全彩LED顯示屏設(shè)計(jì)技術(shù)

LED顯示屏作為一種新的顯示器件，近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷更新，LED顯示屏正朝著全彩化的方向發(fā)展。設(shè)計(jì)了一種LED顯示屏控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以ARMCortex-M3內(nèi)核芯片STM32F103ZET6作為控制中心，以可編程邏輯器件EP1C6完成數(shù)據(jù)的刷新，通過(guò)以太網(wǎng)通信。系統(tǒng)可支持256級(jí)灰度全彩LED顯示屏的圖像、動(dòng)畫(huà)的顯示，同時(shí)能夠方便地進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

LED顯示屏是利用LED點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的一種現(xiàn)代平面顯示屏幕，具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、視角范圍大、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)80年代后期，它在全世界迅速發(fā)展起來(lái)，并很快成為大屏幕平板顯示的代表性主流產(chǎn)品;近年來(lái)，隨著藍(lán)色LED產(chǎn)品價(jià)格的快速下降，全彩色LED顯示屏的價(jià)格逐步降低，市場(chǎng)需求急劇增長(zhǎng)，應(yīng)用日益普遍。目前的LED顯示屏控制系統(tǒng)多采用ARM處理器來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，這種控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理速度上存在很大的局限，影響顯示效果的連續(xù)性。基于此，在分析了STM32微處理器總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了STM32+FPGA的控制系統(tǒng)方案，該方案充分了利用STM32微處理器的靈活的儲(chǔ)器控制技術(shù)和可編程邏輯器件的靈活性，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的速度，而且簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，方便調(diào)試。

1 、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用新一代的32bitRISC處理器STM32作為主控芯片，通過(guò)以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，以FLASH作為存儲(chǔ)模塊，由FPGA完成對(duì)LED顯示屏的高速掃描刷新。系統(tǒng)工作時(shí)，利用上位機(jī)編輯顯示信息，通過(guò)以太網(wǎng)接口將顯示信息傳輸給微處理器，微處理器接收數(shù)據(jù)信息后寫(xiě)入FLASH存儲(chǔ)器。在顯示時(shí)，微處理器讀取FLASH中的數(shù)據(jù)，通過(guò)總線將數(shù)據(jù)以并行方式發(fā)送給FPGA,FPGA處理后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃ED顯示屏顯示。

2 、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)選用ST公司新推出的32位微處理器STM32F103ZET6作為主控芯片，STM32F103ZET6使用了先進(jìn)架構(gòu)的ARMCortex-M3內(nèi)核，其靈活的靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器使得它能很方便的和許多存儲(chǔ)器和外設(shè)連接，同時(shí)STM32片上外設(shè)豐富，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計(jì)。

2.1 FLASH存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)

FLASH采用的是三星公司的K9F1G16U0M,它是一種NAND型FLASH,存儲(chǔ)容量為64M16位，工作電壓3.3V,系統(tǒng)中STM32F103ZET6與K9F1G16U0M的連接如圖2所示。FLASH存儲(chǔ)器的IO0~IO7和FMSC數(shù)據(jù)總線的低8位相連，STM32處理器通過(guò)FSMC訪問(wèn)存儲(chǔ)器;FLASH存儲(chǔ)器的片選信號(hào)nCE和FSMC的FSMC_NCE2相連接，這樣存儲(chǔ)器的地址空間為0x70000000~077FFFFFFFF;FLASH存儲(chǔ)器的R/nB連接至STM32處理器的FSMC_NWAIT管腳，處理器將R/nB作為一個(gè)中斷源使用，因此可以在存儲(chǔ)器的等待周期內(nèi)執(zhí)行其他的任務(wù)。

2.2 LED顯示屏以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)

采用以太網(wǎng)接口代替?zhèn)鹘y(tǒng)的串口，加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋瑫r(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。由于STM32F103ZET6片內(nèi)沒(méi)有集成以太網(wǎng)MAC和PHY功能，但其FSMC支持?jǐn)U展以太網(wǎng)控制芯片，本系統(tǒng)在FSMC上擴(kuò)展一片DAVICOM公司的DM9000A芯片對(duì)STM32F103ZET6進(jìn)行以太網(wǎng)擴(kuò)展，DM9000A與STM32F103ZET6的連接。