第一篇：LED大屏幕系統(tǒng)遷移合同

LED大屏幕系統(tǒng)遷移合同

委托方（甲方）：

項目聯(lián)系人：電話：

承接方（乙方）：

項目聯(lián)系人：電話：

為了工作需要，決定將甲方原有的LED大屏幕系統(tǒng)搬遷到甲方的新辦公場所（室內(nèi)），決定由乙方承接LED大屏幕系統(tǒng)的拆卸、搬遷與重新安裝調(diào)試。經(jīng)雙方協(xié)調(diào)達成如下協(xié)議：

一、LED大屏幕系統(tǒng)涉及內(nèi)容：

1、LED大屏幕及控制器；

2、控制與播放用的電腦及顯示器，電腦中含專用顯卡、多媒體卡及對應的系統(tǒng)和應用軟件；

3、信號傳輸及控制線路，包括RGB信號、VGA信號、音視頻、矩陣切換、交換排線等；

4、乙方負責購置新辦公場所安裝所需要的鋼結(jié)構(gòu)支架以及固定裝置；

二、大屏幕的搬遷方案：

LED大屏幕系統(tǒng)整套設施整體搬遷，大屏幕沿用以前的設計方案，不更改線路，確保搬遷前后性能參數(shù)不變，對于已損壞的LED模塊和單元板另作維修項目處理；大屏幕以標準化、模塊化搭積木式安裝，固定部件及附件重新采購，科學設計，確保平穩(wěn)牢固；信號傳輸及控制線路，暗線埋設的則無法起用，搬遷拆卸中少數(shù)損傷損壞也難免的，一律進行更新重做；系統(tǒng)布線要求規(guī)范整齊，標示明確。施工日期為2011年_____月日到月日。

三、雙方協(xié)調(diào)工作

甲乙雙方應指定項目協(xié)調(diào)實施負責人，甲方負責搬遷前的開機展示查驗系統(tǒng)運行狀態(tài)，在搬遷拆卸中甲方應給以協(xié)助并說明原安裝布線情況；安裝調(diào)試設備時，甲方應給以協(xié)助，配合施工；乙方負責拆卸并搬運至甲方指定位置后重新安裝調(diào)試，并確保正常使用；甲方負責乙方安裝以及布線所必備的硬件條件，期間，協(xié)助乙方辦理好相關移交及驗收手續(xù)。

四、費用及付款方式

工程技術及施工費用為人民幣大寫（元）

搬遷過程中發(fā)生的其他費用由乙方負責，系統(tǒng)驗收合格后，工程技術、材料以及施工費用由甲方一次性付給乙方。

本合同簽字生效。一式兩份，甲乙雙方各持一份。

甲方簽章：乙方簽章：

代表簽字：代表簽字：

2011年月日

第二篇：LED大屏幕合作協(xié)議

LED大屏幕合作協(xié)議

甲方：錫林郭勒元和建國飯店地址：內(nèi)蒙古錫林浩特市南京路6號乙方：呼和浩特市斯浩公關策劃有限公司地址：內(nèi)蒙古呼和浩特市新華東街萬達廣場C幢2004號

甲乙雙方本著互利互惠、共同發(fā)展的原則，經(jīng)過友好協(xié)商，決定充分利用雙方各自的優(yōu)勢，資源互補，在中國酒店經(jīng)營管理及加盟的項目上進行合作。特訂立本協(xié)議。

第一條開發(fā)項目和范圍

1.按甲方要求乙方加入錫林郭勒元和建國酒店二樓宴會廳p6LED全彩屏制作與合作經(jīng)營項目。

2.乙方按甲方要求在錫林郭勒元和建國酒店二樓宴會廳制作p6型號LED全彩屏，約4米*9米，價值約為人民幣50萬元整，附屬設備為舞臺、燈光、音響設備、婚慶道具等，所有設備總價為約80萬元人民幣。

