甚于ARM和FPGA的全彩独立视频LED系统

甚于ARM和FPGA的全彩独立视频LED系统

4 全彩色LED显示控制器

全彩色LED显示控制器负责接收、转换和处理串入的RGB三基色信号，以一定的规律和方式将信号传送到LED显示屏上显示。控制器直接决定了显示屏的显示效果，也决定了LED显示屏性能的优劣。控制器的结构如图3所示。

　　控制器的架构与数据分发类似，也采用二级存储模式，主要有数据接收、Gamma校正和交织、扫描控制输出以及总线调度和SDRAM控制四部分。

4.1 存储器分配和总线调度

　　由于数据输入场频与LED扫描场频通常不能成整数倍关系，可能出现输入一场数据结束，该场数据的处理结果(Gamma校正和交织后)需要写入 SDRAM，而此时扫描一场没有结束，即正在读的那个区域不能覆盖，而上一场的数据还没有显示也不能覆盖，因此交织地写入(即扫描的读出)需要开辟三块分区。

　　总线仲裁算法为:控制输出模块和写人模块采用先来先得的算法，而校正和交织过程的读写，则优先级最低，可以在前面二者申请时被挂起，只有当前二者不再需要总线时，才可以分配到总线的使用权。

4.2 数据接收

　　数据接收单元除了需要同步判决、串并转换之外，还要确定一行中哪些数据需要本控制器处理。控制器截取每行中第128×ID- 128×(ID+1)-1列的数据，同时将ID号加1，其他数据原样输出，送给下一级控制器。这样的控制方法比常用的拨码开关法更加灵活可靠。

4.3 Gamma校正和交织

　　Gamma校正可以使LED显示效果更接近于人眼的生理特性，而且由于PXA255输出的是8位数据，系统需要将其校正为12位，大大提高了显示的对比度。由于LED显示控制器采用逐位显示的方法，输入的数据与输出到LED显示屏上的数据组织形式不一样:前者按像素点排列，而后者则按像素数值的不同位数组织。

4.4 控制输出

　　12位数据显示的时间分别为(64,32,16,8,4,2,1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32) * 128 * Tsclk，其中Tsclk为串行移位时钟。交织之后，不同权重的数据显示信号显示有效时间不同，即可达到显示的效果。

　　总线调度器将交织后的数据写入本模块的FIFO。由模块内部生成读取该FIFO的控制信号，并对其进行计数。模块内需要对移位个数及权重进行计数，以决定发出锁存信号及显示信号的有效时间。

5 结论

　　实验测试结果表明，该系统亮度合适，使用分辨率细腻(64G色)，场扫描频率高(约400 Hz)，像素高(320×240点)，可用于户外广播级应用。该设计通过逐点调节亮度，从而可以使采购厂商放宽LED在亮度和颜色方面的要求，LED采购的成本也随之降低，从8位增至12位使图像的颜色等级大大增加，特别在低亮度区可使图像完美再现，而Gamma校正则使LED显示屏所进行的亮度变换更符合人眼的生理特点。此外，除接收来自ARM的信号外，还可通过HDMI接口接收来自机顶盒的数据信号，有广阔的市场应用前景。