專利名稱:一種基于cpld的顯示屏控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、轉(zhuǎn)接模塊和LED顯示屏，還包括異步全彩控制系統(tǒng)，異步全彩控制系統(tǒng)的輸入端與上位機(jī)相連接，其輸出端經(jīng)過轉(zhuǎn)接模塊與LED顯示屏相連接；異步全彩控制系統(tǒng)包括微控制器以及分別與所述微控制器相連接的通訊模塊、存儲模塊和顯示控制模塊；通訊模塊包括串口模塊和以太網(wǎng)接口模塊；存儲模塊包括FLASH閃存模塊、SDRAM和片內(nèi)RAM；顯示控制模塊包括CPLD和數(shù)據(jù)鎖存器。本實(shí)用新型將嵌入式和CPLD技術(shù)引入到點(diǎn)陣顯示項(xiàng)目中，以實(shí)現(xiàn)功能多樣、系統(tǒng)強(qiáng)大、維護(hù)方便、面向網(wǎng)絡(luò)的新型LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)畫質(zhì)穩(wěn)定，色彩分辨率高，刷新頻率足夠，無閃爍感，控制靈活，并有非常高的可靠性和安全性。
【專利說明】-種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型公開了一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，設(shè)及LED顯示控制技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] L邸顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā) 光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕，W可靠性高、使用壽命長、環(huán) 境適應(yīng)能力強(qiáng)、價(jià)格性能比高、使用成本低等特點(diǎn)，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯 示的主流產(chǎn)品，并越來越廣泛地應(yīng)用到工業(yè)、交通、金融及信息廣告等各行業(yè)。
[0003] 隨著L邸大屏幕顯示技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，需要處理的數(shù)據(jù)量大大增加，系統(tǒng)頻率要 求越來越高，系統(tǒng)規(guī)模越來越大，對顯示控制系統(tǒng)的要求在不斷提高。
[0004] 傳統(tǒng)的異步全彩L邸顯示屏控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制技術(shù)，但由于單片機(jī)的運(yùn)算 能力與目前的LED的大屏顯示對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟛环?，W至于L邸顯示屏控制系統(tǒng)的發(fā)展 遭遇到了瓶頸。
[000引 目前，大部分LED顯示屏采用的是8位或準(zhǔn)16位的微控制器，其運(yùn)算速度、內(nèi)存容 量、存儲空間和通訊方式等方面存在著很大的局限性，對于高難度圖文動(dòng)態(tài)特技顯示和灰 度顯示，很難實(shí)現(xiàn)在信息容量和處理速度上要求很高的顯示技術(shù)。
[0006] 傳統(tǒng)技術(shù)的LED點(diǎn)陣系統(tǒng)中，采用單板控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的控制核屯、是單片機(jī)， 單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的讀取、傳輸和顯示。該種方案在僅能做少數(shù)一些運(yùn)算量小的特技，而且 控屏范圍有限，對顯示畫面不多、顯示畫面不大時(shí)是方便可行的。但是由于單片機(jī)執(zhí)行指 令受時(shí)間的限制，當(dāng)顯示畫面較大時(shí)（畫面的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)較多），單片機(jī)的速度往往難W滿足 要求。W常見的51系列單片機(jī)而言，不管是從累加器的瓶頸來說，巧片運(yùn)行頻率來說，從整 個(gè)體系結(jié)構(gòu)和硬件運(yùn)行效率上看都屬于落后的一族，而且對C語言的開發(fā)并沒有優(yōu)化的地 方，軟件代碼運(yùn)行效率也低。其余較優(yōu)秀的8位單片機(jī)如AVR雖然做了 RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使 性能成倍提高，但還是受制于整個(gè)總線寬度和頻率。在傳統(tǒng)的方案中，顯示畫面的數(shù)據(jù)預(yù)先 已經(jīng)存貶在ROM中；當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，CPU依序?qū)OM中存儲的畫面數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)用戶希望增 加或改動(dòng)畫面時(shí)，要重新編寫程序，改動(dòng)不方便。
[0007] 當(dāng)8位單片機(jī)的弊端逐漸暴露，能夠滿足高速、大容量、處理頻率高的控制巧片應(yīng) 運(yùn)而生。其中采用基于ARM核的新一代32位微處理器，解決了系統(tǒng)的運(yùn)行速度、尋址能力 和功耗等問題。因此，如今很多顯示控制器都嘗試使用W可編輯邏輯器件FPGA和嵌入式巧 片ARM作為核屯、控制單元實(shí)現(xiàn)對顯示屏進(jìn)行控制，滿足了大信息量，快速處理的需求，使得 室內(nèi)外大屏幕高灰度級彩色得到了長足的進(jìn)步。 實(shí)用新型內(nèi)容