3.p6型LED彩色屏自合同簽訂之日起，施工期限大約為28天。

4.甲方需由專人配合乙方進行p6LED彩色屏的施工與調(diào)試，并提供設備的安裝與測試場地。

5.甲方應按約定為乙方提供相關配套設施和經(jīng)營條件，保障乙方正常經(jīng)營。

6.甲方應為乙方提供存放附屬設備的庫房，保證所有設備的安全。

7.此p6型LED彩色屏所有權為乙方所有。

第二條合作期限

自2011年11月1日起，至2016年10月31日止。

合作周期為5年。

第三條合作方式

1．乙方承擔安裝p6LED全彩屏項目制作費用。

2．乙方對外洽談項目，以甲方的名義進行，乙方無權利代表甲方簽署任

何有法律責任的文件。

第四條利潤分配

1．利潤定義：p6LED全彩屏使用收入

2．分配方式：自設備調(diào)試完成運營開始的三年內(nèi)，甲方按純利潤的20%收取費用，乙方按純利潤的80%收取費用。滿三年后，甲方按純利

潤的40%收取費用，乙方按純利潤的60%收取費用。合同期內(nèi)，乙方

在甲方宴會廳舉行的所有禮儀活動，甲方均可獲得純利潤的20%。

（合作期間，所有LED維護費用均由乙方承擔）

3.p6LED全彩屏其產(chǎn)生的電費由甲方承擔，合同履行其間，技術與工作人員由乙方提供。

4.自合同簽訂之日起，甲方酒店宴會廳召開所有宴會廳相關活動均由乙方承接（例會議，婚慶，商務）。

5.p6型LED全彩屏每次使用定價為：

婚禮宴會：4000元人民幣

商業(yè)活動、會議：5000元人民幣

6，財務結(jié)算日期為每月月底結(jié)算。

7.財務透明化，甲方對乙方賬目具有檢查，核算的權利。

第五條免責

如因第三方原因或不可抗拒因素（如洪水、地震、戰(zhàn)爭等），導致項

目終止，甲乙雙方不負法律責任。

第六條違約責任

1.非乙方指定的專業(yè)人員，非相關人員禁止操作LED，如因違反此條約造成的損失由甲方承擔

2.甲乙雙方各自承擔合作任務，若任何一方違約而給對方造成經(jīng)濟損失或名義損害，違約方承擔全部賠償責任。

3.顯示屏使用中由于甲方使用不當造成的問題及意外情況造成的損

失，乙方可協(xié)助甲方進行解決，但有關費用由甲方承擔。

第七條終止通告

1.任何一方都有權終止本協(xié)議，不需陳述理由，但應該在提前60個工

作日通知對方。

2.合同期滿后，如合作愉快，甲乙雙方有優(yōu)先續(xù)簽合作合同權利，如

合作不愉快，甲方有優(yōu)先購買乙方p6LED全彩屏的權利。

第八條保密條款

有關本次合作，甲乙雙方提供的所有資料只能用于本次業(yè)務，甲乙雙方

應將對方提供的資料視為機密文件。

第九條透明化

具體合作項目進行期間，所有的交流、對話、協(xié)議、成交等均需甲乙雙

方進行或在對方知曉的前提下進行。在另一方不知曉的情況下，任何一方不得單獨對外簽訂任何協(xié)議與達成任何交易。合同期間，甲方保證所有的禮儀活動業(yè)務均由乙方組織完成，如有客戶自行進行活動，必須收取客戶服務費用的。（甲方收取乙方收取）

第十條合作宣傳

乙方為甲方在所有乙方承辦活動現(xiàn)場為甲方提供廣告、宣傳，如：體育場、各大院校文體中心、戶外演出場地、地產(chǎn)（萬達、恒大等）、4S店（奔馳、路虎等）均屬乙方戰(zhàn)略伙伴，所有宣傳費用均由乙方負責。第十一條其他

1.甲方需無條件免費為乙方提供不小于10平方米的辦公場所，使乙方順利開展工作

2.未盡事宜將由本協(xié)議甲乙雙方通過協(xié)商解決。若協(xié)商未果，可向合同簽訂地人民法院起訴

3.本合同未約定的事項，由雙方另行簽訂補充協(xié)議，補充協(xié)議與本合同書具有同等法律效力

第十二條生效

甲乙雙方對本協(xié)議的條款已充分閱讀，完全理解每一條款的真實意思表

示，愿意簽訂并遵守本合同的全部約定。

本協(xié)議一式兩份、甲乙方各持一份，在甲乙方簽字后生效。

甲方：錫林郭勒元和建國飯店

法人簽章：__________

加蓋公章

年月日

法人簽章：________加蓋公章 年月日乙方：呼和浩特市斯浩公關策劃有限公司

第三篇：LED大屏幕培訓學習資料(二)

LED顯示屏,LED大屏幕培訓學習資料（二)

2009-06-13 15:17

做LED顯示屏方案前要明確的問題

1.甲方要求的是單雙色還是全彩

2.甲方要求的是室內(nèi)的還是室外的,關系到防水防塵問題

3.甲方要求的屏的面積是多少,長高的尺寸是多少,顯示規(guī)格是4:3還是16:9

4.甲方要求的屏的安裝方向是向陽的還是背光的,這關系到燈的灰度級及亮度的題

5.甲方要求的屏的觀看距離,因為像素間距不同的最佳視距不一,效果也不同

6.甲方的工程預算有多少,另外結(jié)構(gòu)的成本要占到屏體價格與控制系統(tǒng)價格和的18%--20%.LED顯示屏選擇因素考慮

顯示內(nèi)容要求：以視頻顯示為主，還是文字圖片顯示為主。

使用環(huán)境因素：是室內(nèi)使用，還是半戶外，或者戶外使用。

安裝場地因素：有效視距與實際場地尺寸的關系，安裝場地比較大，視距要求大的地方必須安裝尺寸比較大的顯示屏。

顯示效果要求：像素尺寸與分辨率考慮，面積比較小的顯示屏建議采用高分辨率的規(guī)格。

LED顯示屏方案設計簡單步驟

事先了解清楚客戶所要求的面積，價格方面，使用地點等方面的問題，本案以8M*6M，P10為例。

1.標出所選單元板的尺寸，分辨率，箱體規(guī)格及包裝形式

如：P10 160mm*160mm 16*16 640mm*960mm 4*6包裝

2.算出模組個數(shù)，NL和NH

NL=8/0.16=50≈48 48/4=12

NH=6/0.16=37.5≈36 36/6=6

a 考慮箱體封裝情況（一般是4*6封裝）

b 取能整除包裝形式最接近的模組數(shù)

3.由模組數(shù)算出總面積

S=0.16*48*0.16*36=44.2368平方米

4.算出總像素點

N=16*48*16*36=768*576=442368

5.由長寬的像素點算分別除以256,128,取高斯數(shù),再相乘,得出所需接收系統(tǒng)(接收卡)個數(shù),(每個接收卡最多可以控制256*128個像素點)

注意: a 前三步的主要目的是算總面積

b.后二步的主要目的是算出所需要的接收卡個數(shù)

6.總價=發(fā)送卡+接收卡+顯卡+屏的價格+配件價格

關于LED顯示屏的表面處理種類

1．插燈模組是指DIP封裝的燈將燈腳穿過PCB板，通過焊接將錫灌滿在燈孔內(nèi)，由這種工藝做成的模組就是插燈模組；優(yōu)點是視角大，亮度高，散熱好；缺點是

