ARM系统在LED显示屏中的应用

1目录一、设计要求.................................................................................................................................1二、设计的作用目的.....................................................................................................................1三、设计方案.................................................................................................................................13.1方案一：基于51单片机的控制......................................................................................23.2方案二：基于ARM和CPLD的控制.............................................................................23.3方案三：基于ARM7的控制...........................................................................................3四、系统硬件设计.........................................................................................................................44.1电源模块的设计................................................................................................................45.2串行通信模块的设计........................................................................................................65.3LED显示模块的设计.......................................................................................................75.4ARM显示模块的设计......................................................................................................76、系统软件的设计.....................................................................................................................106.1软件的控制流程分析......................................................................................................106.1.1通信数据帧格式...........................................................................................................106.1.2通信实例分析.......................................................................................................126.2ARM主程序的设计........................................................................................................136.2.1主程序的简要分析...............................................................................................136.2.2主程序流程图.......................................................................................................136.3中断子程序的设计.........................................................................................................146.3.1中断子程序的简要分析.......................................................................................146.3.2中断子程序流程.................................................................................................157、系统的调试与仿真.................................................................................................................168、心得体会.................................................................................................................................179、参考文献.................................................................................................................................1810、致谢.......................................................................................................................................18ARM系统在LED显示屏中的应用1ARM系统在LED显示屏中的应用随着科技的快速发展，LED显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一,LED显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛地应用。它可以实时显示或循环播放文字、图形和图像信息，具有显示方式丰富、观赏性强、显示内容修改方便、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点，被广泛应用于商业广告、体育比赛、交通信息报导等诸多领域.LED显示屏的核心技术主要集中在控制器中。目前，大部分异步显示屏采用的是8位或16位的微控制器，由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以在要求显示较多像素、显示内容帧频较高、动态显示效果复杂的情况下得到良好的动态视觉效果。针对以上情况，本课程设计开发了一种全新的，由32位高性能ARM微处理器组成的LED显示屏控制系统，就控制平台、硬件结构和软件开发实现给出了驱动部分和控制部分的详细分析与设计。一、设计要求本课程设计开发了一种全新的，由32位高性能ARM微处理器组成的LED显示屏控制系统，就控制平台、硬件结构和软件开发实现给出了驱动部分和控制部分的详细分析与设计。二、设计的作用目的在现代信息化社会的高速发展过程中，随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。专家预言，半导体照明产业将是21世纪最大、最活跃的高科技产业之一，在经济竞争及国家安全方面具有极其重要的意义。该论文采用基于嵌入式实时操作系统的ARM微处理器技术，设计了一种全彩LED显示屏控制系统。三、设计方案对于这个课题的设计方案有很多，基于这次设计要求共提出三个方案，对它们的优缺ARM系统在LED显示屏中的应用2点进行比较，从中选出最优方案。3.1方案一：基于51单片机的控制一般来说，对于小屏幕的LED显示屏的控制都是采用51系列单片机作为主控芯片。通常的解决方案是这样：图1单片机对LED的控制显示示意图该解决方案的控制流程如下：首先由单片机发出要在LED显示屏上显示的文字数据信息以及相应的控制信息到总线驱动器。总线驱动器本身并不对上位机发过来的信号进行任何的改变，只是将这些信号传递到下一级，并对其提供足够的驱动电流。然后总线驱动器对传过来的驱动信号分两路，一路传到行驱动电路，一路传到列驱动电路，在常见的显示驱动电路设计中,列控制一般采用串入并带锁存的移位寄存器如74HC595,将数据打入锁存器中,使寄存器各引脚呈现与锁存器相同的状态来选中需要点亮的列。行控制一般采用译码器电路如4/16译码器74HC154,控制信号经译码后选中需要点亮的行。当行、列驱动信号分别加载到LED点阵上时，就可将要显示的信息在LED屏上显示出来。该方案的优点主要有：该方案结构简单，使用的器件常见且便宜，设计成本低廉；编程简单，调试方便。缺点主要有：硬件结构设计需要较多的控制信号线，占用单片机较多端口，从而造成端口资源的浪费；且该方案一般只能用于简单的文字和数字的显示，不能用于视频的显示。3.2方案二：基于ARM和CPLD的控制对与大屏幕的显示，由于大型LED屏幕的点阵规模极其庞大，所以采用低端单片机控制，用移位寄存器来实现数据的串行转并行的方法远不能满足需求。目前一般采用的方案单片机总线驱动器列驱动电路LED点阵行驱动电路ARM系统在LED显示屏中的应用3是基于ARM的控制和基于CPLD的驱动的模式。基于这种方式的控制系统能很好的满足设计要求，如图2所示。图2系统原理图该方案的基本原理如下：该系统主要由三部分组成：PC机，显示控制电路和LED显示屏构成，PC机在控制中作为上位机，用于对下位机的控制和管理。系统的重点是显示控制电路，ARM和CPLD是显示控制电路的核心部分，共同完成数据的转换，控制信号的发送产生以及对LED显示屏的动态扫描控制，其中数据转换信号控制部分采用ARM实现，而LED显示屏的扫描驱动电路采用CPLD来完成。上位机与下位机之间的通信采用标准的RS232或RS485计算机数据串行通讯方式。LED显示屏在显示控制电路的作用下，主要完成以下功能:按照上位机设定的显示效果显示图像和文字。该方案的优点有：用可编程逻辑器件来完成电路功能，不仅能够满足LED大屏幕系统高速图像数据传输对速度的要求，改善了电路性能，而且增加了电路设计的灵活性，设计中可以根据实际应用的需求灵活修改相应硬件描述语言程序，而不需要修改电路硬件设计，缩短了设计周期，降低了成本。同时，采用基于ARM核的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，可以支持更大可视区域的稳定显示，可以存储更多的显示内容。该系统不仅能显示文字信息，而且也能完美支持视频的显