采用S3C44B0X的大型LED顯示系統(tǒng)設(shè)計

大型LED顯示系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)外場合，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)計復(fù)雜度。多機(jī)系統(tǒng)工作時，本質(zhì)上相當(dāng)于一個高總線寬度的計算機(jī)系統(tǒng)。其技術(shù)難點如下：

◆大型LED顯示屏上的像素數(shù)以萬計，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。對于一個512×252的單色LED屏，每秒的數(shù)據(jù)傳輸量至少為480 KB以上，對于彩屏及顯示質(zhì)量高的場合，數(shù)據(jù)傳輸量還將按整數(shù)倍增長。

◆當(dāng)LED屏位于室外時，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。

鑒于上述前兩個技術(shù)難點，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，使橫向級聯(lián)的LED顯示模塊能夠被視為一段連續(xù)的存儲單元。

◆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取指和譯指時間以及使用指令傳輸數(shù)據(jù)附帶的計數(shù)、比較、跳轉(zhuǎn)等軟件開銷，從而能夠在連續(xù)的讀寫操作中完成數(shù)據(jù)的傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托省?br />
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)是利用人眼視覺特點采用逐行掃描和列驅(qū)動方式以節(jié)省硬件開支的，本系統(tǒng)采用1／16逐行掃描方式，所以整個大型LED屏被分為16行同名行，顯示模塊原理圖如圖1所示。



每個顯示模塊為1個64×32的小點陣屏，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4—16譯碼器U1，選通驅(qū)動1／16逐行掃描顯示，并需要16組列驅(qū)動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，需要1個4—16譯碼器U2選通使能列鎖存器。在點陣刷新時，需要使用兩級鎖存器鎖存列顯示數(shù)據(jù)，否則會出現(xiàn)顯示拖尾現(xiàn)象。本次正在顯示的數(shù)據(jù)存在第二級鎖存器中，主控板對屏端第一級鎖存器寫下一行要顯示的數(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，一起鎖存到第二級鎖存器輸出并選通驅(qū)動下一行顯示。采用并行總線方式下二級鎖存器仍比數(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聯(lián)時，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，選通線每到一級時就會錯位一次并傳到下一級，總是使第一根選通線BLK_EN0作第一級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(shù)據(jù)鎖存器，這樣橫向級聯(lián)屏上的第一級列數(shù)據(jù)鎖存器就能看成一段連續(xù)的存儲單元，這是使用DMA并行數(shù)據(jù)傳輸控制的基礎(chǔ)。