基于ARM的LED显示屏设计及显示效果的算法研究

摘要

LED显示屏作为新一代信息传播媒体工具，主要是因为它具有以下几个优点：使用寿命长、功耗较低、亮度比较高、可视角度大、可视距离远等。如今LED显示屏应用十分广泛，比如证券交易、金融、车站、体育场馆、道路交通、机场航班、调度指挥中心、商场、广告媒体、邮政、演出、展览会等各种公共场所。与如今LCD相比，LED显示屏具有低成本、高亮度且可以用标准单元板拼接成现场需要的LED屏幕尺寸。随着科技的发展，LED材料技术和工艺手段也在逐步提升，凭借其突出的优势，LED显示屏成为信息显示的主流产品之一[1]。本文主要讨论基于ARM的LED显示屏系统的设计及显示效果算法的研究。
　　在LED显示屏系统设计中，控制卡设计是整个系统技术的核心。传统的LED显示屏都是基于高性能8/16位单片机，采用的是8051内核，系统主频较低，对数据存储和处理是通过扩展外部flash，不适合大屏幕的设计；采用ARM/FPGA作为微处理器时，虽然克服了单片机的缺点，但是成本也是明显提高。基于此，在分析前人研究的基础上，本课题基于ARM Cortex-M3内核的STM32芯片作为LED显示屏的微处理器，既克服了单片机的性能缺陷和ARM/FPGA芯片高成本，同时又满足LED显示屏的性能要求。论文主要内容如下：
　　1、深入分析LED显示屏工作原理及整体架构，给出基于STM32的LED显示屏系统的设计方案，完成了系统原理图和PCB板的设计、电路板的制作与调试等。
　　2、通过对双色LED显示屏的数据进行组织，得出了数据和存储地址之间的对应关系，数据组织原理同样也适用LED大屏幕，因为通过LED显示屏单元板可以拼接LED大屏幕。
　　3、通过对LED显示屏的数据组织的分析，得出一套比较通用的显示效果的算法，为后续更深入研究LED显示屏或者是想研究LED显示屏的人员提供参考。
　　4、通过分析LED显示屏对ASCⅡ码和汉字的显示原理，设计一种算法，可以一次性输出ASCⅡ码中的所有字符和汉字字库中的所有内容，并以数组的形式保存，方便程序修改和调用，为LED显示屏在字符和汉字显示方面提供参考。
　　由于本设计采用高性能、低价位、低功耗的STM32作为微处理器，使得LED显示屏系统具有相当好的应用前景。经过安装测试后，系统的各项指标均达到了设计要求，整个设计已经在西南交通大学峨眉校区得到实践并运用。