专利名称:一种基于cpld的显示屏控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于CPLD的显示屏控制系统，包括上位机、转接模块和LED显示屏，还包括异步全彩控制系统，异步全彩控制系统的输入端与上位机相连接，其输出端经过转接模块与LED显示屏相连接；异步全彩控制系统包括微控制器以及分别与所述微控制器相连接的通讯模块、存储模块和显示控制模块；通讯模块包括串口模块和以太网接口模块；存储模块包括FLASH闪存模块、SDRAM和片内RAM；显示控制模块包括CPLD和数据锁存器。本实用新型将嵌入式和CPLD技术引入到点阵显示项目中，以实现功能多样、系统强大、维护方便、面向网络的新型LED点阵显示系统。系统画质稳定，色彩分辨率高，刷新频率足够，无闪烁感，控制灵活，并有非常高的可靠性和安全性。
【专利说明】-种基于CPLD的显示屏控制系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型公开了一种基于CPLD的显示屏控制系统，设及LED显示控制技术领 域。
【背景技术】
[0002] L邸显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用发 光二极管构成的点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕，W可靠性高、使用寿命长、环 境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显 示的主流产品，并越来越广泛地应用到工业、交通、金融及信息广告等各行业。
[0003] 随着L邸大屏幕显示技术的发展进步，需要处理的数据量大大增加，系统频率要 求越来越高，系统规模越来越大，对显示控制系统的要求在不断提高。
[0004] 传统的异步全彩L邸显示屏控制系统采用单片机控制技术，但由于单片机的运算 能力与目前的LED的大屏显示对数据传输的要求不符，W至于L邸显示屏控制系统的发展 遭遇到了瓶颈。
[000引 目前，大部分LED显示屏采用的是8位或准16位的微控制器，其运算速度、内存容 量、存储空间和通讯方式等方面存在着很大的局限性，对于高难度图文动态特技显示和灰 度显示，很难实现在信息容量和处理速度上要求很高的显示技术。
[0006] 传统技术的LED点阵系统中，采用单板控制系统。整个系统的控制核屯、是单片机， 单片机负责数据的读取、传输和显示。该种方案在仅能做少数一些运算量小的特技，而且 控屏范围有限，对显示画面不多、显示画面不大时是方便可行的。但是由于单片机执行指 令受时间的限制，当显示画面较大时（画面的点阵数据较多），单片机的速度往往难W满足 要求。W常见的51系列单片机而言，不管是从累加器的瓶颈来说，巧片运行频率来说，从整 个体系结构和硬件运行效率上看都属于落后的一族，而且对C语言的开发并没有优化的地 方，软件代码运行效率也低。其余较优秀的8位单片机如AVR虽然做了 RISC结构优化，使 性能成倍提高，但还是受制于整个总线宽度和频率。在传统的方案中，显示画面的数据预先 已经存贬在ROM中；当程序运行时，CPU依序将ROM中存储的画面数据输出。当用户希望增 加或改动画面时，要重新编写程序，改动不方便。
[0007] 当8位单片机的弊端逐渐暴露，能够满足高速、大容量、处理频率高的控制巧片应 运而生。其中采用基于ARM核的新一代32位微处理器，解决了系统的运行速度、寻址能力 和功耗等问题。因此，如今很多显示控制器都尝试使用W可编辑逻辑器件FPGA和嵌入式巧 片ARM作为核屯、控制单元实现对显示屏进行控制，满足了大信息量，快速处理的需求，使得 室内外大屏幕高灰度级彩色得到了长足的进步。 实用新型内容
[000引本实用新型所要解决的技术问题是；针对现有技术的缺陷，提供一种基于CPLD的 显示屏控制系统，把嵌入式和CPLD技术引入到点阵显示项目中，W实现功能多样、系统强 大、维护方便、面向网络的新型L邸点阵显示系统。系统可实现将上位机发送的内容保存在 存储巧片内，并且将存储的内容最终显示在LED屏上。
[0009] 本实用新型为解决上述技术问题采用W下技术方案：
[0010] 一种基于CPLD的显示屏控制系统，包括上位机、转接模块和L邸显示屏，还包括异 步全彩控制系统，异步全彩控制系统的输入端与上位机相连接，其输出端经过转接模块与 LED显示屏相连接；
[0011] 所述异步全彩控制系统包括微控制器W及分别与所述微控制器相连接的通讯模 块、存储模块和显示控制模块，其中，