像素密度小

2．表貼模組表貼也叫做SMT，將SMT封裝的燈通過焊接工藝焊接在PCB板的表面，燈腳不用穿過PCB板，由這種工藝做成的模組叫做表貼模組；優(yōu)點是：視角大,顯示圖象柔和，像素密度大，適合室內(nèi)觀看；缺點是亮度不夠高，燈管自身散熱不夠好

3．亞表貼模組是介于DIP和SMT之間的一種產(chǎn)品，其LED燈的封裝表面和SMT一樣，但是它的正負級引腳和DIP的一樣，生產(chǎn)時也是穿過PCB來焊接的，其優(yōu)點是：亮度高，顯示效果好，缺點是：工藝復雜，維修困難

4．三合一表貼是指將R、G、B三種不同顏色的LED晶片封裝在同一個膠體內(nèi)；優(yōu)點是：生產(chǎn)簡單，顯示效果好，缺點是：分光分色難，成本高

5．三并一表貼是指將R、G、B三種獨立封裝的SMT燈按照一定的間距垂直并列在一起，這樣不但具有三合一所有的各個優(yōu)點，還能解決三合一的各種缺點

第四篇：基于嵌入式的GPRS遠程控制的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的研究(精)

武漢工業(yè)學院 碩士學位論文

基于嵌入式的GPRS遠程控制的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的研究 姓名:葛洲 申請學位級別:碩士 專業(yè):機械設計及理論 指導教師:秦實宏 20080601 摘 要

近年來, LED 顯示屏作為一種高科技產(chǎn)品廣泛應用于諸多領域,日益引起 人們的重視。盡管目前 LED 顯示屏的應用范圍越來越廣, 但是在應用中也存在 著諸多不便之處。例如 LED 顯示屏需要現(xiàn)場編程更新數(shù)據(jù)等。本文研究討論了 一種基于 GPRS 無線通信的低成本 LED 文字顯示屏的控制系統(tǒng), 并研究了一種 無線遠程控制的大屏幕顯示系統(tǒng)的軟硬件方案。

文章首先介紹了 LED 顯示屏的工作原理,提出了本顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成, 然后具體闡述系統(tǒng)的硬件和軟件設計過程;介紹了 GPRS 技術,并分析了其在 無線遠程控制大屏幕顯示屏上的應用;接著又分析了嵌入式 CPU ARM的用于 顯示系統(tǒng)的技術情況。這個 32位的 RISC 處理器,負責接收上位機發(fā)送的指令 集并解析指令集、產(chǎn)生字模數(shù)據(jù)和提供顯存相關的操作, 并與 FPGA 通信;FPGA 則用于 LED 顯示屏的掃描驅(qū)動電路設計, 重點介紹了其內(nèi)部的功能模塊;最后 簡要的介紹了繪制 PCB 板時的原則。本文方案實現(xiàn)了大屏幕字符信息的動態(tài)顯 示,是一種具有實際應用價值的遠程可控的 LED 大屏幕顯示系統(tǒng)。

關鍵詞 :大屏幕, LED ,嵌入式, ARM , FPGA , GPRS ,遠程控制

ABSTRACT As a high technology production, LED(Light Emitting Diodedisplay screen attracts more and more people in recent years.With the LED display screen widely used in many fields, there exposed some new problems in the application: for example, it is necessary to program in field to control a LED display screen, etc.In this paper, a method is proposed which can control the low cost LED display screen remotely without in field.The control system had been give one based on GPRS, a wireless communication mode, and an integrated and feasible solution of hardware design.Firstly , the paper introduces the operating Principle of LED display screen and Puts forward originally structure composition.Secondly, the paper explains the hardware and software design process of LED display system.ARM is 32 bits RISC processor.It is responsible for receiving instruction and analyzing it, supporting the operation about display memory, and communicating with FPGA.FPGA is responsible for scanning and driving circuit of LED display.Finally, some keys of drawing PCB are given.The display system realizes the dynamic display of letters and pictures.In word, it is remote control LED screen display system which is worthy of real application.Key words: Lattice Display, LED, Embedded, ARM, FPGA, GPRS, Remote 論文獨創(chuàng)性聲明

本人鄭重聲明:所呈交的學位論文,是本人在導師的指導下,獨立進行研 究工作所取得的成果,除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不含任何其他個 人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得 武漢工業(yè)學院 或其 它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人 或集體均已在文中作了明確的說明并表示謝意。本人完全意識到本聲明的法律 責任和法律后果由本人承擔。

論文作者簽名:

簽字日期: 年 月 日 論文版權使用授權書

本學位論文作者完全了解 武漢工業(yè)學院 有關保留、使用學位論文的規(guī) 定,特授權 武漢工業(yè)學院 可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫 進行檢索,并采用影印、縮印或其他復制手段保存、匯編,以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復本和電子文件。

(保密的學位論文在解密后適用本授權說明 論文作者簽名: 導師簽名: 簽字日期: 年 月 日 簽字日期: 年 月 日 第 1章 緒論 第一章 緒論

1.1 LED顯示技術的發(fā)展歷程簡述

隨著我國的 LED 顯示屏行業(yè)近幾年非常迅速的發(fā)展, 顯示屏的技術方面也 取得了很大的進步,但長久以來顯示屏在接口方面不夠豐富,以串行技術接口 為主,缺少一種低成本多態(tài)接口,甚至是遠程控制方式的接口。為解決這個問 題,經(jīng)過技術方案的論證,本文提出了以下的這種基于 ARM 嵌入式核心的、多種接口復合、以遠程 GPRS 全功能控制為主的大屏幕 LED 顯示屏。

