采用S3C44B0X的大型LED顯示系統設計

大型LED顯示系統已經廣泛應用于各種室內外場合，但由于其多采用多機系統，提高了系統成本和軟硬件設計復雜度。多機系統工作時，本質上相當于一個高總線寬度的計算機系統。其技術難點如下：

◆大型LED顯示屏上的像素數以萬計，隨著顯示面積增大，電路結構隨之增大。

◆為了保證一定的顯示質量，幀頻應在30幀／s以上。對于一個512×252的單色LED屏，每秒的數據傳輸量至少為480 KB以上，對于彩屏及顯示質量高的場合，數據傳輸量還將按整數倍增長。

◆當LED屏位于室外時，上下位機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難點，為能夠使用單CPU系統代替多機系統控制大型LED顯示系統，采取的應對策略如下：

◆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位并行總線數據傳輸方式，要顯示相應位置的顯示模塊，模塊上的列鎖存單元能夠準確選通，使橫向級聯的LED顯示模塊能夠被視為一段連續的存儲單元。

◆使用S3C44BOX內部的DMA控制器進行數據的傳輸和控制，節省了使用指令傳輸數據的CPU取指和譯指時間以及使用指令傳輸數據附帶的計數、比較、跳轉等軟件開銷，從而能夠在連續的讀寫操作中完成數據的傳輸，提高了數據傳輸的速度和效率。

1 硬件結構及原理

大型LED顯示系統一般分為主控板和顯示驅動模塊兩部分。

1．1 顯示模塊

現今，大型LED顯示系統是利用人眼視覺特點采用逐行掃描和列驅動方式以節省硬件開支的，本系統采用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組列數據鎖存器。上下兩部分復用1個4—16譯碼器U1，選通驅動1／16逐行掃描顯示，并需要16組列驅動鎖存器鎖存列顯示數據。采用并行總線數據傳輸方式時，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據，否則會出現顯示拖尾現象。本次正在顯示的數據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據進行列數據刷新，當下一行要顯示的數據傳輸完畢后，一起鎖存到第二級鎖存器輸出并選通驅動下一行顯示。采用并行總線方式下二級鎖存器仍比數據串行傳輸再轉成并行輸出的方案經濟。

顯示模塊與模塊之間橫向級聯時，運用錯位級聯的思想，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級橫向級聯模塊。這樣就可以用相同的顯示模塊任意組合成橫向級聯的條屏。

運用錯位級聯思想，使橫向級聯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據鎖存器，這樣橫向級聯屏上的第一級列數據鎖存器就能看成一段連續的存儲單元，這是使用DMA并行數據傳輸控制的基礎。