基于ARM+FPGA的大屏幕显示器控制系统设计
0前言
随着计算机和半导体技术的发展，LED大屏幕显示系统成为集计算机控制、视频、光电子、微电子、通信、数字图像处理技术为一体的显示设备。目前LED大屏幕显示器向更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀性、更大屏幕化、更高的可靠性方向发展。LED显示屏产业正成为我国电子信息产业的重要组成部分。大屏幕显示技术的发展进步，需要处理的数据量大大增加，系统的频率越来越高，系统的规模越来越大，对显示控制系统的要求不断提高。以往的LED大屏幕显示系统用中小规模集成电路实现，系统体积较大、调试困难、不易修改。随着半导体技术的进一步发展及大规模集成电路的广泛应用，ARM具有体积小、功耗低、数据处理能力强等特性，PLD能够满足LED大屏幕系统高速图像数据传输对速度的要求且设计灵活。鉴于此，本设计采用ARM+RAM+FPGA方案，解决了系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，从而支持更大可视区域的稳定显示，存储更多的显示内容。
1系统组成及原理
该系统主要由PC机、显示控制电路和LED显示屏3部分构成，如图1所示。
PC机在控制中作为上位机，用于后级下位机ARM的控制和管理。上位计算机主要用于人机交互，完成对显示控制电路的显示数据发送以及设置LED显示屏的显示效果。用户在上位机上通过控制软件将编辑好的文字图片信息和相应的控制命令通过串行通信传输至系统的控制电路部分，LED显示屏即可根据用户选择的方式循环显示用户编辑好的文字和图片，该系统还具有脱机显示的功能，用户将显示的内容传送至显示控制电路部分后，上位计算机就可以不再介入显示的过程，显示系统可以根据用户设定的模式显示所要显示的信息内容。数据转换信号控制部分采用ARM实现，LED显示屏的扫描驱动电路采用FPGA来完成。上位机与下位机之间的通信采用标准的RS232／RS485计算机数据串行通信方式，它们相对独立，但相互间协调工作。显示屏以LED为像素，由LED点阵显示单元拼接而成的，本设计的显示屏为16行×256列，采用640×480点阵结构。
2系统硬件设计
2.1显示控制电路
显示控制电路系统的重要部分，主要由输入接口电路、数据转换及信号控制电路、扫描驱动电路组成，如图2所示。
当显示屏做得越大，即屏幕的点阵越多，向显示屏发送的数据就越多，数据传输与控制的时间也会增加，完成一屏扫描的时间会越长。因此，在设计中必须考虑这个因素。满足这一要求，关键在于提高程序的执行速度，可以选择更快的CPU或数字信号处理芯片ARM。本设计采用基于ARM的32位嵌入式RISC为处理器，S3C4510B是完全可以胜任的，该微处理器的速度较高，而且存储容量较大。
上位机通过串口经过RS232／RS485转换器将指令集发送给ARM微处理器，ARM微处理器把接收到的指令集放入外部的FLASH中保存，断电后内容不丢失，同时ARM外部扩展两片SRAM用于存放快速运算的数据，光
