LED全彩屏控制系统中高速数据传输和数据接收部分的设计

摘要

随着科学技术的发展,如今半导体发光二极管的性能达到了更高的水平.半导体发光器件耗电量小且发光效率高,尤其蓝色超高亮LED的出现,使得LED器件的光谱覆盖了全部自然光的范围,其应用也扩展到了制作全彩色大型平板显示系统,并受到广泛关注.用LED器件组成电子显示屏,不但色彩绚丽而且其制作尺寸几乎不受限制,可以达到几十甚至几百平方米以上,可应用于室内外各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等信息,具有较强的广告渲染力和震撼力,美化和丰富了人们的生活环境.传统LED显示系统的控制以单片机为核心,功能较为简单,当需要进行数据处理时,、单片机的处理能力就更显不足,不能满足LED显示屏发展的需要.本文将介绍一种基于CPLD控制平台的LED全彩色显示屏控制系统.论文首先介绍了LED显示技术和系统设计,然后详细介绍了系统的高速数据传输部分和数据接收部分的实现过程.根据数据传输的速率要求和LED屏箱体间的连接特点,本文设计了两种传输方案.第一种,使用HDMP-1022和HDMP-1024专用传输芯片的设计方案；另外一种为采用LVDS技术配合驱动和均衡器来实现传输要求的解决方案.此外,论文还对分控板的系统结构作了详细的介绍,并着重描述了采用CPLD-EPM570完成主控任务的设计过程.经过对整个系统进行软件仿真和硬件实验的结果表明,该设计合理、功能完备,能够完成600Mbps的传输速率,并在分控板的控制下将图像信息在LED灯板上完整地显示,达到了设计的要求.

目录

文摘

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第一章绪论

第二章LED显示技术的发展和基本原理

2.1 LED显示技术的发展历史

2.2 LED显示技术的基本原理

2.2.1灰度扫描的实现

2.2.2信息刷新原理

2.2.3扫描控制电路总体说明

2.2.4彩色显示屏的γ校正

2.2.5显示屏均匀性的改造

2.3 小结

第三章系统总体设计

3.1系统整体描述

3.2主控板设计简介

3.2.1信号采集

3.2.2数据的乒乓存储

3.2.3反γ校正部分

3.2.4主控芯片的功能及器件选择

3.2.5数据整合部分

3.3数据传输部分

3.3.1传输系统的整体要求

3.3.2使用HDMP-1022和HDMP-1024的设计方案

3.3.3使用LVDS解决方案的设计

3.3.4两种方案的特点

3.4数据接收部分(分控板)

3.4.1分控板结构

3.4.2主要技术参数

3.5 小结

第四章系统硬件电路设计

4.1可编程逻辑器件

4.1.1概述

4.1.2 CPLD器件

4.1.3 FPGA器件

4.1.4 MAXⅡ系列芯片的特点

4.2 LVDS技术及其特点

4.2.1 LVDS技术及其发展

4.2.2 LVDS技术的特点

4.2.3 LVDS信号在PCB上的要求

4.2.4总线LVDS(BLVDS)

4.3 CAD设计软件

4.3.1 Protel

4.3.2 PADS

4.4数据传输系统的硬件电路实现

4.4.1 HDMP-1022和HDMP-1024

4.4.2使用LVDS解决方案的设计

4.5分控板的硬件电路设计

4.5.1IDT71V416S10

4.5.2硬件电路实现

4.6 小结

第五章控制系统调试

5.1硬件描述语言HDL(Hardware Describe Language)

5.1.1 VHDL简介

5.1.2 Verilog HDL简介

5.1.3 VHDL与Verilog DHL的比较

5.2 EDA软件及应用

5.2.1概述

5.2.2常用的EDA软件

5.2.3自顶向下的设计方法

5.3分控板中CPLD的设计

5.3.1接收信号的标准

5.3.2乒乓控制信号和写地址产生

5.3.3读地址产生

5.3.4数据选择和上屏控制信号

5.3.5系统完整结构

5.3.6 CPLD调试结果

5.4小结

第六章总结和展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