嵌入式技术在异步LED显示屏控制系统中的应用.docx

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嵌入式技术在异步LED显示屏控制系统中的应用

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[来自www.LW5]

摘要：文章主要介绍嵌入式技术在异步LED显示屏控制系统中的应用。首先阐释了嵌入式技术和异步LED显示屏控制系统的发展现状，然后具体介绍嵌入式异步LED显示屏控制系统的实现方式和特点。

关键词：LED显示屏；控制系统；嵌入式技术

TN312+．8

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引言

近年来，借助于计算机技术、大规模集成电路和软件技术的发展，嵌入式的软、硬件技术都得到了飞速的发展。高性能的嵌入式处理器不但功耗低、成本低，而且性能优越（一个主频为200MHz，带有IDE接口、以太网口、LCD接口、USB接口、AC97音频接口的ARM9处理器只有2W的功耗和100多元的成本）。同时，嵌入式操作系统的功能也越来越强大，在很多方面已经不输于桌面操作系统。而且嵌入式操作系统还有着高可靠性、高实时性等这些桌面操作系统无法比拟的优点。例如微软(Microsoft)公司的WindowsCE已从一款基本操作系统升级到体积小巧、组件化的硬实时嵌入式操作系统。尽管WindowsCE具有与Win32相同的应用编程接口(API)，而且微软台式机和服务器操作系统也配备了此类接口，但WindowsCE的底层操作系统架构和台式机的操作系统完全不同。

目前国内的异步LED显示屏控制系统多采用传统的8位或16位单片机+板载Flash的系统架构。由于单片机数据处理能力差，外围接口简单，很难完成大数据量的传输与处理和网络的组网功能：而板载Flash容量有限、成本较高，无法完成数据的海量存储。这些都导致单片机+板载Flash架构的异步LED控制系统只能显示简单的文字、图形和少数低等级灰度图像，无法海量存储显示内容，更无法实现多控制系统之间的互联。随着LED显示屏在城市交通透导项目中使用的越来越广泛，要求LED显示屏控制系统能够支持标准以太网和TCP/IP协议，以及友好的二次开发能力和更高的系统稳定性。显然，这种单片机+板载Flash架构的异步LED控制系统已经远不能满足要求。

为了能让LED显示屏控制系统满足城市交通透导项目的要求，很多LED显示屏厂家采用了小型工业控制计算机+同步LED控制系统的方式。采用这种方式的LED控制系统可以很好地满足城市交通透导项目的要求，同时还可以显示高等级灰度的图像，实现显示内容的海量存储和视频的流畅播放。但是这种架构的成本非常高，可能会是单片机+板载Flash架构成本的几倍到几十倍．同时由于小型工业控制计算机和小型同步系统之间多采用接插件或数据线连接，从而大大降低了系统的可靠性。

1设计方案

为了满足类似于城市交通透导项目对异步LED显示屏控制系统的要求，我们将必威体育精装版的嵌入式计算机技术引入到了异步LED显示屏控制系统中，其具体技术方案如下。

嵌入式LED显示屏控制系统从系统结构上包括嵌入式计算机部分和同步LED显示部分，其最显著的特点是将32位的嵌入式计算机技术和LED显示技术中的同步显示技术相结合，构成了LED异步控制系统。这种结构的LED异步控制系统在实现了大数据量信息的网络传输、海量存储和高灰度等级图像的同时，还做到了低功耗、低成本和高可靠性。

1.1嵌入式计算机部分

1.1.1硬件设计

嵌入式计算机的硬件部分包括1片EP9315CBZ（ARM9处理器）、2片K4S561632(SDRAM)、1片E28F128J3A150(Flash)、1片KS8721（网络芯片）、1片MAX3232（RS-232接口芯片），其连接关系如图1所示。EP9315CBZ处理器的通用GPIO口被模拟成计算机总线的ADO~AD8（地址／数据复用）信号线、WR、RD和ALE信号线，显示和同步LED显示部分的FPGA交换数据，完成相关的控制功能。EP9315CBZ的LCD输出口连接到FPGA的用户I/O口上，用于将视频显示信息传给FPGA，以便FPGA完成显示信息的处理和输出工作。

1.1.2软件设计

软件设计包括引导程序、WindowsCE5.0操作系统和系统控制程序的设计。引导程序用于引导WindowsCE操作系统的正常起动；WindowsCE操作系统管理整个嵌入式计算机系统的各种软、硬件资源，屏蔽硬件的不同向用户提供统一的接口；系统控制程序运行于WindowsCE的操作系统之上，完成整个LED控制系统的控制和显示图像的处理。

如图2所示，当系统启动后，应用程序先完成FPGA的加载工作；然后进行显示屏参数的初始化，如扫描方式、屏体大小等。之后程序将开始循环等待串口或网口发来的控制命令，并在收到控制命令后执行相关操作。

应用程序在进行显示屏参数初始化和执行控制命令时都会去调用GPIO驱动程序和FPGA交