘将文件存入ＳＤ卡中，在显示时，微处理器读取ＳＤ卡中的数据解码并通过总线将数据以并行方式发送给FPGA,FPGA接收数据处理后将数据发送到LED屏显示。
基于ARM的无线LED显示屏系统设计.
基于ARM的无线LED显示屏系统设计在信息化社会中,LED显示屏作为一种信息的传播媒体,在交通、天气预报、广告、通知、工农业生产、商业信息等领域应用十分广泛,已经成为城市信息现代化建设的标志。
本文首先介绍了LED显示屏国内外的发展现状,在分析LED显示屏工作原理后,结合LED显示屏控制系统及显示驱动设备的具体要求,提出了使用嵌入式处理器LPC2124作为控制核心,使用挪威Nordic公司推出的单片射频发射器nRF905传送无线显示信息的总体设计方案。
由于LPC2124所具有的丰富的接口资源,使用其SPI口实现了和驱动芯片SD16726的串行传输,这在很大程度上简化了系统结构,增加了系统的可靠性。
单片收发芯片实现无线数据显示信息传递与更新,避免了使用基于中国移动通讯运营商的GSM/GPRS通信网络的数据传输,而带来在信息更新时的额外开销费用。
在系统硬件设计中,给出了各功能模块:包括电源、时钟电路、存储器的扩展、射频模块、LED扫描驱动模块等的具体设计。
最后,在系统软件设计中,完成了对显示屏数据的发送、接收数据和对显示屏进行显示控制驱动程序设计,最终实现整个系统的功能。
在设计过程中,通过做各种测试和试验,验证了基于ARM的无线LED显示屏系统的设计是完全可行的,具有非常广阔的应用前景。
同主题文章[1].关积珍. LED显示屏趋势素描' [J]. 电子产品世界. 2002.(13)[2].关积珍,陆家和. LED显示屏的技术及其市场和产业发展' [J]. 激光与红外. 2003.(06)[3].本刊编辑部. 编者的话' [J]. 现代显示. 2004.(02)[4].申屠南瑛,裘国华,夏哲雷,金宁. 远程分布式多LED显示屏控制系统研究' [J]. 中国计量学院学报. 2005.(01)[5].关积珍. LED显示屏发展状况及趋势' [J]. 世界产品与技术.2000.(02)[6].张宝祥. 我国LED显示技术和发展展望' [J]. 传感器世界. 2005.(04)[7].梁宁坤. 无线数据市场增长' [J]. 广东通信技术. 2000.(05)[8].陈志刚. 成长中的无线数据市场' [J]. 通讯世界. 2002.(10)[9].Kevin,Krewel,梁合庆. 低功耗多核H.264处理器' [J]. 电子产品世界. 2005.(23)[10].崔军强. 我国32位嵌入式微处理器“方舟2号”在京问世' [J]. 广西质量监督导报. 2002.(06)【关键词相关文档搜索】：信号与信息处理; LED显示屏; 嵌入式微处理器; 无线数据; SPI; SD16726【作者相关信息搜索】：山东大学;信号与信息处理;吴晓娟;柳兆军;。
基于ARM的全彩LED显示屏控制系统的设计
基于ARM 的全彩LED 显示屏控制系统的设计*收稿日期:2008-10-16*基金项目:重庆市科技攻关重点项目(CS TC,2005AA4006-A3)作者简介:尤永(1980-),男,河南人,硕士研究生,研究方向为测控制技术及光电智能仪器。
尤 永,李志敏,左 熹,朱小清,王晓锋(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆400044)摘 要:该文采用基于嵌入式实时操作系统的ARM 微处理器技术,设计了一种全彩LED 显示屏控制系统。
该系统以ARM 微处理器为核心,在可编程逻辑器件CPLD 控制下,完成显示数据传输与更新、动态画面的刷新、循环扫描显示等功能。
该系统能脱机和连续长期运行,性能稳定、可靠。
关键词:LED 显示屏;ARM 微处理器;嵌入式实时操作系统;CPLDBased on ARM the Design for Color LED DisplayScreen Control SystemYou Yong,Li Zhi min,Zuo Xi,Zhu Xiaoqing,Wang Xiaofeng(Key Lab .o f Op toelectronic Technology and Systems o f the Education Ministry o f China ,Chon gqin g Un iversit y ,Chon gqin g 400044)Abstract :Based on the technology of embedded real-time operating syste m and high performance of ARM MPU,a kind of large LE D color screen display control