基于μC／OS-II的多窗口顯示屏控制器設(shè)計(jì)

2.3 掃描控制模塊

將數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)行緩存處理，并將RGB信號(hào)通過(guò)脈寬調(diào)制（PWM）轉(zhuǎn)換為供LED顯示所需的信號(hào)送往掃描模塊。掃描控制模塊由用戶自定義的PWM IP核和顯存組成，顯存采用1片SRAM實(shí)現(xiàn)，用來(lái)保存當(dāng)前顯示的1幀點(diǎn)陣信息數(shù)據(jù)。PWM模塊通過(guò)AvalON總線和Nios IICPU連接，將從CPU接收到的數(shù)據(jù)按指定地址寫(xiě)入顯存，然后再按一定的尋址方式從顯存中讀取點(diǎn)陣信息數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描。

2.4 其他功能模塊

串口控制器、定時(shí)器、存儲(chǔ)器控制器通過(guò)SOPC Builder軟件定制集成IP核自動(dòng)生成。

3 控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

該操作系統(tǒng)利用高效任務(wù)調(diào)度算法調(diào)度每個(gè)任務(wù)，而每個(gè)窗口的顯示由單個(gè)任務(wù)完成。

3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)形式直接影響數(shù)據(jù)的存取速度和控制的復(fù)雜度，本系統(tǒng)對(duì)顯存中的數(shù)據(jù)和緩存區(qū)的數(shù)據(jù)均重新組織，降低了數(shù)據(jù)處理和掃描控制復(fù)雜度。

3.1.1 顯存數(shù)據(jù)的組織

LED顯示屏的每個(gè)像素點(diǎn)都包括紅、綠、藍(lán)3種基色，每種顏色的灰度級(jí)均為256級(jí)，即由8位數(shù)據(jù)對(duì)像素點(diǎn)灰度級(jí)進(jìn)行編碼，故每個(gè)像素點(diǎn)需要占用3字節(jié)的存儲(chǔ)空間。顯示時(shí)，每個(gè)像素的紅管、綠管、藍(lán)管是同時(shí)點(diǎn)亮的，也就是說(shuō)，3種顏色的數(shù)據(jù)是并行上屏的。據(jù)此，可將紅綠藍(lán)3種顏色對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，以方便操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖4所示。每種顏色的數(shù)據(jù)集中存放在某個(gè)區(qū)中，每個(gè)區(qū)域的首地址作為3種顏色的基址，在進(jìn)行數(shù)據(jù)存放時(shí)，每個(gè)像素點(diǎn)只需給出相對(duì)變化地址（變址），然后加上不同的基址就可以在3個(gè)區(qū)域中找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)的視頻數(shù)據(jù)。

圖4 存儲(chǔ)器分區(qū)圖

LED顯示屏灰度的實(shí)現(xiàn)方法，是分權(quán)重掃描的。這樣就需要把顏色數(shù)據(jù)位分離，然后同權(quán)重的位重新組合。為了方便操作，存儲(chǔ)時(shí)把圖4所示的分區(qū)中的每個(gè)區(qū)再分為8個(gè)權(quán)重區(qū)，所有同權(quán)重的數(shù)值集中放于對(duì)應(yīng)權(quán)重區(qū)中。所謂位分離就是把數(shù)據(jù)的高低位按權(quán)重分開(kāi)，然后重新組織。位分離的實(shí)現(xiàn)在可編程邏輯器件中也比較容易實(shí)現(xiàn)，可以劃出一塊邏輯矩陣，操作時(shí)橫向存入，縱向讀出即可。位分離示意圖如圖5所示。

圖5 位分離示意圖

3.1.2 緩存數(shù)據(jù)的組織

若要進(jìn)行特技效果顯示，則當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)幀和下一個(gè)數(shù)據(jù)幀存在著某種變換關(guān)系，由于CPU只能對(duì)顯存進(jìn)行寫(xiě)操作，所以需在緩存中劃分出一塊大小和顯存相等、地址一一對(duì)應(yīng)的區(qū)域screen,用于存儲(chǔ)當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)幀信息。如果各窗口之間存在重疊現(xiàn)象，且特技數(shù)據(jù)處理運(yùn)算直接在screen區(qū)域進(jìn)行，則窗口重疊部分信息可能發(fā)生混亂。故在緩存中再為每一個(gè)窗口劃分出一塊存取空間（part 1,part 2,…，part n），用于存儲(chǔ)本窗口顯示的前一幀數(shù)據(jù)信息。在特技數(shù)據(jù)處理運(yùn)算時(shí)，先在part區(qū)域處理各窗口的數(shù)據(jù)信息，然后將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)送往各窗口在screen區(qū)域所對(duì)應(yīng)地址的存取空間，最后將screen中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入地址對(duì)應(yīng)的顯存，從而完成顯示。