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基于AT91M42800A的LED显示系统设计

EDN China?? 2006年01月06日 ?? 收藏0

?????? 2 工作原理

  该系统与上位机的通信由AT91M42800A的USART0口与485接口电路完成,上位机仅需将要显示的数据,传送至AT91M42800A即可。开机后,AT91M42800A初始化,读入启动代码后,将保存在Flash存储器内的程序代码和所要显示的字模数据,重映射到SDRAM中,使得系统的数据存取全部在高速SDRAM中完成。在接收到上位机的数据后,AT91M42800A将要显示的数据,转换成相对应的LED屏显示驱动信号,再加入相应的动态显示效果控制程序(画面左移、上移、开幕、覆盖、闪烁和直显等)后,用SPI口分别输出给行、列驱动电路。同时,若有需要,上位机所传来的数据或图像画面,也可以保存在Flash存储器中。

  显示屏采用1/16动态逐次行扫描方式,先将SPIA端口中的24个字节数据依此串行移入对应的24个A6276列驱动电路,并锁存。接着,SPIB端口再将一行行选通信号串行移入行驱动电路,完成一行的LED显示。然后依理,逐次的显示LED屏的各行。

  二极管亮灭时间的占空比可用软件进行设定,以选取合适亮度,提高发光二极管的使用寿命。在现场实际安装的LED显示屏,有效显示面积约为4.6 m2,共有288×384=110 592个像素,满帧刷新时间最短可小于8 ms,换帧频率125 Hz以上,比传统的用单片机组成的显示系统提高了10倍以上的帧频,保证了动态显示时的视觉效果。同时,在相同的条件下,还可以使得实际可视像素点增多。

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p;? 3 软件部分简述

  本系统的软件采用μC/OSII操作系统,使得系统具有强大的多任务管理、定时器管理、中断管理、存储管理等功能,通过对相关寄存器的实时监控,可以大大提高系统的稳定性,这些是以往用单片机和部分DSP处理器所无法实现的。

  显示应用程序采用定时器中断方法,通过设置合适的进入中断时间常数,即可以得到高于40 Hz的LED刷新帧频,使人眼得到稳定的动态视觉效果。

  画面的实时动态处理,即各种动态显示方式均以子程序形式编写,每种显示方式都是独立的子程序。具体的动态显示方式有:画面左、右移,上、下移,拉幕,覆盖,闪烁,直显等多种方式。

?????? 4 本系统的优点 

  ① 使用高性能32位RISC架构的ARM微处理器,硬件上克服了传统8/16位单片机在处理能力、系统架构、寻址范围和外围接口能力上的不足;软件上使用实时多任务操作系统,使系统的管理功能强大,可进行实时监控,实现复杂的程序控制,程序的开发和扩展也很方便。和以往单片机组成的类似系统相比,本系统的软件稳定性和可靠性都得到了很大提高。

  ② 该系统省去了传统做法中LED显示部分的总线驱动和译码电路,不像其他一些单片机系统,为提高显示速度而采用多处理器,使用双端口RAM,或是采用将LED屏分为多块的方案。系统使用AT91M42800A的SPI接口直接实现LED显示逻辑驱动,不仅电路简单,并且简化了软件的相关编程,节省了MCU的GPIO硬件资源。

  ③ AT91M42800A的SPI接口可以采用16位传输方式,配以A6276高速的16位专用LED驱动芯片,使得LED的显示刷屏速度比传统的单片机有了极大提高。

?????? 结语

  由32位嵌入式 RISC微处理器组成的大屏幕 LED显示系统,与传统的基于 8/16位单片机的 LED显示系统相比,在不显著增加系统成本的情况下,性能有了极大提高。而与采用DVI接口方式的显示系统相比,省去了视频处理的相关电路,又具有硬件结构简单、成本低廉等优势。采用本设计方案,可节省单片机的端口资源,有效简化显示屏的电路结构,提高了整个显示系统的可靠性。在单色视频、动画、文字等LED信息显示方面,本系统有一定的应用价值。经过在某大型物流生产线上的长期实际运行,证明其设计方案是成功的。

?????? 参考文献

1 李驹光.ARM应用系统开发详解——基于S3C4510B的系统设计.北京:清华大学出版社,2003.
2 Allegro Corp. A6B595 & A6276 Products Datasheet. 2004
3 Atmel Corp. AT91M42800A Series ARM Thumb Microcontrollers Datasheet. 2002
4 张华,樊庆文,候力.基于工业以太网的大屏幕LED显示系统.机电产品开发与创新,2004.17(2):28~30
5 李驹光,张华,李众立.AVR高速单片机LED显示系统.电子技术,2002(5)
6 杜春雷.ARM体系结构与编程.北京:清华大学出版社,2003   


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LED显示系统? ARM微处理器? SPI?

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