[000引本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是；針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于CPLD的 顯示屏控制系統(tǒng)，把嵌入式和CPLD技術(shù)引入到點(diǎn)陣顯示項(xiàng)目中，W實(shí)現(xiàn)功能多樣、系統(tǒng)強(qiáng) 大、維護(hù)方便、面向網(wǎng)絡(luò)的新型L邸點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將上位機(jī)發(fā)送的內(nèi)容保存在 存儲巧片內(nèi)，并且將存儲的內(nèi)容最終顯示在LED屏上。
[0009] 本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用W下技術(shù)方案：
[0010] 一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、轉(zhuǎn)接模塊和L邸顯示屏，還包括異 步全彩控制系統(tǒng)，異步全彩控制系統(tǒng)的輸入端與上位機(jī)相連接，其輸出端經(jīng)過轉(zhuǎn)接模塊與 LED顯示屏相連接；
[0011] 所述異步全彩控制系統(tǒng)包括微控制器W及分別與所述微控制器相連接的通訊模 塊、存儲模塊和顯示控制模塊，其中，
[0012] 所述通訊模塊包括串口模塊和W太網(wǎng)接口模塊，所述串口模塊通過串口線與上位 機(jī)相連接，所述W太網(wǎng)接口模塊通過網(wǎng)線與上位機(jī)相連接，通訊模塊用W實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；
[0013] 所述存儲模塊包括FLA甜閃存模塊、SDRAM和片內(nèi)RAM,存儲模塊用W實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存 儲及調(diào)用；
[0014] 所述顯示控制模塊包括CPLD和數(shù)據(jù)鎖存器，微控制器產(chǎn)生片選信號訪問CPLD，當(dāng) CPLD被選通時(shí)，微控制器的地址線發(fā)送控制信號輸出給CPLD，微控制器的數(shù)據(jù)線分別發(fā)送 數(shù)據(jù)給CPLD和數(shù)據(jù)鎖存器；
[0015] 所述顯示控制模塊產(chǎn)生的控制信號經(jīng)過轉(zhuǎn)接模塊實(shí)現(xiàn)對L邸顯示屏的異步顯示 控制。
[0016] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述顯示控制模塊中，數(shù)據(jù)鎖存器具體包括 數(shù)據(jù)鎖存模塊和鎖存器時(shí)鐘，所述CPLD還進(jìn)一步包括CPLD的數(shù)據(jù)存儲模塊、CPLD的信號 控制模塊和CPLD的行選信號模塊，其中，
[0017] 所述CPLD的數(shù)據(jù)存儲模塊用W接收微控制器的32位數(shù)據(jù)總線中高16位數(shù)據(jù)；
[0018] 所述CPLD的信號控制模塊產(chǎn)生的控制信號包括；數(shù)據(jù)鎖存器時(shí)鐘信號、顯示屏?xí)r 鐘信號、觸發(fā)信號和使能信號，鎖存器時(shí)鐘為數(shù)據(jù)鎖存器鎖存ARM數(shù)據(jù)總線上的低16位數(shù) 據(jù)，并提供時(shí)鐘信號；顯示屏?xí)r鐘信號用W逐行點(diǎn)亮L邸顯示屏；觸發(fā)信號為發(fā)光管控制信 號，在LED顯示屏的每一行收到數(shù)據(jù)后點(diǎn)亮其對應(yīng)的發(fā)光管；使能信號維持低電平有效；
[0019] 所述CPLD的行選信號模塊用W產(chǎn)生控制L邸屏組成模塊的行地址計(jì)數(shù)。
[0020] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微控制器為ARM LPC2214。
[0021] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)鎖存器的具體型號為74LS374。
[0022] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述通訊模塊中，數(shù)據(jù)傳輸所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包 括文本或者BMP格式的圖片。
[0023] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)接模塊包括50針數(shù)據(jù)輸入接口，和8 組數(shù)據(jù)輸出端口。
[0024] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述異步顯示控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和控制 信號輸出的。
