甚于A(yíng)RM和FPGA的全彩獨立視頻LED系統
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本系統采用ARM+FPGA的架構，充分利用了ARM的超強處理能力和豐富的接口，實(shí)現真正的網(wǎng)絡(luò )遠程操作，因此不僅可以作為一般的LED顯示屏控制器，更可以將各顯示節點(diǎn)組成大型的戶(hù)外廣告傳媒網(wǎng)絡(luò )。而FPGA是一種非常靈活的可編程邏輯器件，可以像軟件一樣編程來(lái)配置，從而可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行靈活而方便的更改和開(kāi)發(fā)，提高了系統效率。
1 獨立視頻LED系統
LED顯示屏的主要性能指標有場(chǎng)掃描頻率、分辨率、灰度級和亮度等。分辨率指的是控制器能控制的LED管的數量，灰度級是對顏色的分辨率，而亮度高則要求每個(gè)灰度級的顯示時(shí)間長(cháng)。顯然，這3個(gè)指標都會(huì )使得場(chǎng)掃描頻率大幅度降低，因此需要在不同的場(chǎng)合對這些指標進(jìn)行適當的取舍。通?；叶燃?、亮度和場(chǎng)掃描頻率由單個(gè)控制器決定，而分辨率可以通過(guò)控制器陣列的方式得到很大的提高。這樣，每個(gè)控制器的灰度和亮度很好，場(chǎng)掃描頻率也適當，再通過(guò)控制器陣列的形式，實(shí)現大的控制面積，即可實(shí)現顏色細膩的全彩色超大屏幕的LED顯示控制器。獨立視頻LED系統完全脫離計算機的控制，本身可以實(shí)現通信、視頻播放、數據分發(fā)、掃描控制等功能。為了實(shí)現大屏幕、全彩色、高場(chǎng)頻，本系統采用控制器陣列模式，如圖1所示。
圖1 獨立視頻LED系統結構
系統可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口(以太網(wǎng)接口)由網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器端更新本地的數據，視頻播放部分則通過(guò)對該數據進(jìn)行解碼，獲得RGB格式的視頻流。再通過(guò)數據分發(fā)單元，將這些數據分別發(fā)送到不同的LED顯示控制器上，控制器將播放單元提供的數據顯示到全彩色大屏幕LED上。
2 通信接口和視頻播放單元
本系統的通信接口和視頻播放部分由ARM uClinux實(shí)現。ARM (Advanced RISC Machine)是英國ARM公司設計開(kāi)發(fā)的通用32位RISC微處理器體系結構，設計目標是實(shí)現微型化、低功耗、高性能的微處理器。Linux作為一種穩定高效的開(kāi)放源碼式操作系統，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應用，而uClinux則是專(zhuān)門(mén)針對微控制領(lǐng)域而設計的Linux系統，具有可裁減、內核小、完善的網(wǎng)絡(luò )接口協(xié)議和接口、優(yōu)秀的文件系統以及豐富的開(kāi)源資源等優(yōu)點(diǎn)，正被越來(lái)越多的嵌入式系統采納。系統中使用Intel XScale系列的PXA255芯片，與ARM v5TE指令集兼容，沿用了ARM的內存管理、中斷處理等機制，并在此基礎上做了一些擴展，如DMA控制器、LCD控制器等。由于A(yíng)RM9的處理能力有限，目前只用其播放320×240像素的視頻。
系統視頻播放的數據來(lái)自于系統中的SD存儲卡(Secure Digital Memory Card)。更新SD卡的數據有兩種方式:一種是用計算機更新SD卡的數據;另一種是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接收服務(wù)器的數據，直接由ARM更新SD卡。此外，播放器也可以直接播放網(wǎng)絡(luò )傳送的MPEG-4格式數據口由于XScale未提供物理層接口，若想實(shí)現網(wǎng)絡(luò )功能需外接一片物理層芯片。本系統選用SMSC公司的高性能100M以太網(wǎng)控制器LAN9118。
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