VGA同步顯示在LED大屏幕系統(tǒng)應用設計

[摘要]LED大屏幕在現(xiàn)代都市廣告、樓宇亮化等領域應用非常廣泛。針對上位機與下位機顯示不同步現(xiàn)象,給出LED大屏幕與VGA同步顯示的方案,同時給出系統(tǒng)的總體設計、顯卡顯示信息實時提取電路設計、LED電路板的設計。

[關鍵詞]LED點陣屏VGA同步顯示

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210112-01

顯示屏從通訊控制方式上分為同步和異步兩種,同步控制方式是上位機與屏體之間實時進行通訊。異步控制方式是上位機與屏體之間獨立運行,但需要上位機將顯示信息編輯并發(fā)送到顯示屏體。本文給出了基于同步顯示上位機信息顯示設計。

一、系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)硬件分為三個部分。首先,通過顯卡顯示信息實時提取電路從顯卡中實時提取出VGA單色數(shù)字視頻信號、像素時鐘、行同步、幀同步,經(jīng)過處理后由輸出介質傳輸過去;第二部分是CRT視頻信號到LED顯示信號轉換電路,該電路把傳輸介質傳送過來的圖像信號經(jīng)選擇、存貯、讀取、分配,轉換成為對應于LED點陣屏的顯示信號;第三部分是LED驅動板,它接收轉換后的LED顯示信號,并分配給LED點陣屏對應的像素點,驅動LED顯示。

二、顯卡顯示信息實時提取電路

在VGA方式下,當在VGA上顯示某種顏色時,首先由視頻存貯器輸出一個顏色號,該顏色號實際上是用于選擇調色板寄存器的,被選中的調色板寄存器又產生一個八位索引地址,用來選擇數(shù)字模擬轉換器(DAC顏色寄存器),DAC顏色寄存器共有256個,每個寄存器由18位組成,當選中某個顏色寄存器時,同時將其中的18位數(shù)字信號進行模數(shù)轉換,轉換成為模擬紅、綠、藍三色信號,送模擬監(jiān)視器,實現(xiàn)掃描顯卡。

當VGA工作在顯示模式18時,即十六色模式的時候,調色板寄存器輸出的八位索引地址的低四位(從P0到P3)實際上就是數(shù)字視頻信號藍、綠、紅以及亮度信號,我們可以利用VGA的這一特點,直接提取單色數(shù)字視頻信號。在實際電路中,通過顯卡26芯特征插座來實現(xiàn)這一功能。其中P0到P7為八位索引地址,17腳、21腳、23腳分別為像素時鐘、行同步、場同步。特征插座一方面把這些信號送往顏色寄存器反模擬監(jiān)視器,另一方面可以對外輸出,所以,我們從顯卡26芯特征插座上直接提取出一路單色視頻信號,經(jīng)八位串轉并變換后經(jīng)長線傳輸出去,同時提取出像素時鐘、場同步信號、行同步信號,用于以后的信號轉換及顯示。八位串/并轉換是基于兩方面的原因:一是因為在VGA圖形模式下,一個像素由八位組成,八位并行輸出實現(xiàn)了一個像素一個像素的傳輸;二是八位串/并轉換降低了數(shù)據(jù)傳輸速率,便于長線傳輸。

VGA掃描時序與LED屏幕掃描時序有所不同,因此,必須把VGA視頻信號轉換成為對應于LED大屏幕的顯示信號,這主要通過對兩片SRAM

(SRAM1和SRAM2)的讀寫來完成。兩片SRAM交替處于讀寫狀態(tài),假設在某一場時,SRAM1處于寫狀態(tài),SRAM2處于讀狀態(tài),這時,SRAM1的寫信號有效,讀信號無效,同時,寫地址發(fā)生器產生的寫地址被選通輸入SRAM1,這樣,就把數(shù)字視頻信號寫入SRAM1;對于SRAM2,寫信號無效,讀信號有效,同時,選通讀地址輸入SRAM2,從而讀出SRAM2中前一場已寫入的數(shù)據(jù),用于分配、傳輸和顯示。