[0025] 本實(shí)用新型采用W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果；本實(shí)用新型 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)異步全彩L邸顯示屏控制系統(tǒng)。把嵌入式和CPLD技術(shù)引入到點(diǎn)陣顯示項(xiàng)目中， W實(shí)現(xiàn)功能多樣、系統(tǒng)強(qiáng)大、維護(hù)方便、面向網(wǎng)絡(luò)的新型LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將 上位機(jī)發(fā)送的內(nèi)容保存在存儲巧片內(nèi)，并且將存儲的內(nèi)容最終顯示在L邸屏上，要求畫質(zhì) 穩(wěn)定，色彩分辨率高，刷新頻率足夠，無閃爍感。通過設(shè)置和輔助設(shè)備可W對顯示屏進(jìn)行靈 活地控制，并有非常高的可靠性和安全性。

【附圖說明】

[0026] 圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊連接示意圖。
[0027] 圖2是本實(shí)用新型中，微處理器ARM與CPLD及L邸顯示屏連接示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[002引下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0029] 本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊連接示意圖如圖1所示，改進(jìn)CPLD設(shè)計(jì)的L邸顯示 屏異步顯示控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、轉(zhuǎn)接模塊和L邸顯示屏，還包括異步全彩控制系統(tǒng)，異 步全彩控制系統(tǒng)的輸入端與上位機(jī)相連接，其輸出端經(jīng)過轉(zhuǎn)接模塊與L邸顯示屏相連接； 所述異步全彩控制系統(tǒng)包括微控制器W及分別與所述微控制器相連接的通訊模塊、存儲模 塊和顯示控制模塊，其中，所述通訊模塊包括串口模塊和W太網(wǎng)接口模塊，所述串口模塊通 過串口線與上位機(jī)相連接，所述W太網(wǎng)接口模塊通過網(wǎng)線與上位機(jī)相連接，通訊模塊用W 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；所述存儲模塊包括FLASH閃存模塊、SDRAM和片內(nèi)RAM,存儲模塊用W實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)存儲及調(diào)用；所述顯示控制模塊包括CPLD和數(shù)據(jù)鎖存器，微控制器產(chǎn)生片選信號訪問 CPLD，當(dāng)CPLD被選通時(shí)，微控制器的地址線發(fā)送控制信號輸出給CPLD，微控制器的數(shù)據(jù)線 分別發(fā)送數(shù)據(jù)給CPLD和數(shù)據(jù)鎖存器；所述顯示控制模塊產(chǎn)生的控制信號經(jīng)過轉(zhuǎn)接模塊實(shí) 現(xiàn)對LED顯示屏的異步顯示控制。
[0030] 本實(shí)用新型中，微處理器ARM與CPLD及LED顯示屏連接示意框圖如圖2所示，所 述顯示控制模塊中，數(shù)據(jù)鎖存器具體包括數(shù)據(jù)鎖存模塊和鎖存器時(shí)鐘，所述CPLD還進(jìn)一步 包括CPLD的數(shù)據(jù)存儲模塊、CPLD的信號控制模塊和CPLD的行選信號模塊，其中，所述CPLD 的數(shù)據(jù)存儲模塊用W接收微控制器的32位數(shù)據(jù)總線中高16位數(shù)據(jù)；所述CPLD的信號控制 模塊產(chǎn)生的控制信號包括；數(shù)據(jù)鎖存器時(shí)鐘信號、顯示屏?xí)r鐘信號、觸發(fā)信號和使能信號， 鎖存器時(shí)鐘為數(shù)據(jù)鎖存器鎖存ARM數(shù)據(jù)總線上的低16位數(shù)據(jù)，并提供時(shí)鐘信號；顯示屏?xí)r 鐘信號用W逐行點(diǎn)亮L邸顯示屏；觸發(fā)信號為發(fā)光管控制信號，在L邸顯示屏的每一行收到 數(shù)據(jù)后點(diǎn)亮其對應(yīng)的發(fā)光管；使能信號維持低電平有效；所述CPLD的行選信號模塊用W產(chǎn) 生控制L邸屏組成模塊的行地址計(jì)數(shù)。
[0031] 本實(shí)用新型中，通過串口線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，串口與LPC2214的Rx、Tx引腳相連；通過 網(wǎng)線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，W太網(wǎng)巧片與LPC2214的CS3引腳相連，作為LPC2214的外設(shè)。在LPC2214 中加載TCP/IP協(xié)議，上位機(jī)與LPC2214即可根據(jù)TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括 文本、BMP格式的圖片，W通信協(xié)議約定的格式進(jìn)行傳輸。
[0032] LPC2214的CS0引腳產(chǎn)生片選信號訪問FLA甜，CS1引腳產(chǎn)生片選信號訪問SDRAM。 數(shù)據(jù)存儲位置由上位機(jī)發(fā)送的控制字決定。
[0033] 根據(jù)通信協(xié)議的約定，只需區(qū)分紅綠色數(shù)據(jù)，送往不同的數(shù)據(jù)端口即可。在數(shù)據(jù)向 下傳輸前，將數(shù)組拆分為二維數(shù)組，數(shù)組[1] [n]存放紅色數(shù)據(jù)，數(shù)組巧][n]存放綠色數(shù)據(jù)。
