嵌入式led显示屏全彩同步播放装置的制作方法

xiaoxiao2020-6-26  12

专利名称:嵌入式led显示屏全彩同步播放装置的制作方法
技术领域
嵌入式LED显示屏全彩同步播放装置一、技术领域 本实用新型涉及应用于LED显示屏控制系统领域的一种控制系统,尤其是LED全彩同步播放装置。二背景技术
LED显示屏指将LED器件排列成矩阵的方式,以显示图象信息的模式,以点阵模式进行显示。屏体主要由发光管、行和列驱动电路构成,尤其是全彩模式效果好,LED显示屏同步播放控制系统按照一定时序去驱动LED显示屏的行列驱动电路,以控制LED发光管的亮和灭,利用人眼的视觉暂留效应,形成连续稳定的图形画面。LED显示屏控制系统是LED 显示的核心。LED显示器件的特性有了很大的提高,因此对其控制系统提出了更高的要求。在信息化时代IT行业高速发展的今天,电子产品的更新换代更是日新月异,因此搭建一个性能优良、安全可靠的嵌入式硬件平台可能需要考虑到众多的因素。如处理器处理器组件是不可逆转的;因为,除非放弃所完成的大部份开发过程,并且重新设计,否则处理器在某种程度上来说,是无法改变的。在开发程中,所有接触到芯片的硬件将改变,大部份的软件也一样,中途改变处理器可说是一场灾难,所以选择正确的芯片是主要的关键。这个决定是有赖于目前的产品生命周期;操作系统一旦选定了操作系统、内核、实时程序, 或是排程程序(scheduler),软件的模型便固定了。尽管硬件选项可取决于操作系统的选择,但仍需整个放弃既有软件架构并重新开发,才有可能重回到起始点。操作系统通常决定着处理器的选择,处理器则无法改变操作系统;系统逻辑尤其是核心逻辑芯片组、可编程逻辑、FPGA,以及其它接口设备和处理器外部的硬件。总线接口 系统总线、电路板总线,以及I/O总线等均定义了产品的适用范围。从传统上来讲,LED显示屏控制系统主要分成同步和异步两种类型。其主要的区分标准主要是从信号源、节目源与屏体显示之间的关系。如果屏体与信号源同步到则称之为同步LED显示屏控制系统,反之则称为异步LED显示屏控制系统。同步控制系统一般信号源为计算机的显卡图象信息或直接采用视频信号源,主控系统采用硬件映射方式将图象内容通过采集、存储、格式转换等一系列处理后驱动屏体电路,其简单的示意图1所示。图 1为同步控制系统示意图。同步控制系统可采用SDRAM和PCI接口,传输可采用RS422标准,所以线缆较多,或采用以太网物理层。异步控制系统的组成如图2所示,图2为普通异步控制系统示意图。同步控制系统的带宽大、信息处理能力强、一般都能够实现高灰度及高刷新率,但是造价较高、系统复杂、脱不开信号源;异步系统简单方便、价格便宜,但是效果较弱,一般无法实现灰度。近年来,针对用户的要求,利用电子技术的发展,试图将同步和异步LED控制系统的优点结合起来,推出了两种嵌入式控制系列。其中一种基于PC104工控机,其结构如图 3所示。这种模式取得了客户的认可,尤其在高速公路的显示屏应用上,但是这种模式的系统复杂、造价高,影响了其大范围推广。鉴于这种情况本申请人从2003年开始着手研究基于ARM嵌入式系统的LED显示屏控制系统嵌入式系统的控制原理ARM嵌入式系统产品控制整个LED全彩显示系统由上位机、嵌入式全彩控制系统、全彩LED显示屏三部分组成,涉及到本申请开发的内容包括上位机的遥控服务软件和节目编排软件、嵌入式全彩控制系统的软硬件。(一)硬件系统整机硬件电路由节目源、显示控制、显示驱动和供电电源组成。(二)软件系统在公开源代码的ARM-LINUX基础上进行开发,应用软件包括以下几个主要模块 (如图6)(a)网络通讯和守护线程守护线程负责监视可能存在的各种网络连接,一旦发现上位机来访,立刻创建通讯线程建立网络连接,允许建立多个连接,不同的端口提供不同功能的服务,传输、控制、检测,或其他特殊服务。(b)文件系统支持对NTFS、FAT、FAT32、EXT2、EXT3,等分区结构提供支持,确保使用USB储存设备时能可靠识别,正确读写。(C)显示内容处理程序这可能是个多线程的程序,当多窗体时每个窗体都有自己独立的显示处理线程, 根据节目表完成信息内容显示,特技效果的实现。