LED 顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏 幕。它是多種技術綜合應用的產(chǎn)品,涉及光電子學、半導體器件、數(shù)字電子電 路、大規(guī)模集成電路、單片機及微機等各個方面,既有硬件又有軟件。LED 顯 示屏是作為廣播、電視、報紙、雜志之后的又一新傳播媒體。由于它具有發(fā)光 效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應能力強等優(yōu) 點,自 20世紀 80年代后期開始,隨著 LED 制造技術的不斷完善,在國外得到 了廣泛的應用。在我國改

革開放之后,特別是進入 90年代國民經(jīng)濟高速增長, 對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強烈, LED 顯示屏的出現(xiàn)正好適應了這一市場 形勢,因而在 LED 顯示屏的設計制造技術與應用水平上都得到了迅速的提高。LED 顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏,到圖像顯示屏,一直到今天的全 彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程。目前 LED 顯示屏根據(jù)使用場所不同,可以分為室 外屏和室內(nèi)屏兩種,其主要區(qū)別是發(fā)光管的發(fā)光亮度不同。而根據(jù)所顯示的內(nèi) 容不同也可以分為圖像屏和文字屏兩種,圖像屏可以顯示圖象以及多媒體,而 文字屏則主要顯示文字,也可以顯示簡單的固定圖像。顯示圖像的多媒體室外 屏是投資巨大(高達數(shù)百萬 的大型高檔設備,主要應用在大型公共場所、形象 工程和一些重要場所。LED 顯示屏的應用涉及到社會經(jīng)濟的許多領域 [2],已經(jīng) 遍及交通、證券、電信、廣告、宣傳等各個方面。

早期研制出的 LED 只能發(fā)紅色的光, 其超的功耗性能, 使其廣泛應用于電 子設備中的指示燈。如今的 LED 各種光束,包括在同一個燈管中加進復合

LED 有很多突出的優(yōu)點:低功耗、壽命長,還有低生產(chǎn)成本和維護成本。其外 其應用比較靈活,可以做成各式各樣的輕薄產(chǎn)品。由于光譜中沒有紫外線和紅 外線,也沒有輻射,屬于典型的綠色照明光源。

在掃描場頻方面:高端的 LED 顯示系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了 120Hz 的掃描頻率, 甚至更高到 180Hz 至 400Hz。越高的場頻將帶來越小的閃爍同時得到越好圖像 質(zhì)量。

在 LED 控制方面,我們只需要對 LED 的一極的電流整定就可以得到豐富 多彩的變化效果。作為城市的夜景照明, LED 顯示技術已經(jīng)得到了廣泛的運用。同時,在制造工藝不斷提升的基礎上, LED 的體積和壽命等性能也能進一步滿 足各種場合的需求。

高性能處理器和 FPGA 得到了廣泛的應用。LED 顯示技術也更加的靈活和 豐富。高性能的 ARM 處理器應用于顯示,可輕松地完成各種顯示特效。這在 以前使用單片機的時代實現(xiàn)起來并不那么容易的。

顯而易見, 隨著信息化社會逐漸深入, LED 顯示屏的應用前景將更為廣闊, 適合于廣域控制、全功能控制要求的大屏幕 LED 顯示屏預計將會有良好的應 用。它可為信息服務領域提供更加豐富靈活的顯示設備, 提供在例如公共交通、多點控制顯示等的綜合服務。

1.2 LED顯示系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況

在高亮度大屏幕視頻顯示技術方面, JumboTron 系統(tǒng)被公認為是世界的領 先者 [3]。JumboTron 的技術特點在于采用了獨特的圖像控制器, 確保了圖像的高 清晰度。目前,全世界有 23個國家在使用 JumboTron 超大屏幕電子顯示屏,總 使用面積已超過 14000平方米。我國 LED 顯示屏的發(fā)展可以說基本上與世界水平同步,國內(nèi)的 LED 顯示屏發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:

1、1990年以前 LED 顯示屏的成長形成時期

一方面,受 LED 材料器件的限制, LED 顯示屏的應用領域沒有廣泛展開。另一方面,顯示屏控制技術基本上是通信控制方式,客觀上影響了顯示效果。

這一時期的 LED 顯示屏在國外應用較廣,國內(nèi)沒有廣泛使用。

2、1990~1995年, LED 顯示屏迅速發(fā)展的時期

進入 90年代后, LED 顯示屏的設計制造技術與應用水平上都得到了迅速 的提高。LED 顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏,到圖像顯示屏,一直到 全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程。無論在器件的性能(超高亮度及藍色發(fā)光燈等 和系統(tǒng)的組成(計算機化的全動態(tài)顯示系統(tǒng) 等方面都取得了長足的進步。

3、1995年以來, LED 顯示屏應用領域更為廣闊 [4]近年在全彩色 LED 顯示屏、高清晰度視頻控制技術、多級群控技術等方面 均有國內(nèi)先進、達到國際水平的技術和產(chǎn)品出現(xiàn)。其中,南京洛普股份有限公 司、北京利亞德股份有限公司等,是專業(yè)從事大型公眾信息顯示屏的企業(yè),產(chǎn) 品己批量出口,在本行業(yè)中獲有較高的知名度 [5]。

目前 LED 電子顯示屏的顯示向更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光均勻 性、更高的可靠性、全色化、多媒體方向發(fā)展,系統(tǒng)的運行,操作與維護也向 集成化、網(wǎng)絡化、智能化方向發(fā)展。二十一世紀的顯示技術將是平板顯示的時 代, LED 顯示屏作為平板顯示的主導產(chǎn)品之一將有更大的發(fā)展。

