基于NiosⅡ软核的LED显示屏控制系统的设计

摘要

LED屏是集微电子技术、光电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示系统。它以其适用范围广、寿命长、工作性能稳定、功耗低、亮度高等特点，在短短的十几年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。产品应用涉及金融证券、体育、机场、铁路、车站、公路交通、商业广告、邮电电信、电子景观以及近几年发展起来的车载电子信息显示屏等等诸多领域。 目前的LED屏控制系统普遍采用单片机+FPGA的组合形式来实现，此种设计不便于产品升级和技术更新。针对这种情况，本文提出一种基于嵌入式NiosⅡ软核的设计思想，将硬件设计软件化，主要功能集中在一片FPGA上来实现，在SOPC Builder内根据需要来配置CPU，设计非常灵活，免去了修改硬件电路的麻烦，从而缩短了开发周期，降低了成本。 本系统主要由显示屏、控制板和PC上位机组成，控制板主芯片采用Altera公司Cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片，图文数据由上位机通过串口发送给控制板，经处理后送屏显示。 本文首先介绍了LED屏的构成和发展状况以及本次设计用到的EDA、SOPC和NiosⅡ处理器技术，然后详细介绍了基于NiosⅡ软核的LED屏控制系统的软硬件设计过程，硬件部分主要包括通信电路、存储电路、驱动信号等的设计，软件设计部分分为上位机和下位机两部分，通过编程来完成信息编辑系统和数据存储、送显等功能。 利用NiosⅡ设计实现LED屏控制系统具有成本低、开发周期短、软硬件升级方便、控制性能好等特点，优势十分明显。基于NiosⅡ的LED屏控制系统的研究开发，必然推动LED显示系统的进一步发展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1LED屏的构成

1.2LED屏的分类

1.3LED屏现状及发展趋势

1.4论文的研究意义

1.5论文的主要工作

第二章 NiosⅡ技术介绍

2.1EDA技术简介

2.2SOPC技术简介

2.3NiosⅡ软核处理器简介

2.3.1NiosⅡ处理器结构及外围设备

2.3.2Avalon总线简介

2.3.3Avalon总线传输

2.4NiosⅡ嵌入式SOPC系统开发流程

2.4.1QuartusⅡ开发平台简介

2.4.2SOPC Builder开发平台简介

2.4.3软件开发环境NiosⅡIDE简介

2.4.4开发流程

2.5本章小结

第三章 系统技术方案

3.1LED屏控系统的基本构成

3.2芯片选择

3.2.1FPGA选择

3.2.2存储器上的选择

3.3Cyclone系列介绍

3.4基于NiosⅡ的LED显示系统框架图

3.5本章小结

第四章 基于NiosⅡ处理器的LED屏硬件设计

4.1基于NiosⅡ处理器的LED屏各部分的硬件的实现

4.1.1电源电路

4.1.2通信电路

4.1.3存储器电路

4.1.4EP1C6Q240C8电路

4.1.5LED屏驱动电路

4.2SOPC Builder中构建硬件逻辑

4.3本章小结

第五章 软件实现

5.1基于NiosⅡIDE的软件实现

5.1.1软件设计过程

5.1.2Nios C主程序开发流程

5.2基于Visual Basic6.0的上位机编辑界面

5.2.1Visual Basic6.0简介

5.2.2VB中串行通信组件介绍

5.2.3字模数据提取

5.2.4编辑界面

5.3本章小结

第六章 本文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