LED大屏幕异步控制器多窗口显示的实现

　　1 引言

　　以往的LED 异步控制器只能把一个屏幕作为一个完整的区域来进行显示, 或者简单的加上时间区域或游走字幕区域,这样对于用户来讲往往缺乏足够的灵活性, 尤其在屏幕较大的时候。针对以上情况, 本文提出了一款基于32 位高性能ARM处理器和uc/OS- II 的设计方案。它充分利用了uc/OS-II 高效的多任务管理功能和ARM处理器强大的运算能力, 实现了单屏幕多窗口的任意位置显示, 使得显示内容变得更加丰富, 显示方式变得更加灵活。

　　2 LED 控制系统的工作原理

　　典型的LED 异步控制系统主要由PC 应用软件、通信模块、数据处理模块、扫描控制模块、驱动模块和LED 屏几部分组成,如图1 所示。

　　首先, PC 应用软件将文本或图片转化为具有特定格式的点阵信息。然后, 通过通信模块将此点阵信息发送给数据处理模块。数据处理模块对这些点阵信息进行各种特技处理, 最后通过扫描控制模块和驱动模块将画面在LED 屏上进行正确显示。

　　本文所指的LED 异步控制器包括通信模块、数据处理模块和扫描控制模块三部分。

　　3 控制器软件部分的设计

　　本控制器的硬件结构如图2 所示。数据处理模块由MCU,一片SRAM和一片FLASH 存储器组成。MCU 选用PHILIPS 的基于32 位ARM内核的LPC2214 处理器, 它有着丰富的外围接口资源和强大的运算能力, 是整个控制器的核心。SRAM作为MCU 进行特技处理时的缓存使用。FLASH 存储器用于存储点阵信息和一些必要的参数。

　　扫描控制模块由CPLD 和显存组成。显存为一片SRAM, 它用于保存当前显示的一帧点阵信息。CPLD 通过地址总线和16位数据总线与MCU 相连, 它把从MCU 接收到的16 位数据按指定地址写入显存, 然后再按一定的寻址方式从显存中读出点阵信息进行扫描。MCU 只能通过CPLD 对显存进行以字(2byte)为单位的写操作。通信模块包括以太网模块和串口通信模块, 用于实现PC 与控制器之间的RS232、RS485 以及工业以太网通信。

　　4 控制器软件部分的设计

　　为了实现单屏幕、多窗口任意位置的显示, 软件部分我们基于uc/OS- II 进行设计, 这样可以充分利用操作系统高效的任务调度算法, 将每个窗口的显示都交由单个任务来完成, 从而极大地提高系统的运行速度和可靠性, 并且使得程序的开发和扩展变得更加方便。

　　在进行具体的程序设计之前, 首先要确定数据的组织方案。

　　因为好的数据组织方案, 对于程序编写来说往往可以达到事半功倍的效果。

　　4.1 显存的数据组织方案:

　　对于双色屏, 一个像素点需要红、绿两位数据来描述。为了便于处理, 我们将横向连续的8 个像素点组成一个字(2byte)来进行存储, 其中一个字节为红数据, 一个字节为绿数据。数据存储顺序为从左到右, 从上到下。如图3 所示, 假如屏幕宽度为160 个像素点, 显存起始地址为0x83000000, 则屏幕第一行的前8 个像素点映射到显存中地址为0x83000000 和0x83000001 的两个字节, 第二行的前8 个像素点映射到显存中地址为0x83000028 和0x83000029 的两个字节, 依此类推。