FPGA為設(shè)計(jì)平臺的全彩led顯示屏設(shè)計(jì)方案
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作為一個(gè)獨(dú)立的顯示系統(tǒng)，普通的RS232 、RS485 總線方式已不能滿足L ED 顯示屏進(jìn)行多媒體視頻播放所要達(dá)到的高數(shù)據(jù)速率傳輸要求。以512 ×256 的全彩顯示屏為例，當(dāng)要求系統(tǒng)換幀頻率達(dá)到30 Hz 時(shí)，需要的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)94. 4 Mbp s。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，視頻數(shù)據(jù)的傳輸和接收采用RTL8201 設(shè)計(jì)的100 M 以太網(wǎng)控制器來完成。
為了使視頻播放連續(xù)平滑，在數(shù)據(jù)接收過程中不能打斷顯示，這里采用兩組SRAM 進(jìn)行“乒乓操作”，使顯示數(shù)據(jù)的接收存儲和讀取能夠同時(shí)進(jìn)行， 從而實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的無縫緩沖和處理 ， 如圖2 所示。換幀信號FRAME _SWITCH 是用來切換工作SRAM 組的，該信號決定兩組SRAM 哪一組處于讀狀態(tài)，哪一組處于寫入狀態(tài)。RTL8201 數(shù)據(jù)接收模塊建立MII 接口，實(shí)現(xiàn)與RTL8201 的接口，把MII 接口傳送過來的半字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為24 位RGB 數(shù)據(jù)，然后存儲在SRAM 里。RTL8201 每接收完一幀顯示數(shù)據(jù)，則對換幀信號FRAME_ SWITCH 進(jìn)行求反，將兩組SRAM 的讀寫位置切換過來，使顯示屏顯示最新接收到的幀數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)換幀操作。
由于LED 顯示屏包含4 列相互獨(dú)立的顯示模塊，因此掃描控制電路需要提供4 路RGB 數(shù)據(jù)輸出接口， 在圖1 中表示為RGB0 ～ RGB3 。
CLOCK_OUT 為移位時(shí)鐘信號輸出端口，RGB0～RGB3 在該時(shí)鐘的上升沿有效，各個(gè)端口的紅、綠、藍(lán)三色顯示數(shù)據(jù)通過時(shí)鐘脈沖信號分別逐位移入驅(qū)動芯片的顯示緩存。LA TCH 信號為串行數(shù)據(jù)輸出結(jié)束后需要進(jìn)行顯示刷新時(shí)的鎖存脈沖。EN 為灰度控制信號，當(dāng)EN 有效時(shí)，L ED 可以隨輸入數(shù)據(jù)的0 、1 狀態(tài)熄滅或者點(diǎn)亮，其有效時(shí)間寬度對應(yīng)為表2 所示的點(diǎn)亮?xí)r間。
EN 信號產(chǎn)生模塊為實(shí)現(xiàn)灰度圖像顯示的重要模塊，該模塊將輸入的位計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)位的點(diǎn)亮?xí)r間，并進(jìn)行相應(yīng)時(shí)間長度的亮度控制。
在本設(shè)計(jì)中，輸入的灰度信號為256 級，考慮到反γ非線性校正過程引起的灰度損失，將輸出的灰度級別定義為1 024 級，因此需要得到10 位灰度數(shù)據(jù)各個(gè)位對應(yīng)的點(diǎn)亮?xí)r間。依據(jù)“灰度實(shí)現(xiàn)原理”，10 位灰度數(shù)據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)位對應(yīng)的點(diǎn)亮?xí)r間從D0 ～D9 分別從1 T 倍增為512 T ，點(diǎn)亮總時(shí)間為1 023 T 。
由于驅(qū)動板中驅(qū)動芯片有二級緩存功能，所以更新數(shù)據(jù)和點(diǎn)亮L ED 這兩個(gè)控制過程可以部分重疊，從而得到圖3 所示的LED顯示屏灰度控制流程。更新第0 位數(shù)據(jù)時(shí)點(diǎn)亮?xí)r間為512 T 、更新第1 位數(shù)據(jù)時(shí)點(diǎn)亮?xí)r間為1 T ...依次類推，更新第n 位數(shù)據(jù)時(shí)，控制點(diǎn)亮的時(shí)間為上一次所更新的位所需要的點(diǎn)亮?xí)r間。
4、結(jié)論
討論了一種大屏幕全彩LED 顯示屏設(shè)計(jì)的掃描控制器設(shè)計(jì)方案，通過對“19 場掃描”實(shí)現(xiàn)方法的分析，針對其不足之處，提出了一種新式的逐位點(diǎn)亮灰度控制方法。該控制方法使得在全彩LED 顯示屏的設(shè)計(jì)中，可以在L ED 的發(fā)光效率和刷新率之間進(jìn)行靈活的調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用FP2GA 控制芯片為設(shè)計(jì)平臺來完成掃描控制電路的實(shí)現(xiàn)，借助EDA 開發(fā)工具，降低了驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)難度，縮短了項(xiàng)目的開發(fā)周期。
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