system was designed.Under the control of core chip ARM MPU,with the help of programmable logic device CPLD,the control system finished the data store and update,dynamic cartoon processing,circulation showing etc.This syste m can work in off line state and run for a long time in succession,steady and reliability.Keywords :LED screen display;ARM MPU;embedded real-time operating system;CPLD0 引言作为大型平板显示设备的LED 显示屏以其使用寿命长、维护费用低、功耗低等特点在显示领域占有重要的位置。
基于ARM7(44B0)的LED显示屏控制系统设计与实现
Ｔｈ ｓｇ ｎ ａｉａ ｉｎ ｆ ｒｔ ｅ Ｃｏ ｔ ｌｎ ｓ ｅ ｏ ｅ Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ Ｒｅ ｌ ｔ ｏ ｈ ｎ ｒ ｌ ｇ Ｓｙ ｔ ｍ ｆ ｚ ｏ ｏｉ
Ｌ Ｄ Ｄｉ ｌｙＳ ｒｅ ａ ｅ ｎ Ａ Ｍ７ ４ Ｂ ） Ｅ ｓ ａ ｃｅ ｎ Ｂ ｓ ｄ ｏ Ｒ （ ４ ０ ｐ
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第 ｌ ３卷
第 ３期
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＨＡＲＢ Ｎ ＵＮＩ Ｉ Ｖ．Ｓ Ｉ Ｃ ．＆ Ｔ Ｃ Ｅ Ｈ．
Ｖ０．１ Ｎｏ ３ １ ３ ．
２０ ０ ８年 ６月
Ｊｎ ， ０ ８ ｕ ．２０
基 于 ＡＲ Ｍ７ ４ Ｂ ） Ｌ Ｄ 显 示 屏 （４ ０ 的 Ｅ 控 制 系 统 设 计 与 实 现
王 宏 民 ， 关 宇 东 陈 学 泉 李 艳 ， ，
（ ． 尔 滨理 工 大 学 自动 化 学 院 ， 龙 江 哈尔 滨 １０ ８ ； １哈 黑 ５ ０ ０
２ 哈尔滨工业大学 电子与信息研究 院，黑龙江 哈尔滨 １００ ） ． ５０ １
摘
要 ：给 出 了基 于 Ａ Ｍ （４ ０ Ｒ ７ ４ Ｂ ）的 Ｌ Ｄ显 示屏控 制 系统 的设 计解 决方案 ， Ｅ 并通过 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ对
出了系统的硬件、 软件设计方案以及 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ的逻辑设计 时序 ， 对于实际应用具有参考价值． 关键 词 ： Ｅ Ｌ Ｄ显 示屏 ； Ｒ 嵌入 式 系统 ；Ｃ Ｌ Ａ Ｍ ＰＤ
中 图分类 号 ： Ｎ ７ Ｔ ８３ 文献标 识 码 ：Ａ 文章编 号 ： ０ ７ ２ ８ （ｏ８ ０ — ０８ ０ １０ — ６ ３ ２０ ）３ ０ ３ — ３
ｔｅ ｓｈ ｄ ｌ ｇ ｏ ｈ ｃ ｅ ｕ ｉ ｆＣＰＬＤ ｃ ｓａ ｖ ｕ ｂ ｅ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｆｒ ｐ ａ ｔｃ ｐ ｌ ａｉ ｎ ． ｎ ｗｈｉｈ ｉ ａ ａ ｌ ｅ ｅｅ ｃ ｒ ｃｉ ａ ａ ｐ ｉ ｔ ｓ ｌ ｏ ｌ ｃ ｏ
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基于ARM 的全彩LED 显示屏控制系统的设计*收稿日期:2008-10-16*基金项目:重庆市科技攻关重点项目(CS TC,2005AA4006-A3)作者简介:尤永(1980-),男,河南人,硕士研究生,研究方向为测控制技术及光电智能仪器。
尤 永,李志敏,左 熹,朱小清,王晓锋(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆400044)摘 要:该文采用基于嵌入式实时操作系统的ARM 微处理器技术,设计了一种全彩LED 显示屏控制系统。
该系统以ARM 微处理器为核心,在可编程逻辑器件CPLD 控制下,完成显示数据传输与更新、动态画面的刷新、循环扫描显示等功能。
该系统能脱机和连续长期运行,性能稳定、可靠。
