采用S3C44B0X的大型LED顯示系統設計

大型LED顯示系統已經(jīng)廣泛應用于各種室內外場(chǎng)合，但由于其多采用多機系統，提高了系統成本和軟硬件設計復雜度。多機系統工作時(shí)，本質(zhì)上相當于一個(gè)高總線(xiàn)寬度的計算機系統。其技術(shù)難點(diǎn)如下：

◆大型LED顯示屏上的像素數以萬(wàn)計，隨著(zhù)顯示面積增大，電路結構隨之增大。

◆為了保證一定的顯示質(zhì)量，幀頻應在30幀／s以上。對于一個(gè)512×252的單色LED屏，每秒的數據傳輸量至少為480 KB以上，對于彩屏及顯示質(zhì)量高的場(chǎng)合，數據傳輸量還將按整數倍增長(cháng)。

◆當LED屏位于室外時(shí)，上下位機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系統代替多機系統控制大型LED顯示系統，采取的應對策略如下：

◆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(xiàn)數據傳輸方式，要顯示相應位置的顯示模塊，模塊上的列鎖存單元能夠準確選通，使橫向級聯(lián)的LED顯示模塊能夠被視為一段連續的存儲單元。

◆使用S3C44BOX內部的DMA控制器進(jìn)行數據的傳輸和控制，節省了使用指令傳輸數據的CPU取指和譯指時(shí)間以及使用指令傳輸數據附帶的計數、比較、跳轉等軟件開(kāi)銷(xiāo)，從而能夠在連續的讀寫(xiě)操作中完成數據的傳輸，提高了數據傳輸的速度和效率。

1 硬件結構及原理

大型LED顯示系統一般分為主控板和顯示驅動(dòng)模塊兩部分。

1．1 顯示模塊

現今，大型LED顯示系統是利用人眼視覺(jué)特點(diǎn)采用逐行掃描和列驅動(dòng)方式以節省硬件開(kāi)支的，本系統采用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組列數據鎖存器。上下兩部分復用1個(gè)4—16譯碼器U1，選通驅動(dòng)1／16逐行掃描顯示，并需要16組列驅動(dòng)鎖存器鎖存列顯示數據。采用并行總線(xiàn)數據傳輸方式時(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)，需要使用兩級鎖存器鎖存列顯示數據，否則會(huì )出現顯示拖尾現象。本次正在顯示的數據存在第二級鎖存器中，主控板對屏端第一級鎖存器寫(xiě)下一行要顯示的數據進(jìn)行列數據刷新，當下一行要顯示的數據傳輸完畢后，一起鎖存到第二級鎖存器輸出并選通驅動(dòng)下一行顯示。采用并行總線(xiàn)方式下二級鎖存器仍比數據串行傳輸再轉成并行輸出的方案經(jīng)濟。

顯示模塊與模塊之間橫向級聯(lián)時(shí)，運用錯位級聯(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(xiàn)每到一級時(shí)就會(huì )錯位一次并傳到下一級，總是使第一根選通線(xiàn)BLK_EN0作第一級列鎖存器譯碼器的使能控制線(xiàn)，這樣n根選通線(xiàn)就能依次選通n級橫向級聯(lián)模塊。這樣就可以用相同的顯示模塊任意組合成橫向級聯(lián)的條屏。

運用錯位級聯(lián)思想，使橫向級聯(lián)的顯示模塊上的第一級鎖存器的譯碼器U2能夠依次選通，該譯碼器又能依次選通第一級列數據鎖存器，這樣橫向級聯(lián)屏上的第一級列數據鎖存器就能看成一段連續的存儲單元，這是使用DMA并行數據傳輸控制的基礎。