1、高亮度、全彩化

藍色及綠色超高亮度 LED 產(chǎn)品出現(xiàn)以來,成本逐年快速降低,使 LED 全 彩色顯示屏產(chǎn)品成本下降,推廣速度加快。同時,隨著控制技術的發(fā)展和 LED 顯示屏體穩(wěn)定性的提高,使全彩色 LED 顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達到比 較理想的效果,完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求,而且圖像更清晰、更細膩、更亮麗。

2、標準化、規(guī)范化

材料、技術的成熟及市場價格基本均衡之后, LED 顯示屏的標準化和規(guī)范 化將成為 LED 顯示屏發(fā)展的一個趨勢。近幾年業(yè)內(nèi)的發(fā)展中,幾番價格回落調(diào) 整達到基本均衡后,產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競爭因素,這就 對 LED 顯示屏的標準化和規(guī)范化有了較高的要求。行業(yè)規(guī)范和標準體系的形成, ISO9000系列標準的應用,使 LED 顯示屏行業(yè)的發(fā)展趨于有序 [5]。

3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化

隨著信息化社會的形成,信息領域愈加廣泛, LED 顯示屏的應用前景更為 廣闊。預計大型或超大型 LED 顯示屏為主流產(chǎn)品的局面將會發(fā)生改變, 適合于 服務行業(yè)特點和專業(yè)性要求的小型 LED 顯示屏會有較大提高;面向信息服務領 域的 LED 顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富;部分潛在市場需求和應用領 域?qū)兴黄?如公共交通、停車場、餐飲、醫(yī)院等綜合服務方面的信息顯 示屏需求量將有更大的提高;大批量、小型化的標準系統(tǒng) LED 顯示屏在 LED 顯示屏市場總量中將會占有多數(shù)份額。

1.3本文主要研究的內(nèi)容

毫無疑問, LED 顯示屏的應用數(shù)量會越來越多,而管理和維護這些顯的信 息將會是一項難題。急需一種能多點控制和可移動控制的顯示控制技術出現(xiàn)。本文討論的技術就是一種克服了以下困難的顯示控制方案 [6]。

1、信息管理的問題

顯示屏的內(nèi)容需要即時適時地更新。如果顯示屏跟管理的距離比較遠或者 是在公共交通這種實時移動的顯示設備上,內(nèi)容更新顯然不能通過常規(guī)的,用 下載設備下載到顯示屏中。這時就需要一種可靠的更新方式。本文討論的 GPRS 方式就是一種低成本的傳送方式。顯示屏更新的過程只需要在內(nèi)容提供的服務 器端發(fā)出控制指令,顯示終端就可以依照指令靈活地更改。

這樣不僅能降低管理成本,還能大大地提高 LED 顯示系統(tǒng)的工作效率，2、多點同時發(fā)布信息的問題

當顯示屏需要在不同地點做出相同顯示內(nèi)容的時候,本文討論的這種無線 信息傳輸方案就可以完成傳統(tǒng)的下載方式不可能同時完成的多點同步數(shù)據(jù)更新 的功能。比如在一個體育場里,四周有顯示比分的若干個顯示屏。這時在免布 線的情況下,就可以實現(xiàn)低成本的數(shù)據(jù)同步更新。甚至在不同的城市,也可以 同步實時的顯示服務器發(fā)出的相同的顯示內(nèi)容。

這樣就大大拓展了 LED 顯示系統(tǒng)的應用地域限制,也提高和系統(tǒng)的利用 率。

3、設備維護的問題

可以通過嵌入式控制系統(tǒng)實現(xiàn)設備的簡單智能診斷,從而在服務器端就可 以知道 LED 顯示系統(tǒng)出了什么樣的問題, 要求維修人員檢修。避免了傳統(tǒng)顯示 系統(tǒng),有了故障不會報警,還需要維護人員定期去查看的問題,實現(xiàn)了簡單功 能的無人執(zhí)守顯示系統(tǒng)設備。

因此,針對以上缺憾,本文提出了一種無線遠程控制的大屏幕顯示系統(tǒng)的 軟硬件方案。文章首先介紹了 LED 顯示屏的工作原理, 提出了本顯示系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)組成,然

后具體闡述系統(tǒng)的硬件和軟件設計過程。介紹了 GPRS 技術,并分 析了其在無線遠程控制大屏幕顯示屏上的應用。接著又分析了嵌入式 CPU ARM的用于顯示系統(tǒng)的技術情況。這個 32位的 RISC 處理器,負責接收上位機發(fā)送 的指令集并解析指令集、產(chǎn)生字模數(shù)據(jù)和提供顯存相關的操作,并與 FPGA 通 信。FPGA 則用于 LED 顯示屏的掃描驅(qū)動電路設計,重點介紹了其內(nèi)部的功能 模塊。最后簡要的介紹了繪制 PCB 板時的原則。本文方案實現(xiàn)了文字和圖形的 動態(tài)顯示,是一種具有實際應用價值的遠程可控的 LED 大屏幕顯示系統(tǒng)。

第二章 LED顯示系統(tǒng)相關技術與方案的分析 第二章 LED顯示系統(tǒng)相關技術與方案的分析 2.1 LED顯示的原理及其分析 2.1.1 LED發(fā)光二極管的原理簡介

LED(Light-Emitting Diode是發(fā)光二極管的英文縮寫。羅塞夫在 1923年就發(fā)現(xiàn)了半導體 SiC 中偶然形成的 P-N 結(jié)中的光發(fā)射,但利用半導體的 P-N 結(jié)電致發(fā)光原理制成的發(fā)光二極管只是到了 60年代后期才得以迅速發(fā)展。近年 來,由于半導體的制作和加工工藝逐步成熟和完善,發(fā)光二極管已日益在固體 顯示中占主導地位 , 并且大有替代傳統(tǒng)發(fā)光設備的趨勢。

