基于嵌入式技术的LED大屏幕显示系统的研究

论文摘要

随着科学技术的发展,人们对信息获取和传播的要求也越来越高,由此带动了信息产业的高速发展。LED大屏幕以其高亮度、可拼接、低功耗等优点,使得其在大面积的显示上得到了广泛的应用。但是,目前的LED大屏幕系统还存在许多不足之处,如16位处理器运行速度、寻址能力、功耗已不能满足大量数据处理的系统,而简单的中小规模集成电路也不能满足显示信息切换频繁的场合,还有当显示屏距离跟管理相差较远时,数据传输不够及时的问题。针对以上问题,本课题提出了一种基于嵌入式的LED大屏幕显示系统。该系统采用数据传输部份则采用GPRS作为通信线路,解决了远距离传输数据的问题。数据处理部分采用32位高性能微处理器ARM芯片为其控制核心,用于接收GPRS传送来的显示数据,然后进行数据处理成为可以支持大屏幕显示的显示数据,并产生相关的控制信号。大屏幕扫描驱动则采用可编程逻辑器件FPGA,主要负责对显示数据进一步的转换、处理,产生符合LED显示屏显示的数据。从而有效的解决了当前LED大屏幕系统一些关键问题。本文首先提出了LED显示屏的发展趋势,并对嵌入式系统和可编程逻辑器件FPGA作出介绍。在对LED显示屏的扫描原理进行分析以后,确定了以16行为一组,按行动态扫描,列数据串行输入的扫描方法,并提出了基于GSM+ARM+FPGA的LED大屏幕显示系统的总体方案。本文的重点在于系统的硬件设计和软件设计,在分析了各个模块的主要功能以后,给出了ARM和FPGA的相关硬件电路,在软件方面对ARM的启动代码和相关应用程序进行分析,然后对FPGA的内部功能结构图进行设计,并给出了各个子模块的程序流程图。最后对全文工作做了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 LED 显示屏简介
• 1.2 LED 显示屏的发展与趋势
• 1.3 嵌入式系统简介
• 1.4 可编程逻辑器件 FPGA 简介
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 LED 显示屏的工作原理
• 2.1.1 LED 显示屏的驱动电路
• 2.1.2 LED 显示屏的控制方式
• 2.1.3 LED 显示屏的刷新速率
• 2.2 显示系统总体设计
• 2.2.1 LED 显示屏
• 2.2.2 GPRS 通信模块
• 2.2.3 ARM 数据处理模块
• 2.2.4 FPGA 扫描控制模块
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 ARM 硬件构成
• 3.1.1 S3C2410芯片及引脚分析
• 3.1.2 电源电路
• 3.1.3 复位电路
• 3.1.4 晶振电路
• 3.1.5 Flash 存储器接口电路
• 3.1.6 SDRAM 接口电路
• 3.1.7 串行接口电路
• 3.2 FPGA 硬件平台设计
• 3.2.1 FPGA 芯片配置电路
• 3.2.2 FPGA 的驱动电路
• 3.2.3 静态存储器电路
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 ARM 软件设计
• 4.1.1 ARM 启动代码模块
• 4.1.2 应用程序模块
• 4.2 FPGA 软件设计
• 4.2.1 写地址发生器模块
• 4.2.2 读地址发生模块
• 4.2.3 读/写地址产生模块
• 4.2.4 其他模块
• 第5章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A 行驱动器电路
• 附录 B 列驱动器电路
• 攻读学位期间的研究成果