基于AT91 M42800A設(shè)計(jì)的LED顯示系統(tǒng)

2 工作原理
該系統(tǒng)與上位機(jī)的通信由AT91M42800A的USARTO的口與485接口電路完成，上位機(jī)僅需將要顯示的數(shù)據(jù)，傳送至AT91M42800A即可。開(kāi)機(jī)后，Ar91M42800A初始化，讀入啟動(dòng)代碼后，將保存在Flash存儲(chǔ)器內(nèi)的程序代碼和所要顯示的字模數(shù)據(jù)，重映射到SDRAM中，使得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取全部在高速SDRAM中完成。在接收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，AT91M42800A將要顯示的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的LED屏顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)，再加入相應(yīng)的動(dòng)態(tài)顯示效果控制程序(畫面左移、上移、開(kāi)幕、覆蓋、閃爍和直顯等)后，用SPI口分別輸出給行、列驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí)，若有需要，上位機(jī)所傳來(lái)的數(shù)據(jù)或圖像畫面，也可以保存在Flash存儲(chǔ)器中。

顯示屏采用1／16動(dòng)態(tài)逐次行掃描方式，先將SPIA端口中的24個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)依此串行移入對(duì)應(yīng)的24個(gè)A6276列驅(qū)動(dòng)電路，并鎖存。接著，SPIB端口再將一行行選通信號(hào)串行移入行驅(qū)動(dòng)電路，完成一行的LED顯示。然后依理，逐次的顯示LED屏的各行。

二極管亮滅時(shí)間的占空比可用軟件進(jìn)行設(shè)定，以選取合適亮度，提高發(fā)光二極管的使用壽命。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝的LED顯示屏，有效顯示面積約為4．6 m2，共有288×384=110 592個(gè)像素，滿幀刷新時(shí)間最短可小于8 ms，換幀頻率125 Hz以上，比傳統(tǒng)的用單片機(jī)組成的顯示系統(tǒng)提高了10倍以上的幀頻，保證了動(dòng)態(tài)顯示時(shí)的視覺(jué)效果。同時(shí)，在相同的條件下，還可以使得實(shí)際可視像素點(diǎn)增多。

3 軟件部分簡(jiǎn)述
本系統(tǒng)的軟件采用μC／0S-II操作系統(tǒng)，使得系統(tǒng)具有強(qiáng)大的多任務(wù)管理、定時(shí)器管理、中斷管理、存儲(chǔ)管理等功能，通過(guò)對(duì)相關(guān)寄存器的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這些是以往用單片機(jī)和部分DSP處理器所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

顯示應(yīng)用程序采用定時(shí)器中斷方法，通過(guò)設(shè)置合適的進(jìn)入中斷時(shí)間常數(shù)，即可以得到高于40 Hz的LED刷新幀頻，使人眼得到穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)視覺(jué)效果。

畫面的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)處理，即各種動(dòng)態(tài)顯示方式均以子程序形式編寫，每種顯示方式都是獨(dú)立的子程序。具體的動(dòng)態(tài)顯示方式有：畫面左、右移，上、下移，拉幕，覆蓋，閃爍，直顯等多種方式。

4 本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
①使用高性能32位RIS架構(gòu)的ARM微處理器，硬件上克服了傳統(tǒng)8／16位單片機(jī)在處理能力、系統(tǒng)架構(gòu)、尋址范圍和外圍接口能力上的不足；軟件上使用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，使系統(tǒng)的管理功能強(qiáng)大，可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序控制，程序的開(kāi)發(fā)和擴(kuò)展也很方便。和以往單片機(jī)組成的類似系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)的軟件穩(wěn)定性和可靠性都得到了很大提高。
②該系統(tǒng)省去了傳統(tǒng)做法中LED顯示部分的總線驅(qū)動(dòng)和譯碼電路，不像其他一些單片機(jī)系統(tǒng)，為提高顯示速度而采用多處理器，使用雙端口RAM，或是采用將LED屏分為多塊的方案。系統(tǒng)使用AT9lM42800A的SPI接口直接實(shí)現(xiàn)LED顯示邏輯驅(qū)動(dòng)，不僅電路簡(jiǎn)單，并且簡(jiǎn)化了軟件的相關(guān)編程，節(jié)省了MCU的GPIO硬件資源。
③AT91M42800A的SPI接口可以采用16位傳輸方式，配以A6276高速的16位專用LED驅(qū)動(dòng)芯片，使得LED的顯示刷屏速度比傳統(tǒng)的單片機(jī)有了極大提高。

結(jié)語(yǔ)
由32位嵌入式RISC微處理器組成的大屏幕LED顯示系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的基于8／16位單片機(jī)的LED顯示系統(tǒng)相比，在不顯著增加系統(tǒng)成本的情況下，性能有了極大提高。而與采用DVI接口方式的顯示系統(tǒng)相比，省去了視頻處理的相關(guān)電路，又具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。采用本設(shè)計(jì)方案，可節(jié)省單片機(jī)的端口資源，有效簡(jiǎn)化顯示屏的電路結(jié)構(gòu)，提高了整個(gè)顯示系統(tǒng)的可靠性。在單色視頻、動(dòng)畫、文字等LED信息顯示方面，本系統(tǒng)有一定的應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)過(guò)在某大型物流生產(chǎn)線上的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，證明其設(shè)計(jì)方案是成功的。