雙RAM技術的LED顯示屏控制系統設計

引言
長條的LED顯示屏在生活中應用得很多，這種顯示屏的控制電路簡單，掃描線有限，顯示信息量也不是很大。當顯示信息量比較大時，若采用一般的長屏顯示屏，顯示信息過慢，即使采用超長屏的顯示屏，其數據輸出速率也很低，而且顯示屏的刷新頻率也不一定能滿足顯示需求。矩形顯示屏顯示的信息量大，并且可以按需要擴展顯示屏的高度，不存在頻率上的限制，能夠彌補長條顯示屏顯示信息時存在的不足。本設計使用雙RAM技術來組織用于控制矩形顯示屏的控制系統數據，提高了信息垂直循環顯示時的存儲器效率，大幅度降低了對數據存儲器的占用率，并且對刷新頻率的要求也不是很高。

1 顯示數據組織
需要顯示的區域小于或等于實際顯示區域時，采用靜態顯示即可。但大多時候需要顯示的區域大于或等于實際顯示區域，如圖1所示。為了簡化問題的分析，本文將顯示區域高度設置為LED顯示屏高度的4倍，寬度等于LED顯示屏寬度。設顯示屏的高度為Lh，寬度為Lw，則顯示區域高度Dh=4Lh，寬度Dw=Lw。本文以單色顯示作為描述對象，且Bw=Bn=8(Bw為掃描線條數，Bn為輸出數據寬度)，如圖1所示。

對于一個LED顯示屏，寬度Lw和高度Lh確定后，顯示屏單元板的排列方式也就確定了。單元板相鄰的兩條掃描線之間的距離為Sw，顯示屏有Bw條掃描線，分別是Y0，Y1，…，YBw-1。每Sw行對應一位顯示數據，顯示屏上的每一個點對應于存儲器中某個字節的某一位。Bw條掃描線分別指向：Y0=O，Y1=Sw，…，BBw-1=(Bw-1)Sw。用靜態顯示數據組織方法分別對顯示塊A、B、C、D組織顯示數據。首先對顯示塊A的顯示信息進行組織(X為列號)：
①X=0，即當前掃描線各行與第O列相交各點的顯示數據按D0，D1，…，DBw-1的順序存儲在存儲器的第一個存儲單元中。
②X值增加1，當前掃描線各行與X值對應列相交各點的顯示數據存儲在存儲器的下一個存儲單元中。直至將X=O至X=Dw-1的Dw個數據按順序全部存儲在存儲器中。
③Bw條掃描線向下移動一行，重復第①至②步，直到Y0移動到Sw-1行時。
④數據組織結束。
顯示區域B、C、D分別按照A的數據組織方式去組織顯示數據。組織后的顯示數據塊按A、B、C、D的順序存儲在RAM0里，然后將RAM0中的顯示數據塊A、B、C、D按B、C、D、A的順序拷貝到RAMl中，任何兩個相鄰顯示塊的顯示數據在兩塊RAM中都有相同的地址存儲區域。RAM0和RAMl的顯示數據與存儲器的對應關系如圖2所示。

如圖2所示，掃描組1從Y0=0到Y0=Sw-1，對應顯示塊A，數據已組織存放在存儲器中，可以直接輸出顯示數據；掃描組2從Y0=Lh到Y0=Lh+ Sw-1，對應顯示塊B也已經組織好，可以直接輸出。但是掃描組3，它的位置非同一般，它的掃描線分別對應著兩個塊A和B；第O，1，…Bw-1條掃描線分別對應顯示塊A掃描組1的1，2，…，Bw-2；而第Bw-1條掃描線就對應顯示塊B掃描組2的第O條掃描線。如果要在顯示屏上顯示掃描組3對應的這一屏數據，就一定要同時使用到掃描組1的第1，2，…，Bw-1條掃描線和掃描組2的第O條掃描線組織的顯示數據作為輸出數據。由于顯示塊A和B的顯示數據是分別組織的，這時就要取RAM0的D0，D2，…，DBw-1和RAMl的D0位作為輸出到顯示屏的Bw位數據，這就需要在兩塊RAM同時輸出的2Bw位中選擇需要的Bw位作為輸出數據，并且這Bw位數據是連續的。
顯示步驟(在此只考慮垂直移動顯示效果)；雙RAM技術將顯示數據輸出的時候，是將兩塊RAM中相同地址的兩個數據同時輸出。所以，如果設置RAMO為主存儲器，RAMl為從存儲器，則將兩塊RAM的顯示數據存在一塊串行存儲器中時，偶地址單元應存儲RAM0的數據，奇地址單元存儲RAMl的數據，由于數據寬度為8，所以每次輸出16位數據。如果顯示區域中以(XL，YL)點為顯示起始點，在LED屏上顯示一屏顯示信息，則其數據選擇控制位只與YL、掃描線和掃描寬度Sw有關。顯示區域的起始行坐標為YL，一塊顯示區域有Bw·Sw行，則YL所在的塊為：

這里討論YL在實際顯示區域的坐標沒有多大意義，只須注意YL在當前顯示塊的相對坐標，NL=YL％(Bw·Sw)就是YL在當前顯示塊的相對縱坐標，則相對坐標為(NL，YL)。動態顯示的基礎是靜態顯示，靜態顯示以從特定行顯示一屏為特征，當顯示屏從第YL行開始顯示信息時，因為一塊顯示區域有Sw·Dw個數據，則YL所在塊顯示數據的起始地址為：

一塊顯示區域分為Sw個區，則YL所在的分區記作：

一區存放有Dw個顯示數據，所以YL所在分區地址與所在塊起始地址之間的相對偏移地址為(YL％Sw)·Dw。所以，只要知道了顯示信息的起始行坐標，就能得到顯示數據在存儲器中的存儲地址。