关键词:LED 显示屏;ARM 微处理器;嵌入式实时操作系统;CPLDBased on ARM the Design for Color LED DisplayScreen Control SystemYou Yong,Li Zhi min,Zuo Xi,Zhu Xiaoqing,Wang Xiaofeng(Key Lab .o f Op toelectronic Technology and Systems o f the Education Ministry o f China ,Chon gqin g Un iversit y ,Chon gqin g 400044)Abstract :Based on the technology of embedded real-time operating syste m and high performance of ARM MPU,a kind of large LE D color screen display control system was designed.Under the control of core chip ARM MPU,with the help of programmable logic device CPLD,the control system finished the data store and update,dynamic cartoon processing,circulation showing etc.This syste m can work in off line state and run for a long time in succession,steady and reliability.Keywords :LED screen display;ARM MPU;embedded real-time operating system;CPLD0 引言作为大型平板显示设备的LED 显示屏以其使用寿命长、维护费用低、功耗低等特点在显示领域占有重要的位置。
近年来,带有红、绿、蓝三基色以及灰度显示效果的全彩LED 显示屏,以其丰富多彩的显示效果而倍受业界关注,然而其对控制系统性能的要求也提出了更高要求。
目前,大部分显示屏控制系统采用的是8bit 或16bit 的微处理器,其运算速度、内存容量和通讯方式等方面存在着很大的局限性,很难实现高难度的图文动态特技显示和灰度显示等在信息容量和处理速度上要求很高的显示技术。
因此,对全彩LED 显示屏控制系统的研究有着重要的意义。
1 控制系统硬件设计1.1 系统总体结构组成及功能系统总体结构如图1所示。
图1 系统组成框图整个控制系统是以ARM 微处理器为核心的一个小型计算机结构,基于ARM 微处理器的LED 全彩显示屏控制器是系统的核心。
该控制系统采用大容量闪速存储器和通信模块实现数据的存储和更新,并在控制上配备CPLD 来分担ARM 微处理器的压力,以达到全彩LED 显示屏的高灰度级、高复杂性特技和高速度、大容量数据传输的显示要求。
#47#1.2 ARM 硬件设计AR M 微处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特点,支持Thumb(16位)P ARM(32位)双指令集,能很好地兼容8位P 16位器件;大量使用寄存器,指令执行速度更快;大多数操作都在寄存器中完成;寻址方式灵活简单,执行效率高;指令长度固定。
本系统选用Samsung 公司的S3C44B0X 芯片,S3C44B0X 是基于ARM7TDMI 为内核的32位RISC 处理器。
为了降低整个系统的成本,S3C44B0X 还提供以下主要部件:8KB Cache 、可选的内部SRAM 、2通道UART 、4通道DMA 、系统管理器(芯片选择逻辑、FP P EDO P SDRAM 控制器)、6通道带PW M 的定时器、I P O 口、RTC 、8通道12位ADC 、I2C P IIS 总线接口、同步SIO 接口和成对时钟PLL 。
S3C44B0X 是基于ARM7TDMI 核和0.25L m 的COMS 标准单元和存储器开发的。
它的低功耗、精简和出色的全静态设计,特别适用于性价比要求较高的工程应用。
针对全彩LED 显示屏的各种功能需要,在控制系统中扩展了FLASH 、SDRAM 、8021以太网卡、CF 卡、UART 、JTAG 调试接口、自动亮度控制等模块。
图2为本文设计的以ARM 为核心的全彩LE D 显示屏控制系统原理框图。
图2 控制系统原理框图1.3 CPLD 硬件设计实现LED 显示屏的显示刷新、数据传输和处理都有很高的要求,若单靠MPU 来完成,势必对MP U 造成很大的压力,达不到理想的显示效果,还需扩展大量的外围资源,给系统升级和维护带来困难。
CPLD 器件具有丰富的I P O 接口及内部资源,器件的编程和修改也极为方便。
因此,采用CPLD 来控制显示屏具有独特的优势,实现与MPU 分工合作,大幅度地提升控制系统的性能。