[0034] LPC2214的CS2引腳產(chǎn)生片選信號訪問CPLD。當(dāng)CPLD被選通的同時(shí)，LPC2214的 地址線發(fā)送控制信號輸出給CPLD的控制模塊。LPC2214的數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)給CPLD的數(shù)據(jù) 存儲模塊及74LS374巧片。
[0035] L邸顯示屏的顯示方式是八分之一行掃描，因此LPC2214傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是W行為單 位的，每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是每個(gè)模塊中的第一行。每個(gè)模塊是由2行8*8的L邸點(diǎn)陣組成，256 行，共需16個(gè)模塊，即32行8*8的LED點(diǎn)陣組成。
[0036] 根據(jù)L邸顯示屏的結(jié)構(gòu)，其輸入端口分為兩類，一類是數(shù)據(jù)信號端，有R1、R2…… R16代表紅色數(shù)據(jù)，G1、G2……G16代表綠色數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊對應(yīng)一個(gè)R信號，一個(gè)G信號。另 一類是控制信號，有行選信號CBA、點(diǎn)屏信號STR、時(shí)鐘信號化K、7化S374使能信號374化K。
[0037] 由于LPC2214的數(shù)據(jù)線已全部用于傳輸數(shù)據(jù)，控制信號通過地址線傳輸，對應(yīng)于 每一個(gè)控制信號設(shè)置了一個(gè)地址，具體分配如下：
[00%]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、轉(zhuǎn)接模塊和L邸顯示屏，其特征在 于；還包括異步全彩控制系統(tǒng)，異步全彩控制系統(tǒng)的輸入端與上位機(jī)相連接，其輸出端經(jīng)過 轉(zhuǎn)接模塊與L邸顯示屏相連接； 所述異步全彩控制系統(tǒng)包括微控制器W及分別與所述微控制器相連接的通訊模塊、存 儲模塊和顯示控制模塊，其中， 所述通訊模塊包括串口模塊和W太網(wǎng)接口模塊，所述串口模塊通過串口線與上位機(jī)相 連接，所述W太網(wǎng)接口模塊通過網(wǎng)線與上位機(jī)相連接，通訊模塊用W實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸； 所述存儲模塊包括FLASH閃存模塊、SDRAM和片內(nèi)RAM,存儲模塊用W實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲及 調(diào)用； 所述顯示控制模塊包括CPLD和數(shù)據(jù)鎖存器，微控制器產(chǎn)生片選信號訪問CPLD，當(dāng)CPLD 被選通時(shí)，微控制器的地址線發(fā)送控制信號輸出給CPLD，微控制器的數(shù)據(jù)線分別發(fā)送數(shù)據(jù) 給CPLD和數(shù)據(jù)鎖存器； 所述顯示控制模塊產(chǎn)生的控制信號經(jīng)過轉(zhuǎn)接模塊實(shí)現(xiàn)對L邸顯示屏的異步顯示控制。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，其特征在于；所述顯示控制 模塊中，數(shù)據(jù)鎖存器具體包括數(shù)據(jù)鎖存模塊和鎖存器時(shí)鐘，所述CPLD還進(jìn)一步包括CPLD的 數(shù)據(jù)存儲模塊、CPLD的信號控制模塊和CPLD的行選信號模塊，其中， 所述CPLD的數(shù)據(jù)存儲模塊用W接收微控制器的32位數(shù)據(jù)總線中高16位數(shù)據(jù)； 所述CPLD的信號控制模塊產(chǎn)生的控制信號包括；數(shù)據(jù)鎖存器時(shí)鐘信號、顯示屏?xí)r鐘信 號、觸發(fā)信號和使能信號，鎖存器時(shí)鐘為數(shù)據(jù)鎖存器鎖存ARM數(shù)據(jù)總線上的低16位數(shù)據(jù)，并 提供時(shí)鐘信號；顯示屏?xí)r鐘信號用W逐行點(diǎn)亮L邸顯示屏；觸發(fā)信號為發(fā)光管控制信號，在 LED顯示屏的每一行收到數(shù)據(jù)后點(diǎn)亮其對應(yīng)的發(fā)光管；使能信號維持低電平有效； 所述CPLD的行選信號模塊用W產(chǎn)生控制L邸屏組成模塊的行地址計(jì)數(shù)。3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，其特征在于：所述微控 制器為 ARM LPC2214。4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù) 鎖存器的具體型號為74LS374。5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，其特征在于：所述通訊 模塊中，數(shù)據(jù)傳輸所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括文本或者BMP格式的圖片。6. 如權(quán)利要求1或2所述的一種基于CPLD的顯示屏控制系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)接 模塊包括50針數(shù)據(jù)輸入接口，和8組數(shù)據(jù)輸出端口。
【文檔編號】G09G3-32GK204288763SQ201420780169
【發(fā)明者】陳希, 勾榮, 姜春艷, 范宇, 劉偉彥, 劉斌, 龔偉, 李農(nóng) [申請人]江蘇開放大學(xué)