發(fā)光二極管的核心部分是由 P 型半導體和 N 型半導體組成的晶片, 在 p 型 半導體和 n 型半導體之間有一個過渡層, 稱為 P-N 結(jié)。在某些半導體材料的 PN 結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放 出來,從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN 結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入, 故不發(fā)光。這種利用注入式電流發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管,通稱 LED。當它處于正向工作狀態(tài)時(即兩端加上正向電壓 ,電流從 LED 陽極流 向陰極時,半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強弱與電流 有。

描述 LED 的特性有許多參數(shù),這些參數(shù)之間的關系呈現(xiàn)非線性。因此,用 特性曲線來描述這些關系,在工程應用中更具有使用價值。比如光強特性:發(fā) 光強度與正向電流的關系和正向伏安特性。如圖 2-1和圖 2-2所示。

武漢工業(yè)學院碩士學位論文

圖 2-1 LED二極管光強與正向電流值關系的示意圖 Fig.2-1 the Relation of Intensity and Current about LED Diode

圖 2-2 LED二極管的伏安特性示意圖

Fig.2-2 the Relation of Voltage and Current about LED Diode 現(xiàn)今的 LED 發(fā)光元件通常被封裝成顯示模塊,只需要對 LED 模塊的控制 腳發(fā)電平信號即可對顯示狀態(tài)進行控制。2.1.2 本課題顯示方式的分析

我們的方案要求顯示屏具有高動態(tài)性能, 在實時更新的顯示數(shù)據(jù)的前提下, 提供一套實時顯示的系統(tǒng)。這就要求系統(tǒng)中必須要有高速數(shù)據(jù)處理電路,以防 止在掃描過程中丟失數(shù)據(jù)。所以本方案中 LED 大屏幕顯示的高速數(shù)據(jù)模塊采用 主控處理器與緩沖處理器相結(jié)合方案。FPGA 的驅(qū)動能力比主控的 ARM 芯片要 大,在 I/O點方面也更加豐富,可以實現(xiàn)對行列信號并行控制。

同時,在掃描方式下,可以實現(xiàn)兩幀圖像的雙緩沖技術。在一幀圖像掃描 的同時,即在 FPGA 里緩沖下一幀的信息。

2.2掃描顯示驅(qū)動的原理及其分析

LED 顯示模塊是指通過行列排列組成顯示屏幕。LED 可以有多種的產(chǎn)品 形式, 常見的七段管形式或米子形可顯示英文字母的形式。單管也是一種形式, 甚至還可以按照用戶的要求訂做特定形。本文討論的是一種漢字和圖形常見的 點陣式的 LED 顯示模塊。它的屏幕是由大量的 LED 單管組成陣列形式,如我 們常見的電視機的顯像管一樣的, 以行列掃描的方式顯示圖像。當一屏 LED 點 陣掃描完畢即完成了一幀的圖像的顯示。

點陣屏的刷新顯示原理也有幾種不同的方式:

1、鎖存型

鎖存型指顯示屏上每一個 LED 模塊都由一個對應的鎖存器驅(qū)動, 即行列掃 描驅(qū)動器不 需要 實時 地挨 個對 LED 掃 描 ,每一個 LED 的 亮 度 占 空 比 均 為 100%。這樣做能夠有效地保證 LED 顯示屏的亮度。同時也減少了刷屏對 LED 管的電流沖擊,提高了 LED 管的壽命。但這種方案的動態(tài)顯示性能不高。原因 就在于送顯的信號都要經(jīng)過鎖存器 I/O讀寫。在動畫顯示方面,刷新率就難以 保證很高,影響了顯示屏的亮度和響應速度。但在大型的戶外更新率不高的廣 告顯示屏上,鎖存型系統(tǒng)也有較廣泛的應用。

2、掃描型

掃描型 LED 顯示屏是指顯示屏上一行或者若干行共用一個行驅(qū)動器, 控制 器在列上實時地對 LED 管進行顯示掃描。在這種系統(tǒng)中, 屏幕信息的刷新是靠 驅(qū)動寄存器時分工作實現(xiàn)的。只要屏幕的刷新頻率在 50Hz 以上,人眼就不會 感到閃爍。因為驅(qū)動寄存器的時分工作, 使每一個 LED 的亮度占空比沒有鎖存 型顯示屏的高, 所以導致 LED 亮度降低。為了提高顯示屏亮度往往使 LED 在 超額電流狀態(tài)

下工作。掃描型驅(qū)動電路設計比較簡單、成本低,較多應用于響 應速度要求較高的動態(tài)顯示屏上。

圖 2-3 掃描型驅(qū)動時間與電流的關系示意圖

Fig.2-3 the Relation of Time and Current about Scanning LED Drivers 2.3 基于 GPRS 無線通訊的顯示系統(tǒng)簡介與分析

通常將移動通信被劃分為三個階段。第一個階段是模擬組網(wǎng)的無線網(wǎng)絡, 第二個階段是全數(shù)字組網(wǎng)的無線網(wǎng)絡,技術方案包括 GSM(Global System for Mobile Communication和 CDMA(Code Division Multiple Access等, 第三個階段 則在第二代全數(shù)字網(wǎng)絡成熟后,提出的分組型的移動業(yè)務,稱為 3G。GPRS 是 通用無線分組業(yè)務的縮寫(General Packet Radio System,是介于第二階段和第 三階段之間的一種技術,通常稱為 2.5G ,通過現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡升級實現(xiàn)。傳統(tǒng)第二代的 GSM 網(wǎng)絡最高的數(shù)據(jù)傳送速率僅為 9.6kbit/S,這遠遠不能滿 足用戶對數(shù)字語音和圖像無線數(shù)據(jù)業(yè)務的需求。GPRS 是歐洲電信協(xié)會 GSM 系 統(tǒng)中有關分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標準。GPRS 是構(gòu)建在傳統(tǒng) GSM 網(wǎng)絡之上的一種標

