一种LED照明系统的主控制器及其在PCB上的布局设计的制作方法

本发明涉及照明控制系统技术领域，特别涉及一种LED照明系统的主控制器及其在PCB上的布局设计。

背景技术：

城市的灯光照明在国内已经遍地开花，建筑、景观通过灯光的艺术照明设计，来表达建筑或景观在夜间要给人们传递的情感、或者是品牌定位、广告宣传，不同的光色、不同的照明设计表现，都体现建筑、业主单位、或者政府单位的一种形象定位；其源于设计师对于美学的把控，一方面了解建筑美，一方面熟知灯光美，擅长运用灯光来展示建筑美与景观美，展现其在夜间的质感和白天情况下日光所无法塑造的美，但是这些美的塑造都离不开现代灯光技术的发展与进步，同时也对LED照明系统提出了更高的要求，现有的LED照明系统大多只能将视频投射到显示器类型的LED上，其性能已经不能满足当前的用户需求。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种LED照明系统的主控制器以解决上述问题，同时本发明还提供了该LED照明系统的主控制器在PCB上的布局设计。

其技术方案是这样的：一种LED照明系统的主控制器，其特征在于：包括控制器，还包括与所述控制器电控连接的：

解码芯片，用于对输入的视频的编码进行解码，输出视频图像数据；

SRAM存储器，用于存储所述解码芯片输入的视频图像数据；

网卡芯片，用于传输视频图像数据；

网络变压器，用于信号电平耦合和隔离外部干扰，实现阻抗匹配；

视频信号经所述解码芯片解码后输入到所述控制器中，所述控制器中将视频中的视频图像数据存储到所述SRAM存储器中，同时读取存储在所述SRAM存储器中的视频图像数据，并通过所述网卡芯片转发视频图像数据，所述网卡芯片将视频图像数据以差分信号的方式发送给网络变压器，经所述网络变压器输出到LED照明系统的分控制器。

进一步的，所述解码芯片采用AD9882，所述控制器为FPGA，其采用美国XILINX公司的SPATAN6系列芯片；所述网卡芯片采用RTL-8208C，所述网卡芯片采用的是RMII百兆网卡协议，所述网络变压器采用PM4G。

进一步的，所述解码芯片通过PC104端口与所述控制器相连接，所述解码芯片通过DVI接口输入视频；

进一步的，所述控制器采用50MHZ的晶振，所述50MHZ的晶振通过所述控制器分配给所述网卡芯片25MHZ的晶振使得所述控制器与所述网卡芯片的时钟同步。

进一步的，所述SRAM存储器包括第一SRAM存储器、第二SRAM存储器和第三SRAM存储器，所述第一SRAM存储器、所述第二SRAM存储器和所述第三SRAM存储器分别包括两片SRAM，用于进行乒乓操作，使得所述SRAM存储器在存储数据的同时能够同步读取数据。

进一步的，所述主控制器还连接有EEPROM储存器，用于数据备份，所述主控制器还连接有FLASH存储器，用于对所述控制器进行初始化配置，初始化配置方式采用SPI模式。

进一步的，所述控制器连接有按键和LED灯，用于通过LED的亮灭判断主控制器工作状态。

进一步的，所述控制器连接有四个test引脚，用于主控制器的后续升级。

进一步的，所述控制器连接有JTAG下载器接口，用于对所述控制器进行编程。

进一步的，所述PC104接口接入所述控制器内部65MHZ的时钟线，全局复位信号线接入全局时钟IO口。

一种上述的主控制器在PCB上的布局设计，其特征在于：所述LED照明系统的解码芯片、PC104端口、控制器、网卡芯片、网络变压器集成在一块PCB电路板上，在所述PCB电路板上，所述PC104端口与所述控制器相连接的每个引脚到达所述控制器的对应引脚的距离相等。

进一步的，所述PC104端口与控制器相连接的引脚包括RGB的24个数据引脚,水平同步信号hsyn的引脚,垂直同步信号vsyn的引脚,数据有效信号DE的引脚，同步时钟信号dclk的引脚，其中红色R对应的8个数据引脚对应的控制器的引脚位号为E6、E7、E8、D8、B8、C12、F12、G11，绿色G对应的8个数据引脚对应的控制器的引脚位号为C13、A14、B14、A15、C14、A16、B16、C15，蓝色B对应的8个数据引脚对应的控制器的引脚位号为D12、E12、D14、E13、B4、A4、C5、A5，水平同步信号hsyn对应的控制器的引脚位号为C10，垂直同步信号vsyn对应的控制器的引脚位号为D11，同步时钟信号dclk对应的控制器的引脚位号为E11，数据有效信号DE对控制器的引脚位号为D9。

本发明的LED照明系统的主控制器，视频信号通过DVI接口进入解码芯片后，解码芯片通过PC104总线并行发送视频图像数据给控制器，而后控制器利用50兆晶振对接收到的图像数据进行存储，同时读取存储在SRAM存储器中的视频图像数据，并通过网卡芯片转发视频图像数据，网卡芯片将视频图像数据以差分信号的方式发送给网络变压器，经网络变压器输出到LED照明系统的分控制器，网络变压器用于防止静电等误操作烧坏网卡芯片；利用DVI线将电脑相连接，即可将电脑上的视频输出转为可抓取，可解读，可调整的颜色数据，而后通过分控制器对应到LED灯具上，也就是说该LED照明系统的主控制器可见视频信号输出到任意非显示器类型的LED上，可为一个像素点，也可为任意个像素点，甚至可以为任意曲面屏幕、异型结构体上，使得灯具使用范围从LED显示屏扩大到任意形状的大厦内外墙上，性能优异，应用场景广泛。