(一)VGA視頻信號的選擇

VGA視頻的分辨率與LED大屏幕不同,在本系統(tǒng)中,我們實現(xiàn)的LED大屏幕的分辨率為256×128,而VGA工作于18模式時,其分辨率為640×480,這樣,LED屏幕不能完整顯示整個視頻圖像,而只能選取其中一部分進行同步顯示。VGA視頻圖像的選擇,是通過寫地址發(fā)生器和讀地址發(fā)生器來完成的。寫地址發(fā)生器在產生寫地址的同時,產生一個寫控制信號,該控制信號在一幀中選定行期間有效,其余時間無效,從而僅被選擇行的數(shù)據(jù)寫入SRAM中,完成了對于行的選擇;同理,讀地址發(fā)生器在產生讀地址的同時產生一個讀控制信號,它控制讀移位信號僅在選定列期間有效,即只移位讀出選定列的數(shù)據(jù),從而完成了對VGA視頻信號列的選擇。

(二)SRAM數(shù)據(jù)的讀出、分配

SRAM中存儲的數(shù)據(jù),需要按一定的順序讀出、分配,使它對應于LED大屏幕,這里,我們采用分區(qū)電路的方式,即把整個LED大屏幕按16的倍數(shù)分區(qū),LED大屏幕共有256行,所以分為十六個分區(qū)。數(shù)據(jù)的讀出分配按下面的順序進行:首先是第一分區(qū)第一行第一個像素,然后是第二分區(qū)第一行第一個像素,……第十六分區(qū)第一行第一個像素,接下來是第一分區(qū)第一行第二個像素……按這樣的順序下去,讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)八位移位寄存器并轉串輸出,從而使十六個分區(qū)對應位置的數(shù)據(jù)同時傳輸。

采用分區(qū)電路有兩方面的優(yōu)點:第一,將LED大屏幕分為十六分區(qū)后,數(shù)據(jù)的傳輸速率降低為原來的十六分之一,便于數(shù)據(jù)傳輸;第二,發(fā)光二極管余輝時間短,要求屏幕刷新頻率高,如果整頻刷新,則需要的時間長,會產生閃爍現(xiàn)象,采用分區(qū)電路后,十六個分區(qū)同時刷新,這樣,在不增加硬件復雜程度的基礎上,克服了屏幕閃爍現(xiàn)象。

三、驅動電路

轉換電路輸出的數(shù)據(jù)進入LED驅動電路板,圖像數(shù)據(jù)必須被準確地傳送并分配到對應的LED點陣像素處,系統(tǒng)采用動態(tài)逐行掃描的方式驅動LED顯示。因為各分區(qū)數(shù)據(jù)同時傳輸,所以各分區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸分配及LED驅動是一致的。本系統(tǒng)中,采用的LED模塊是8×8dot行共陽、列共陰模塊,采用行共陽驅動方式,即圖像數(shù)據(jù)輸入陰極,通過在共陽極施加高電平驅動LED顯示。圖像數(shù)據(jù)的輸入是通過八位移位寄存器595,每一個595芯片對應一個LED模塊,一場開始時,首先,移位信號控制第一行數(shù)據(jù)輸入,當一行數(shù)據(jù)全部移位進入后,出現(xiàn)一個鎖存信號,數(shù)據(jù)鎖存輸出到LED模塊,同時,第一行共陽極輸入一高電平,點亮第一行;在第一行點亮期間,同時移位輸入第二行數(shù)據(jù),第二行全部移位進入后,又出現(xiàn)一個鎖存脈沖,同時第一行共陽極高電平消失,第二行共陽極輸入高電平,驅動第二行顯示,第一行熄滅……即每次點亮前一行的同時,移位輸入第二行數(shù)據(jù),保持畫面連續(xù)。

由上述三部分硬件,實現(xiàn)了VGA視頻與LED顯示屏的同步顯示,使LED大屏幕跟蹤VGA視頻顯示。

四、結論

本系統(tǒng)信息顯示不受環(huán)境影響,可實現(xiàn)高亮度顯示,且系統(tǒng)可以根據(jù)信息顯示的要求選擇屏幕大小,從而控制成本,實用性很強,已在汽車綜合性能檢測系統(tǒng)中得到應用。本文研究的雖然是單色系統(tǒng),但這種方法也可推廣到全彩色顯示系統(tǒng)。

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作者簡介:

周振波(1970-),漢族,吉林磐石市人,工程師,研究方向:數(shù)據(jù)庫應用技術、網(wǎng)絡安全。