準化的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務 [7],它可以提供高達 115kbit/s速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務, 從而使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務在無線網(wǎng)絡中的傳輸成為現(xiàn)實。GPRS 使若干移動用戶能夠同時共享一個無線信道, 一個移動用戶也可以使用多 個無線信道。在實際不發(fā)送或不接收數(shù)據(jù)的時,用戶僅占用很小一部分網(wǎng)絡資 源。

GPRS 采用分組交換技術在通信的過程中不需要建立和保持電路, 并且建立 一個新連接的時間很短。GPRS 根據(jù)用戶使用的實際數(shù)據(jù)流量計費, 而不是通常 以連接時間計算的方式。這樣就允許用戶始終在線,而不增加額外的成本。GPRS 是 GSMPhase2.1規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一。GPRS 采用與 GSM 相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標準、跳頻規(guī)則以及相同的 TDMA 幀結(jié)構(gòu)。因 此, GPRS 系統(tǒng)是在 GSM 系統(tǒng)的基礎上構(gòu)建的, GSM 系統(tǒng)中的絕大部分硬件都 沒有作改動,只作了軟件升級。為了實現(xiàn) GPRS ,需要在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡中引 入三種新的邏輯網(wǎng)絡實體 [25]:

1、GPRS 服務支持結(jié)點(SGSN, Serving GPRS Supporting Node;

2、GPRS 網(wǎng)關支持結(jié)點(GGSN, Gateway GPRS Supporting Node;

3、分組控制單元(PCU, Packet Control Unit。

SGSN 提供 GPRS 網(wǎng)絡與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間的交互操作。在基站子系 統(tǒng)中, PCU 負責管理分組分段和規(guī)劃、無線信道、傳輸錯誤檢測和自動重發(fā)、信道編碼方案、質(zhì)量控制、功率控制等。

2.3.1 GPRS應用于顯示系統(tǒng)的優(yōu)勢 GPRS 技術具體如下的幾點特點:

1、GPRS 可以實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務類型及服務質(zhì)量等級的計費功能。計費方式非常適宜需要長期在線的顯示控制系統(tǒng)。

2、GPRS 網(wǎng)絡接入速度快,提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。避免了用戶 由于使用無線數(shù)據(jù)功能而重新組網(wǎng)的費用,而且基于 GSM 網(wǎng)絡的 GPRS 服務 是覆蓋全國的商用移動網(wǎng)絡, 這樣就為我們的系統(tǒng)提供了相當廣域的控制范圍。與常見兩種聯(lián)網(wǎng)方式傳輸率比較如表 2-1所示。

帶寬

信號延遲

表 2-1 常見的入網(wǎng)方式通信性質(zhì)的比較

Tab.2-1 the Comparing of Characteristic about Common Connecting Modes to Internet

3、GPRS 的核心網(wǎng)絡層采用 IP 技術,底層款可使用多種傳輸技術,很方 便地實現(xiàn)與高速發(fā)展的 IP 網(wǎng)無縫連接。

4、GPRS 支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸, 而且具有防斷流的能力, 能在 0.5~ 1秒之內(nèi)恢復數(shù)據(jù)的重新傳輸。

5、GPRS 采用分組交換技術,同時能滿足高速或低速數(shù)據(jù)和控制指令,優(yōu) 化了對網(wǎng)絡資源和無線資源的利用。

基于這些優(yōu)點,特點是在對 LED 顯示系統(tǒng)的應用中, GPRS 的低廉的成本 和優(yōu)越的性能都是非常顯著的,無需組網(wǎng)、計費方式適宜長期在線、同時支持 高速數(shù)據(jù)傳輸和低速的信令傳輸?shù)取＿@都是我們的方案選用 GPRS 的理由。

2.3.2基于 GPRS 的 LED 顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

GPRS 的 INTERNET 網(wǎng)絡的模型, 也與通常意義的七層參考模型是一一對應 的 [26]。最底層(物理層 為硬件接口,在 GPRS 網(wǎng)絡中, GPRS 無線調(diào)制解調(diào)器是 硬件接口。在硬件接口基礎上 GPRS 通過 PPP 即協(xié)議來完成數(shù)據(jù)鏈接。PPP 協(xié)議 [4], 即 LCP(Link Control Protocol, PAP(Password Authentication Protocol, IPCP(IP Control Protocol。在數(shù)據(jù)鏈路層之上為網(wǎng)絡層, GPRS 是基于 IP 網(wǎng)絡的, 目前每個通過 GPRS 接入 INTERNET 的終端都能獲得一個內(nèi)部的 IP 地址, GPRS 終端通過 NIT 的方式與外部 INTERNET 網(wǎng)絡連接,因此所有的 GPRS 終端相當于 是 CMNET(一種網(wǎng)絡服務提供商提出的 GPRS 方案之一 局域網(wǎng)的內(nèi)網(wǎng)機器。在 IP 網(wǎng)絡中, TCP 或 UDP 協(xié)議是傳輸層。TCP 是面向鏈接的協(xié)議, UDP 是不需要建立鏈接的。在 GPRS 的應用系統(tǒng)中主要是在這一層進行資料交換。在傳輸層之上是應用層,包括 HTTP、FTP、SMTP 等協(xié)議。

GPRS 技術考慮到 TCP 方式需要在通信的雙方建立一個相對固定的連接, 這樣會占用相當?shù)木W(wǎng)絡資源。在以流量計費的情況下,用于連接的通信也會被

