专利名称：基于sopc的led显示屏控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于SOPC的LED显示屏控制器。
技术背景现有中高端LED显示屏控制器多采用MCU+FPGA+外围芯片的硬件架构，MCU负责LED显示屏控制器上位机通讯、显示数据更新等控制任务，FPGA负责LED显示屏扫描驱动任务。此方案成本闻，开发周期长，易受:MCU芯片生命周期影响。S0PC,即System On a Programmable Chip,是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，来用于嵌入式系统的研究和电子信息处理.SOPC是一种特殊的嵌入式系统，它是片上系统(SOC)，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能但它不是简单的S0C，它也是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。
实用新型内容鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种基于SOPC的LED显示屏控制器。该装置采用单片FPGA内部构建一个软核CPU，加上相应的外设，实现LED显示屏的控制，具有成本低、开发周期短、通用性强、硬件系统完全可定制、FPGA芯片生命周期长等优点。本实用新型的具体技术方案如下基于SOPC的LED显示屏控制器，包括存储器模块、数据交互接口模块，以及包含SOPC嵌入式系统模块与LED显示控制逻辑模块的FPGA芯片；其特征在于，所述SOPC嵌入式系统模块通过数据交互接口读取LED显示屏原始显示数据后，通过数据处理得到LED显示屏的最终显示数据，送给LED显示控制逻辑模块进行显示控制，最终在LED显示屏上实现显示；所述存储器模块用于存储FPGA内部配置数据、应用程序代码、数据存储。进一步而言，所述FPGA芯片内部集成有包括CPU软核、通用输入输出口(GPIO)、USB控制器、定时器、IIC控制器、SPI控制器、通用异步接收/发送装置(UART) ,SDRAM控制器、以太网MAC模块、块随机存储器(Block RAM)以及LED显示驱动逻辑，上述这些模块通过内部32位总线来实现相互之间的通信连接。作为优选方案，所述FPGA芯片中的通用输入输出口(GPIO)用来连接外部按钮；该外部按钮包括测试按钮与设置按钮，通过通用输入输出口(GPIO)连接到CPU软核，并用于LED显示屏测试、控制器相关参数设定。作为优选方案，所述FPGA芯片中，USB控制器外接的USB接口、通用异步接收/发送装置(UART)外接的RS232或RS485接口，以及以太网MAC模块外接的以太网接口，这些接口用以实现控制卡与上位机的信息交互和远程软件更新。作为优选方案，所述FPGA芯片中的IIC控制器通过外接实时时钟RTC芯片来实现实时时钟的获取与设置。作为优选方案，所述FPGA芯片中的SPI控制器外接用于存储FPGA配置数据、CPU应用程序、显示数据的SPI Flash芯片。作为优选方案，所述FPGA芯片中的SDRAM控制器外接SDRAM芯片。作为优选方案，所述FPGA芯片中的块随机存储器(Block RAM)采用双端口 RAM构造，用于存储LED显示屏的显示数据，所述CPU软核将显示数据写入到双端口 RAM，LED显示驱动逻辑读取双端口 RAM中的数据并生成控制LED显示屏的信号。作为优选方案，所述数据交互接口包括串口、USB接口、SD卡接口和以太网口这些中的一个或多个的组合。作为优选方案，所述存储器包括SDRAM存储器、SRAM存储器和FLASH存储器这些中的一个或多个的组合。本实用新型的有益效果如下 I.将SOPC技术用于LED显示屏控制器，较MCU+FPGA的方案，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。系统性价比高。2.利用FPGA内部的Block RAM构建双端口 RAM，用于存储LED显示屏的显示数据，CPU将显示数据写入到双端口 RAM，LED显示驱动逻辑读取双端口 RAM中的数据并生成控制LED显示屏的相关信号，这样可以将CPU从繁杂的LED显示控制过程解放出来，从而提高控制器的性能。3.生产成本低、维修率低，集成度高，通用性强、不受芯片生命周期影响。4. CPU不参与时序严格且繁杂的LED显示控制过程，显示效果好。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。图I为本实用新型所述基于SOPC的LED显示屏控制器总体构架示意图。图2为本实用新型所述基于SOPC的LED显示屏控制器详细架构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图I所示，本实用新型所述的基于SOPC的LED显示屏控制器，包括存储器模块110、数据交互接口模块120，以及包含SOPC嵌入式系统模块131与LED显示控制逻辑模块132的FPGA芯片130。其中，数据交互接口 120包括串口、USB接口、SD卡接口和以太网口这些中的一个或多个的组合。存储器模块110包括SDRAM存储器、SRAM存储器和FLASH存储器这些中的一个或多个的组合。SOPC嵌入式系统模块131通过数据交互接口 120读取LED显示屏140原始显示数据后，通过数据处理得到LED显示屏140的最终显示数据，送给LED显示控制逻辑模块132进行显示控制，最终在LED显示屏140上实现显示；存储器模块110用于存储FPGA内部配置数据、应用程序代码、数据存储。