[0012] 所述通讯模块包括串口模块和W太网接口模块，所述串口模块通过串口线与上位 机相连接，所述W太网接口模块通过网线与上位机相连接，通讯模块用W实现数据传输；
[0013] 所述存储模块包括FLA甜闪存模块、SDRAM和片内RAM,存储模块用W实现数据存 储及调用；
[0014] 所述显示控制模块包括CPLD和数据锁存器，微控制器产生片选信号访问CPLD，当 CPLD被选通时，微控制器的地址线发送控制信号输出给CPLD，微控制器的数据线分别发送 数据给CPLD和数据锁存器；
[0015] 所述显示控制模块产生的控制信号经过转接模块实现对L邸显示屏的异步显示 控制。
[0016] 作为本实用新型的进一步优选方案，所述显示控制模块中，数据锁存器具体包括 数据锁存模块和锁存器时钟，所述CPLD还进一步包括CPLD的数据存储模块、CPLD的信号 控制模块和CPLD的行选信号模块，其中，
[0017] 所述CPLD的数据存储模块用W接收微控制器的32位数据总线中高16位数据；
[0018] 所述CPLD的信号控制模块产生的控制信号包括；数据锁存器时钟信号、显示屏时 钟信号、触发信号和使能信号，锁存器时钟为数据锁存器锁存ARM数据总线上的低16位数 据，并提供时钟信号；显示屏时钟信号用W逐行点亮L邸显示屏；触发信号为发光管控制信 号，在LED显示屏的每一行收到数据后点亮其对应的发光管；使能信号维持低电平有效；
[0019] 所述CPLD的行选信号模块用W产生控制L邸屏组成模块的行地址计数。
[0020] 作为本实用新型的进一步优选方案，所述微控制器为ARM LPC2214。
[0021] 作为本实用新型的进一步优选方案，所述数据锁存器的具体型号为74LS374。
[0022] 作为本实用新型的进一步优选方案，所述通讯模块中，数据传输所传输的数据包 括文本或者BMP格式的图片。
[0023] 作为本实用新型的进一步优选方案，所述转接模块包括50针数据输入接口，和8 组数据输出端口。
[0024] 作为本实用新型的进一步优选方案，所述异步显示控制系统实现数据存储和控制 信号输出的。
[0025] 本实用新型采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果；本实用新型 实现了一个异步全彩L邸显示屏控制系统。把嵌入式和CPLD技术引入到点阵显示项目中， W实现功能多样、系统强大、维护方便、面向网络的新型LED点阵显示系统。系统可实现将 上位机发送的内容保存在存储巧片内，并且将存储的内容最终显示在L邸屏上，要求画质 稳定，色彩分辨率高，刷新频率足够，无闪烁感。通过设置和辅助设备可W对显示屏进行灵 活地控制，并有非常高的可靠性和安全性。
【附图说明】
[0026] 图1是本实用新型的系统结构模块连接示意图。
[0027] 图2是本实用新型中，微处理器ARM与CPLD及L邸显示屏连接示意框图。
【具体实施方式】
[002引下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
[0029] 本实用新型的系统结构模块连接示意图如图1所示，改进CPLD设计的L邸显示 屏异步显示控制系统，包括上位机、转接模块和L邸显示屏，还包括异步全彩控制系统，异 步全彩控制系统的输入端与上位机相连接，其输出端经过转接模块与L邸显示屏相连接； 所述异步全彩控制系统包括微控制器W及分别与所述微控制器相连接的通讯模块、存储模 块和显示控制模块，其中，所述通讯模块包括串口模块和W太网接口模块，所述串口模块通 过串口线与上位机相连接，所述W太网接口模块通过网线与上位机相连接，通讯模块用W 实现数据传输；所述存储模块包括FLASH闪存模块、SDRAM和片内RAM,存储模块用W实现 数据存储及调用；所述显示控制模块包括CPLD和数据锁存器，微控制器产生片选信号访问 CPLD，当CPLD被选通时，微控制器的地址线发送控制信号输出给CPLD，微控制器的数据线 分别发送数据给CPLD和数据锁存器；所述显示控制模块产生的控制信号经过转接模块实 现对LED显示屏的异步显示控制。
[0030] 本实用新型中，微处理器ARM与CPLD及LED显示屏连接示意框图如图2所示，所 述显示控制模块中，数据锁存器具体包括数据锁存模块和锁存器时钟，所述CPLD还进一步 包括CPLD的数据存储模块、CPLD的信号控制模块和CPLD的行选信号模块，其中，所述CPLD 的数据存储模块用W接收微控制器的32位数据总线中高16位数据；所述CPLD的信号控制 模块产生的控制信号包括；数据锁存器时钟信号、显示屏时钟信号、触发信号和使能信号， 锁存器时钟为数据锁存器锁存ARM数据总线上的低16位数据，并提供时钟信号；显示屏时 钟信号用W逐行点亮L邸显示屏；触发信号为发光管控制信号，在L邸显示屏的每一行收到 数据后点亮其对应的发光管；使能信号维持低电平有效；所述CPLD的行选信号模块用W产 生控制L邸屏组成模块的行地址计数。