本发明的LED照明系统的主控制器在PCB上的布局设计中，将LED照明系统的解码芯片、PC104端口、控制器、网卡芯片、网络变压器集成在一块PCB电路板上，在PCB电路板上，PC104端口与控制器相连接的每个引脚到达所制器的对应引脚的距离相等，可以解决因为解码芯片的采样信号输出并行27bit数据到控制器时序不同步，有3ns-5ns的时间误差，导致时序不稳定，从而造成存储的视频数据闪动的问题，保证线路损耗和传输时间互相同步，保证高速信号同步。

附图说明

图1为本发明的LED照明系统的主控制器的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

见图1，本发明的一种LED照明系统的主控制器，包括控制器1，控制器1为FPGA，其采用美国XILINX公司的SPATAN6系列芯片，还包括与控制器1电控连接的：

解码芯片2，解码芯片2采用AD9882，解码芯片2通过PC104端口3与控制器1相连接，解码芯片2通过DVI接口输入视频，用于对输入的视频的编码进行解码，输出视频图像数据；

SRAM存储器4，用于存储解码芯片2输入的视频图像数据；

网卡芯片5，网卡芯片5采用RTL-8208C，网卡芯片5采用的是RMII百兆网卡协议，用于传输视频图像数据；

网络变压器6，网络变压器6采用PM4G，用于信号电平耦合和隔离外部干扰，实现阻抗匹配；

视频信号经解码芯片2解码后输入到控制器1中，控制器1中将视频中的视频图像数据存储到SRAM存储器4中，同时读取存储在SRAM存储器4中的视频图像数据，并通过网卡芯片5转发视频图像数据，网卡芯片5将视频图像数据以差分信号的方式发送给网络变压器6，经网络变压器6输出到LED照明系统的分控制器。

具体的，SRAM存储器4包括第一SRAM存储器、第二SRAM存储器和第三SRAM存储器，第一SRAM存储器、第二SRAM存储器和第三SRAM存储器分别包括两片SRAM，用于进行乒乓操作，使得SRAM存储器4在存储数据的同时能够同步读取数据，两片SRAM存储器乒乓切换时间小于20纳秒，严格保证视频实时播放。

具体的，控制器1采用50MHZ的晶振7，50MHZ的晶振7通过控制器1分配给网卡芯片25MHZ的晶振8使得控制器1与网卡芯片5的时钟同步,控制控制器1、网卡芯片5和SRAM存储器4任意两者间的时间误差，避免控制器1、网卡芯片5使用两个不同的晶振导致存在相位差出现不稳定状态，保证了晶振稳定输出。

具体的，主控制器还连接有EEPROM储存器14，用于数据备份，主控制器还连接有FLASH存储器9，用于对控制器1进行初始化配置，初始化配置方式采用SPI模式。

具体的，控制器1连接有按键10和LED灯11，用于通过LED的亮灭判断主控制器工作状态。

具体的，控制器1连接有四个test引脚12，用于主控制器的后续升级。

具体的，控制器1连接有JTAG下载器接口13，用于对控制器1进行编程。

具体的，PC104接口3接入控制器1内部65MHZ的时钟线，全局复位信号线接入全局时钟IO口。

另外，本发明的LED照明系统的主控制器通过供电模块15供电。

本发明的LED照明系统的主控制器，视频信号通过DVI接口进入解码芯片后，解码芯片通过PC104总线并行发送视频图像数据给控制器，而后控制器利用50兆晶振对接收到的图像数据进行存储，同时读取存储在SRAM存储器中的视频图像数据，并通过网卡芯片转发视频图像数据，网卡芯片将视频图像数据以差分信号的方式发送给网络变压器，经网络变压器输出到LED照明系统的分控制器，网络变压器用于防止静电等误操作烧坏网卡芯片；利用DVI线将电脑相连接，即可将电脑上的视频输出转为可抓取，可解读，可调整的颜色数据，而后通过分控制器对应到LED灯具上，也就是说该LED照明系统的主控制器可见视频信号输出到任意非显示器类型的LED上，可为一个像素点，也可为任意个像素点，甚至可以为任意曲面屏幕、异型结构体上，使得灯具使用范围从LED显示屏扩大到任意形状的大厦内外墙上，性能优异，应用场景广泛。

本发明的LED照明系统的主控制器在PCB上的布局设计中，将LED照明系统的解码芯片、PC104端口、控制器、网卡芯片、网络变压器集成在一块PCB电路板上，在PCB电路板上，PC104端口与控制器相连接的每个引脚到达所制器的对应引脚的距离相等，可以解决因为解码芯片的采样信号输出并行27bit数据到控制器时序不同步，有3-5ns的时间误差，导致时序不稳定，从而造成存储的视频数据闪动的问题，保证线路损耗和传输时间互相同步，保证高速信号同步。

其中，PC104端口与控制器相连接的引脚包括RGB的24个数据引脚,水平同步信号hsyn的引脚,垂直同步信号vsyn的引脚,数据有效信号DE的引脚，同步时钟信号dclk的引脚，其中红色R对应的8个数据引脚对应的控制器的引脚位号为E6、E7、E8、D8、B8、C12、F12、G11，绿色G对应的8个数据引脚对应的控制器的引脚位号为C13、A14、B14、A15、C14、A16、B16、C15，蓝色B对应的8个数据引脚对应的控制器的引脚位号为D12、E12、D14、E13、B4、A4、C5、A5，水平同步信号hsyn对应的控制器的引脚位号为C10，垂直同步信号vsyn对应的控制器的引脚位号为D11，同步时钟信号dclk对应的控制器的引脚位号为E11，数据有效信号DE对控制器的引脚位号为D9。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。