如图2所示，整个LED显示屏控制器具体来说，就是在FPGA芯片内部集成有包括CPU软核201、通用输入输出口 202、USB控制器203、定时器204、IIC控制器205、SPI控制器206、通用异步接收/发送装置207、SDRAM控制器208、以太网MAC模块209、块随机存储器210以及LED显示驱动逻辑211，上述这些模块通过内部32位总线212来实现相互之间的通信连接。另外，对于FPGA芯片中相关|旲块和接口的关系如下通用输入输出口 202用 来连接外部按钮220 ;该外部按钮包括测试按钮与设置按钮，通过通用输入输出口 202连接到CPU软核201，并用于LED显示屏测试、控制器相关参数设定。USB控制器203外接的USB接口 221，通用异步接收/发送装置207外接的RS232或RS485接口 222，以及以太网MAC模块209外接的以太网接口 223，这些接口用以实现控制卡与上位机的信息交互和远程软件更新。IIC控制器205通过外接实时时钟RTC芯片224来实现实时时钟的获取与设置。SPI控制器206外接用于存储FPGA配置数据、CPU应用程序、显示数据的SPIFlash 芯片 225。SDRAM 控制器 208 外接 SDRAM 芯片 226。块随机存储器210采用双端口 RAM构造，用于存储LED显示屏230的显示数据，所述CPU软核201将显示数据写入到双端口 RAM，LED显示驱动逻辑211读取双端口 RAM中的数据并生成控制LED显示屏的信号。这样可以将CPU从繁杂的LED显示控制过程解放出来，提高控制器的性能。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.基于SOPC的LED显示屏控制器，包括存储器模块、数据交互接口模块，以及包含SOPC嵌入式系统模块与LED显示控制逻辑模块的FPGA芯片；其特征在于，所述SOPC嵌入式系统模块通过数据交互接口读取LED显示屏原始显示数据后，通过数据处理得到LED显示屏的最终显示数据，送给LED显示控制逻辑模块进行显示控制，最终在LED显示屏上实现显示；所述存储器模块用于存储FPGA内部配置数据、应用程序代码、数据存储。
2.根据权利要求I的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述FPGA芯片内部集成有包括CPU软核、通用输入输出口、USB控制器、定时器、IIC控制器、SPI控制器、通用异步接收/发送装置、SDRAM控制器、以太网MAC模块、块随机存储器以及LED显示驱动逻辑，上述这些模块通过内部32位总线来实现相互之间的通信连接。
3.根据权利要求2的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述FPGA芯片中的通用输入输出口用来连接外部按钮；该外部按钮包括测试按钮与设置按钮，通过通用输入输出口连接到CPU软核，并用于LED显示屏测试、控制器相关参数设定。
4.根据权利要求2的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述FPGA芯片中，USB控制器外接的USB接口、通用异步接收/发送装置外接的RS232或RS485接口，以及以太网MAC模块外接的以太网接口，这些接口用以实现控制卡与上位机的信息交互和远程软件更新。
5.根据权利要求2的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述FPGA芯片中的IIC控制器通过外接实时时钟RTC芯片来实现实时时钟的获取与设置。
6.根据权利要求2的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述FPGA芯片中的SPI控制器外接用于存储FPGA配置数据、CPU应用程序、显示数据的SPI Flash芯片。
7.根据权利要求2的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述FPGA芯片中的块随机存储器采用双端口 RAM构造，用于存储LED显示屏的显示数据，所述CPU软核将显示数据写入到双端口 RAM，LED显示驱动逻辑读取双端口 RAM中的数据并生成控制LED显示屏的信号。
8.根据权利要求2的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述FPGA芯片中的SDRAM控制器外接SDRAM芯片。
9.根据权利要求I的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述数据交互接口包括串口、USB接口、SD卡接口和以太网口这些中的一个或多个的组合。
10.根据权利要求I的基于SOPC的LED显示屏控制器，其特征在于，所述存储器包括SDRAM存储器、SRAM存储器和FLASH存储器这些中的一个或多个的组合。
专利摘要本实用新型公开了一种基于SOPC的LED显示屏控制器。该控制器包括存储器模块、数据交互接口模块，以及包含SOPC嵌入式系统模块与LED显示控制逻辑模块的FPGA芯片；其特征在于，所述SOPC嵌入式系统模块通过数据交互接口读取LED显示屏原始显示数据后，通过数据处理得到LED显示屏的最终显示数据，送给LED显示控制逻辑模块进行显示控制，最终在LED显示屏上实现显示；所述存储器模块用于存储FPGA内部配置数据、应用程序代码、数据存储。该装置采用单片FPGA内部构建一个软核CPU，加上相应的外设，实现LED显示屏的控制，具有成本低、开发周期短、通用性强、硬件系统完全可定制、FPGA芯片生命周期长等优点。
文档编号G09G3/32GK202502713SQ20122001323
公开日2012年10月24日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者林主峰, 陈大明 申请人:上海灵信信息科技有限公司