[0031] 本实用新型中，通过串口线传输数据时，串口与LPC2214的Rx、Tx引脚相连；通过 网线传输数据时，W太网巧片与LPC2214的CS3引脚相连，作为LPC2214的外设。在LPC2214 中加载TCP/IP协议，上位机与LPC2214即可根据TCP/IP协议传输数据。传输的数据包括 文本、BMP格式的图片，W通信协议约定的格式进行传输。
[0032] LPC2214的CS0引脚产生片选信号访问FLA甜，CS1引脚产生片选信号访问SDRAM。 数据存储位置由上位机发送的控制字决定。
[0033] 根据通信协议的约定，只需区分红绿色数据，送往不同的数据端口即可。在数据向 下传输前，将数组拆分为二维数组，数组[1] [n]存放红色数据，数组巧][n]存放绿色数据。
[0034] LPC2214的CS2引脚产生片选信号访问CPLD。当CPLD被选通的同时，LPC2214的 地址线发送控制信号输出给CPLD的控制模块。LPC2214的数据线发送数据给CPLD的数据 存储模块及74LS374巧片。
[0035] L邸显示屏的显示方式是八分之一行扫描，因此LPC2214传输的数据是W行为单 位的，每次传输的数据是每个模块中的第一行。每个模块是由2行8*8的L邸点阵组成，256 行，共需16个模块，即32行8*8的LED点阵组成。
[0036] 根据L邸显示屏的结构，其输入端口分为两类，一类是数据信号端，有R1、R2…… R16代表红色数据，G1、G2……G16代表绿色数据。每个模块对应一个R信号，一个G信号。另 一类是控制信号，有行选信号CBA、点屏信号STR、时钟信号化K、7化S374使能信号374化K。
[0037] 由于LPC2214的数据线已全部用于传输数据，控制信号通过地址线传输，对应于 每一个控制信号设置了一个地址，具体分配如下：
[00%]
【权利要求】
1. 一种基于CPLD的显示屏控制系统，包括上位机、转接模块和L邸显示屏，其特征在 于；还包括异步全彩控制系统，异步全彩控制系统的输入端与上位机相连接，其输出端经过 转接模块与L邸显示屏相连接； 所述异步全彩控制系统包括微控制器W及分别与所述微控制器相连接的通讯模块、存 储模块和显示控制模块，其中， 所述通讯模块包括串口模块和W太网接口模块，所述串口模块通过串口线与上位机相 连接，所述W太网接口模块通过网线与上位机相连接，通讯模块用W实现数据传输； 所述存储模块包括FLASH闪存模块、SDRAM和片内RAM,存储模块用W实现数据存储及 调用； 所述显示控制模块包括CPLD和数据锁存器，微控制器产生片选信号访问CPLD，当CPLD 被选通时，微控制器的地址线发送控制信号输出给CPLD，微控制器的数据线分别发送数据 给CPLD和数据锁存器； 所述显示控制模块产生的控制信号经过转接模块实现对L邸显示屏的异步显示控制。2. 如权利要求1所述的一种基于CPLD的显示屏控制系统，其特征在于；所述显示控制 模块中，数据锁存器具体包括数据锁存模块和锁存器时钟，所述CPLD还进一步包括CPLD的 数据存储模块、CPLD的信号控制模块和CPLD的行选信号模块，其中， 所述CPLD的数据存储模块用W接收微控制器的32位数据总线中高16位数据； 所述CPLD的信号控制模块产生的控制信号包括；数据锁存器时钟信号、显示屏时钟信 号、触发信号和使能信号，锁存器时钟为数据锁存器锁存ARM数据总线上的低16位数据，并 提供时钟信号；显示屏时钟信号用W逐行点亮L邸显示屏；触发信号为发光管控制信号，在 LED显示屏的每一行收到数据后点亮其对应的发光管；使能信号维持低电平有效； 所述CPLD的行选信号模块用W产生控制L邸屏组成模块的行地址计数。3. 如权利要求1或2所述的一种基于CPLD的显示屏控制系统，其特征在于：所述微控 制器为 ARM LPC2214。4. 如权利要求1或2所述的一种基于CPLD的显示屏控制系统，其特征在于：所述数据 锁存器的具体型号为74LS374。5. 如权利要求1或2所述的一种基于CPLD的显示屏控制系统，其特征在于：所述通讯 模块中，数据传输所传输的数据包括文本或者BMP格式的图片。6. 如权利要求1或2所述的一种基于CPLD的显示屏控制系统，其特征在于：所述转接 模块包括50针数据输入接口，和8组数据输出端口。
【文档编号】G09G3-32GK204288763SQ201420780169
【发明者】陈希, 勾荣, 姜春艳, 范宇, 刘伟彦, 刘斌, 龚伟, 李农 [申请人]江苏开放大学