甚于ARM和FPGA的全彩獨立視頻LED系統

4 全彩色LED顯示控制器
全彩色LED顯示控制器負責接收、轉換和處理串入的RGB三基色信號，以一定的規律和方式將信號傳送到LED顯示屏上顯示。控制器直接決定了顯示屏的顯示效果，也決定了LED顯示屏性能的優劣。控制器的結構如圖3所示。

圖3 顯示控制器結構框圖
控制器的架構與數據分發類似，也采用二級存儲模式，主要有數據接收、Gamma校正和交織、掃描控制輸出以及總線調度和SDRAM控制四部分。
4.1 存儲器分配和總線調度
由于數據輸入場頻與LED掃描場頻通常不能成整數倍關系，可能出現輸入一場數據結束，該場數據的處理結果(Gamma校正和交織后)需要寫入SDRAM，而此時掃描一場沒有結束，即正在讀的那個區域不能覆蓋，而上一場的數據還沒有顯示也不能覆蓋，因此交織地寫入(即掃描的讀出)需要開辟三塊分區。
總線仲裁算法為:控制輸出模塊和寫人模塊采用先來先得的算法，而校正和交織過程的讀寫，則優先級最低，可以在前面二者申請時被掛起，只有當前二者不再需要總線時，才可以分配到總線的使用權。

4.2 數據接收
數據接收單元除了需要同步判決、串并轉換之外，還要確定一行中哪些數據需要本控制器處理。控制器截取每行中第128×ID-128×(ID+1)-1列的數據，同時將ID號加1，其他數據原樣輸出，送給下一級控制器。這樣的控制方法比常用的撥碼開關法更加靈活可靠。

4.3 Gamma校正和交織
Gamma校正可以使LED顯示效果更接近于人眼的生理特性，而且由于PXA255輸出的是8位數據，系統需要將其校正為12位，大大提高了顯示的對比度。由于LED顯示控制器采用逐位顯示的方法，輸入的數據與輸出到LED顯示屏上的數據組織形式不一樣:前者按像素點排列，而后者則按像素數值的不同位數組織。

4.4 控制輸出
12位數據顯示的時間分別為(64,32,16,8,4,2,1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32) * 128 * Tsclk，其中Tsclk為串行移位時鐘。交織之后，不同權重的數據顯示信號顯示有效時間不同，即可達到顯示的效果。
總線調度器將交織后的數據寫入本模塊的FIFO。由模塊內部生成讀取該FIFO的控制信號，并對其進行計數。模塊內需要對移位個數及權重進行計數，以決定發出鎖存信號及顯示信號的有效時間。

5 結論
實驗測試結果表明，該系統亮度合適，使用分辨率細膩(64G色)，場掃描頻率高(約400 Hz)，像素高(320×240點)，可用于戶外廣播級應用。該設計通過逐點調節亮度，從而可以使采購廠商放寬LED在亮度和顏色方面的要求，LED采購的成本也隨之降低，從8位增至12位使圖像的顏色等級大大增加，特別在低亮度區可使圖像完美再現，而Gamma校正則使LED顯示屏所進行的亮度變換更符合人眼的生理特點。此外，除接收來自ARM的信號外，還可通過HDMI接口接收來自機頂盒的數據信號，有廣闊的市場應用前景。