基于ARM和FPGA的LED智能玻璃显示系统研究

摘要

随着科学技术的发展，LED显示凭借着自身的优势广泛应用在各个场所，成为信息传播、广告宣传最为常见的显示媒体。LED智能玻璃显示屏作为新型的显示材料出现在人们眼前，其不仅具有传统LED的显示特性，还拥有建筑特性。我国LED智能玻璃的显示技术正处于研究阶段。
　　本文是在对LED智能玻璃以及LED显示技术研究的基础上，设计了一种全彩色LED智能玻璃显示方案，开发了一种基于ARM和FPGA的LED智能玻璃显示系统。显示系统主要由五部分组成:视频生成系统、坐标映射系统、MCU控制器、传输系统、驱动系统。视频生成系统主要是根据要显示LED智能玻璃的分辨率来制作与其对应分辨率的视频，并将该视频源通过DVI线输入到MCU控制器中。坐标映射系统用来绘制扫描方式，扫描方式的作用是根据所需要的视频分辨率建立一个二维坐标空间，配置每个像素点的端口坐标，扫描方式的改变则对应着像素点的坐标变换。MCU控制器通过DVI线接收视频生成系统提供的的视频源，经过DVI解码电路将视频源信号解码为R、G、B像素数据，并将其送入视频处理单元进行处理，对视频处理单元中FPGA芯片的内部功能以模块化的方式进行了设计，完成了如下功能:视频源的截取、SRAM的写地址产生、读写SRAM的控制、伽马反校正的实现、数据接口转换的控制。ARM通过USB接口接收坐标映射系统绘制的LED扫描方式，来控制FPGA外部SRAM存储器的数据读取。传输系统将接收MCU控制器处理后的视频数据，并传送给驱动系统。最终由驱动系统驱动LED智能玻璃显示。
　　本文阐述了设计过程中的图像分割原理，“乒乓操作”原理，灰度级控制原理，驱动原理等，对系统中各个模块进行了设计，并对每个模块进行了仿真测试，最终在仿真的基础上完成了系统调试和开发。实现了LED智能玻璃显示屏远距离实时显示上位机视频图像。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 LED显示屏的发展现状

1．2．1 我国LED显示屏的发展历史

1．2．2 LED智能玻璃的简介

1．3 LED显示系统研究现状

1．3．1 LED显示系统的简介

1．3．2 LED智能玻璃显示系统的简介

1．4 课题的来源以及本文主要研究内容

第2章 LED智能玻璃显示系统总体设计

2．1 显示系统的总体设计方案

2．1．1 设计目标

2．1．2 显示系统的系统构成

2．1．3 灰度级控制原理及方案

2．2 LED的结构和发光原理

2．3 显示系统IC的选用

第3章 MCU控制器设计

3．1 MCU控制器的电路设计

3．2 DVI解码器单元设计

3．2．1 数字视频接口(DVI)

3．2．2 DVI解码芯片

3．3 视频处理单元原理框图

3．4 FPGA控制器的总体模块

3．5 FPGA控制器的设计及仿真分析

3．5．1 双口RAM模块设计

3．5．2 写地址发生器模块

3．5．3 读地址发生器模块

3．5．4 读／写SRAM控制器模块

3．5．5 γ反校正模块的实现

3．5．6 数据接口转换模块

3．6 ARM控制器的设计

3．6．1 串行通信的设计

3．6．2 串行FLASH的设计

3．6．3 与FPGA通信的设计

第4章 坐标映射系统设计

4．1 扫描方式的设计

4．1．1 图像的分割原理

4．1．2 扫描方式设计原理及数据的读取

4．2 坐标映射系统串口通信程序的设计

4．2．1 串口通信协议

4．2．2 功能实现

4．2．3 串口的设置

第5章 LED智能玻璃显示系统测试结果与分析

5．1 MCU控制器的测试结果

5．2 传输系统的测试结果

5．3 驱动系统的测试结果

5．4 坐标映射系统的测试结果

5．5 LED智能玻璃显示系统的测试结果

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介