(d)显示输出驱动程序与FPGA的通讯采用标准的TFT接口,为了降低对系统总线的占用,采用仿智能显示器的接口,即当屏幕内容无更新时是不输出的,需重写LCD的驱动程序,当显示一帧图像后关闭CLC,知道屏幕内容被改变。利用虚拟窗口技术实现平移动画效果,用多显示缓存区技术实现多种特技效果。(e )解码支持库负责提供MPEG4、MPEG2、H. 264等视频软件解码工作,JPEG JPEG2000 GIF等图片软解码,还有FLASH的动画解码。要想实现流畅的实时视频播放还要依靠ARM的多媒体指令或内部的DSP。三、发明内容本实用新型的目的是,提供一种嵌入式LED显示屏全彩同步播放装置、使得LED 显示屏系统中的几个模块通过协议完成物理连接和信息传递。本实用新型还在于提供一种系统结构使得系统中的几个独立的模块通过协议完成物理连接和信息传递。该接口的特点在于组成系统的模块更加独立,便于单独修改、升级、替换和扩展。本实用新型的目的是这样实现的嵌入式LED显示屏全彩同步播放装置,其特征是由ARM嵌入式芯片电路、FPGA芯片电路、全彩LED显示屏端口及驱动电路组成,FPGA芯片电路的输出端连接LED显示屏的总线端口,由上位计算机控制系统通过总线连接ARM芯片禾口 FPGA芯片的接口电路,ARM芯片和FPGA芯片的接口电路为以太网接口、RS232或RS485 电路;全彩LED显示屏端口及驱动电路连接LED显示屏。FPGA芯片电路的输出端连接LED显示屏的总线端口对上屏数据的结构调整、传输、刷新、色彩校正处理,上位计算机控制系统总线连接ARM芯片和FPGA芯片电路及外围接口电路,用于芯片和外围电路之间的数据传递和控制;接口电路用于完成数据通讯和控制, LED显示屏端口和驱动电路用于显示数据的上屏连接。本实用新型的进一步改进是设有200针物理连接器,专门连接ARM嵌入式芯片,安置在所述嵌入式全彩LED显示控制装置的主板上,用于不同种类的ARM芯片系统(用于完成通讯、数据处理、数据传送和数据管理工作)接入;供电系统用于完成系统电源的转换和供给。本实用新型有益效果是,提供了一种嵌入式全彩LED显示控制装置、独立的200针物理连接器接口组成系统的模块更加独立,便于装置单独修改、升级、替换和扩展。在信息化时代IT行业高速发展的今天,电子产品的更新换代更是日新月异,因此搭建一个性能优良、安全可靠的嵌入式硬件平台可能需要考虑到众多的因素。比如处理器处理器组件是不可逆转的 ;因为,除非放弃所完成的大部份开发过程,并且重新设计,否则处理器在某种程度上来说,是无法改变的。本实用新型可以适应在开发过程中,所有接触到芯片的硬件将改变,大部份的软件也一样,中途改变处理器可说是一场灾难,所以选择正确的芯片是主要的关键。这个决定是有赖于目前的产品生命周期;操作系统一旦选定了操作系统、内核、实时程序,或是排程程序(scheduler),软件的模型便固定了。尽管硬件选项可取决于操作系统的选择,但仍需整个放弃既有软件架构并重新开发,才有可能重回到起始点。操作系统通常决定着处理器的选择,处理器则无法改变操作系统;系统逻辑尤其是核心逻辑芯片组、可编程逻辑、 FPGA,以及其它接口设备和处理器外部的硬件。总线接口 系统总线、电路板总线,以及I/ 0总线等均定义了产品的适用范围。它们决定什么可以,什么不能连接到产品的内部和外部。选择了正确的总线,那么当新的芯片、外围设备,或附加产品上市时,你便可以将系统予以扩充。本实用新型LED显示屏ARM主控系统,采用了当今最新ARM及FPGA控制技术,使全彩色及双基色LED显示屏价格更低、性能更稳定、功耗更低、单位面积解析度更高、色彩更逼真丰富、电子组件更少、故障率降低。四
图1为同步控制系统示意图图2为普通异步控制系统示意图图3为基于PC104工控机的异步控制系统示意图图4为本实用新型嵌入式全彩LED装置的整个系统框图图5为本实用新型嵌入式全彩控制系统硬件图图6为本实用新型嵌入式全彩控制系统软件模块结构图图7为本实用新型嵌入式全彩控制系统硬件电路框图图8为本实用新型ARM系统电路结构图图9为本实用新型FPGA系统电路结构图五具体实施方式