C PLD 具有灵活的在线编程能力和极高的集成度,并且能够在短时间内处理和传输大量数据,使其可以控制较大区域的LED 显示屏的扫描刷新、快速完成灰度数据的读取和发送、上屏灰度数据的产生、移位时钟的产生、亮度信号的控制、锁存信号的产生等功能。
CPLD 扫描驱动电路见图3。
图3 CPLD 扫描驱动电路2 控制系统软件设计以8P 16位单片机为核心的LED 显示屏控制器系统,程序一般采用前后台方式编写。
后台运行一个大的无限循环,前台为多个中断。
这种方式使程序规模增大,系统功能较复杂,尤其在系统中的并发进程较多的情况下,就显得力不从心,很难保证控制的实时性,而且程序编写困难,不便于功能扩充。
随着全彩LED 显示屏的显示功能的提高,控制系统需要同时运行多个任务或进程,如亮度信号控制、数据通讯、灰度显示等等,这些都需要对多任务进行合理的调度。
另外,控制系统接收和处理的信息、数据的增多,尤其是需要实现高难度图文动态特技显示和灰度显示等在信息容量和处理速度上要求很高的显示技术,仅靠单一循环或数组来管理是复杂而效率低下的。
因此,多任务管理将是必不可少的功能。
uC P OS-Ò是一个源码公开、可移植、可固化、可裁减、占先式实时多任务操作系统,其实时性特点有:¹基于优先级的任务调度,保证优先任务得到优先执行;º任务间的通信互斥机制,实现任务间同步和通讯;»实时时钟管理,保证任务在确定时间内执行完成。
由于它是实时性很强的操作系统内核,可移植性很好,所以很容易将它移植到本系统的ARM 上。
另外,基于uC P OS-Ò编写应用程序比较简单,首先要根据系统功能划分出一些相对独立的子功能模块,每个模块作为一个/任务0。
所谓/任务0就是一个比较特殊的过程(无返回值),主体也是个无限循环,循环里完成一定的功能。
多个任务之间有一个实时的调度算法,按照任务的优先级随机调度这些任务来执行。
用户可随时中断这些任务的执行。
任务之间以及任务与中断服务程序之间可以调用信号量、消息邮箱、消息队列、延时等系统服务来实现彼此通信(数据共享)和同步。
从宏观上来看,多个任务是并发执行的。
本系统划分的任务包括:灰度显示、JPEG 解码、亮度控制、显示模块、时间P 日期定时显示、消息响应事件等任务。
编写好这些任务的代码(包括系统服务的调用)和用到的中断服务程序后,启动操作系统则应用程序就开始运行。
若要增添功能,只需增加相应任务和调用一定的系统服务即可。
系统控制软件流程如图4所示。
#48#图4系统软件流程图通过在实际工程的应用验证了本文设计的软硬件系统,实现了稳定、可靠运行,系统的实时处理能力得到极大的提高,各部分功能工作正常,证明系统设计达到了预期的效果。
3小结采用高性能的32位ARM微处理器替代传统的8P16位单片机,在uC P OS-Ò嵌入式实时操作系统高效的多任务管理下设计的全彩LED显示屏控制系统,具有更强大的功能和实时处理能力,可根据实际需要进行功能扩展,能满足异步全彩LED显示屏在显示高灰度、高复杂性、高速度和大容量数据传输的显示要求,使显示内容更加丰富,展现了很好的显示效果,在同类产品中具有较高的技术含量和市场竞争力。
参考文献:[1]诸冒铃.LED显示屏系统原理及工程技术[M],成都:电子科技大学出版社,2000.12[2]杜春雷.ARM体系结构与编程[M].北京:清华大学出版社,2003.6~8[3]陈文智编著.嵌入式系统开发原理与实践[M].北京:清华大学出版社,2005.32~35[4]田泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004[5]SAMS UNG electronic.S3C44B0RISC M icroprocessor[6]Cirrus Logic Inc.True Color Family Technical ReferenceManual,May1995[7]SDR SDRAM Controller white pape,Altera Corporati on.[8]brosse著,邵贝贝等译.嵌入式操作系统uc P OS-Ò(第二版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005(上接第43页)隧道所在地每年每天每时刻的理论最大亮度,而地面上实际照度必然会受阴雨天、云层、隧道朝向地形等因素的影响而衰减,然后通过对理论最大亮度进行衰减最终得到亮度模拟值。
2.6时序控制时序控制是最简洁直接的控制方法,控制不需要复杂的计算。
但同样时序控制的节能效率也是最低的,控制输出与照明实际需求容易存在较大偏差。
在照明节能控制算法中仍然保留这一控制算法主要是用于增加系统可靠性,即使完全脱离传感器或主控制器时控制系统不至于瘫痪。
时序控制的具体实施方法是在控制系统中根据照明需求经验值建立控制输出时刻表单,以时间作为控制触发条件控制输出量。