如图所示,嵌入式全彩LED显示控制装置在图4框图中,图5是其硬件构成图。本实用新型装置的系统结构为在一块PCB母板(主板)上完成全部的系统功能。PCB母板上安装有1、FPGA系统用于完成上屏数据的结构调整、传输、刷新、色彩校正处理;2、200针物理连接器用于不同种类的ARM系统(用于完成通讯、数据处理、数据传送和数据管理工作)接入;3、供电系统用于完成系统电源的转换和供给;4、控制系统总线用于ARM系统(采用9E-5 型)和FPGA (如采用A C E X型FPGA器件,但不限于此)系统及外围接口之间的数据传递和控制;5、接口电路设有以太网接口 /RS232/RS485用于完成数据通讯和控制,LED显示屏接口和驱动用于显示数据的上屏连接;图8为本实用新型ARM芯片及外围电路独立的与200 针物理连接器连接,专门装配ARM嵌入式芯片和外围电路。图9为本实用新型现场可编程逻辑器件FPGA的系统电路,包括附设的缓冲电路、色彩校正、存储器和时钟电路等。ARM嵌入式芯片与FPGA的通讯采用标准的TFT接口,为了降低对系统总线的占用,采用仿智能显示器的接口,即当屏幕内容无更新时是不输出的,需重写LCD的驱动程序,当显示一帧图像后关闭CLC,知道屏幕内容被改变。利用虚拟窗口技术实现平移动画效果,用多显示缓存区技术实现多种特技效果。
本实用新型技术设计指标标准与协议;TCP/IP:符合SIP标准;MPEG-4协议标准。 支持数字视频输入。可播放电视、录像、摄像、V⑶和动画等节目。· RGB三色可单独调整亮度和对比度,并具有手动或自动无级连续调整的功能,使色彩更纯真,还原性更好。 支持以太网接口一一 RJ45连接器,符合IEEE 802.3 10 Base-T。 用算法实现的4096/16K级灰度,设计中使用了颜色变换空间,"逐点动态色彩补偿技术“使LED显示画面的色彩能够保持原图象的绚丽。 解码支持库提供MPEG4、MPEG2、H. 264等视频软件解码工作,JPEG JPEG2000 GIF 等图片软解码,还有FLASH的动画解码。要想实现流畅的实时视频播放还要依靠ARM的多媒体指令或内部的DSP。本实用新型的系统结构为在一块PCB母板上完成全部的系统功能。PCB母板上安装有1、FPGA系统用于完成上屏数据的结构调整、传输、刷新、色彩校正处理;2、200针物理连接器用于不同种类的ARM系统(用于完成通讯、数据处理、数据传送和数据管理工作)接入;3供电系统用于完成系统电源的转换和供给;4、控制系统总线用于ARM系统和FPGA系统及外围接口之间的数据传递和控制;5、接口电路有以太网接口 /RS232/RS485用于完成数据通讯和控制,LED显示屏接口和驱动用于显示数据的上屏连接;本实用新型LED显示屏 ARM主控系统,采用了当今最新ARM及FPGA控制理论和技术,使全彩色及双基色LED显示屏价格更低、性能更稳定、功耗更低、单位面积解析度更高、色彩更逼真丰富、组成系统时电子组件更少、使得故障率降低。
权利要求1.嵌入式LED显示屏全彩同步播放装置,其特征是由ARM嵌入式芯片电路、FPGA芯片电路、全彩LED显示屏端口及驱动电路组成,FPGA芯片电路的输出端连接LED显示屏的总线端口,由上位计算机控制系统通过总线连接ARM芯片和FPGA芯片的接口电路,ARM芯片和FPGA芯片的接口电路为以太网、RS232或RS485电路;全彩LED显示屏端口及驱动电路连接LED显示屏。
专利摘要嵌入式LED显示屏全彩同步播放装置,由ARM嵌入式芯片电路、FPGA芯片电路、全彩LED显示屏端口及驱动电路组成,FPGA芯片电路的输出端连接LED显示屏的总线端口,由上位计算机控制系统通过总线连接ARM芯片和FPGA芯片的接口电路,ARM芯片和FPGA芯片的接口电路为以太网、RS232或RS485电路;全彩LED显示屏端口及驱动电路连接LED显示屏。另设有200针物理连接器,专门连接ARM嵌入式芯片电路,安置在所述嵌入式全彩LED显示控制装置的主控板上。本实用新型LED显示屏ARM系统,使全彩色及双基色LED显示屏价格更低、性能更稳定、功耗更低,色彩更逼真丰富、电子组件更少、故障率降低。
文档编号G09G3/32GK202102691SQ20112019817
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者周益 申请人:南京德普达电子技术有限公司

最新回复(0)