計入費用。這樣就不適宜永久在線的原則。由于采用了算法相對簡單的 UDP 協(xié)議,這樣對網(wǎng)絡資源的消耗會比較少,而且在網(wǎng)絡不好的情況下,采用簡單 的協(xié)議往往能提供較好的解決問題的方法。

GPRS 相當于一個 Wireless Modem,用戶的應用系統(tǒng)需要通過 PPP 即(LCP/PAP/IPCP先和運營商的 INTERNET 接入服務器連接, 然后才能應用 UDP 進行通訊。

利用 GPRS 進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)有兩種,主要區(qū)別在于服務器端的位置。服 務 器 端 采 用 普 通 INTERNET 上 的 主 機 方 式 , 這 個 時 候 所 有 的 終 端 在 接 入 INTERNET 以后發(fā)送數(shù)據(jù)包到服務器進行登記,服務器記錄下終端對應的 IP 地址和端口號, 以后的數(shù)據(jù)發(fā)送按照這個 IP 地址和端口號進行。由于目前中國 移動 GPRS 接入 INTERNET 是采用地址映像的方式進行的,盡管 GPRS 接入 INTERNET 以后 CMNET 會提供一個 IP 地址,但是這個 IP 地址是 CMNET 的 局域網(wǎng)地址(一般是 10.xxx.xxx.xxx 地址 , INTERNET 上的任何主機不能通過 這個 IP 進行訪問,因此要完成數(shù)據(jù)傳輸必須通過這個映像的 IP 地址和端口和 GPRS 模塊進行通訊。

服務器通過 CMNET 提供的一個固定的局域網(wǎng) IP 地址與終端通信。在這種 情況下,所有的終端和服務器相當于位于一局域網(wǎng)下的機器。按照局域網(wǎng)的通 訊原理,所有的終端可以直接利用局域網(wǎng)的 IP 地址網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)通訊。本文的方案,服務器選用固定 IP 地址(校園網(wǎng)局域網(wǎng) LAN 上網(wǎng) ,所以服 務器和 GPRS 模塊所處于的 CMNET 網(wǎng)絡不在同一個局域網(wǎng)內(nèi)部, GPRS 終端 只能作為客戶端通過映射到 INTERNET 的 IP 地址與服務器通信。相反,如果 GPRS 客戶端不主動呼叫服務器端的話,服務器端要想找到 CMNET 內(nèi)部的 GPRS 終端是不可能的。

綜上所述,簡述了 GPRS 的通信過程。2.4 ARM技術簡介與分析

2.4.1基于 ARM 的顯示系統(tǒng)簡介與分析

ARM 是 Advanced RISC Machines的縮寫,是微處理器行業(yè)的一家知名企 業(yè),該企業(yè)設計了大量廉價、高性能、低功耗的 RISC 處理器、相關技術及軟 件。ARM 公司的處理器具有性能高、成本低和能耗小的特點, 適用于多種領域。世界各大半導體生產(chǎn)商從 ARM 公司購買其設計的 ARM 微處理器核, 根據(jù)各自 不同的應用領域,加入適當?shù)耐鈬娐?從而形成自己的 ARM 微處理器芯片 進入市場。目前,采用 ARM 技術知識產(chǎn)權 IP(Intellectual Property核的微處理 器,即我們通常所說的 ARM 微處理器,以遍及工業(yè)控制、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場。

ARM 微處理器一般具有如下特點 [2]:體積小、低功耗、低成本、高性能;支持 Thumb(16位 /ARM(32位 雙指令集,能很好的兼容 8位/16位器件;大 量使用寄存器,指令執(zhí)行速度更快;大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成;尋址方 式靈活簡單,執(zhí)行效率高;指令長度固定。

ARM 微處理器目前包括下面幾個系列 :ARM7系列、ARM9系列、ARM9E 系列、ARM10E 系列、SecurCore 系列等,這些處理器處理具有 ARM 體系結(jié)構(gòu) 的共同特點以外,每一個系列的 ARM 微處理器都有各自的特點和應用領域。用戶如果希望使用標準 Linux 等操作系統(tǒng),就需要選擇 ARM720T 以上帶有 MMU(Memory Management Unit功能的 ARM 芯片。而 ARM7TDMI 則沒有 MMU ,不支持標準的 UNIX ,但目前有 uCLinux 操作系統(tǒng)等不需要 MMU 支持 的操作系統(tǒng)可運行于 ARM7TDMI 迎接平臺之上,使用也非常方便。大多數(shù)的 ARM 微處理器片內(nèi)存儲器的容量都不太大,需要用戶在設計系統(tǒng)是外擴存儲 器。除 ARM 微處理器核以外, 幾乎所有的 ARM 芯片均根據(jù)各自不同的應用領 域,擴展了相關功能模塊,并集成在芯片之中,即為片內(nèi)外圍電路。

一般來說,選用處理器的時候要考慮性能、開發(fā)難易程度、開發(fā)成本、相 關資料公開性等因素。很多微處理器體系結(jié)構(gòu)各有特點,以適應應用在不同領

域。從研究可行性出發(fā), 本文方案采用了 ARM 體系結(jié)構(gòu)的 ARM7TDMI 內(nèi)核 [9]。它是世界上廣泛使用的 32位嵌入式 RISC 處理器,目前主要用于低端的設備, 最適用于對價位和功耗敏感的應用。選擇 ARM 的另一個原因是以 ARM 微處理器 為核心的硬件方案比較多,也較為成熟。

綜合考慮多方面的因素, 如價格、功能、應用前景等, 本系統(tǒng)選用的是 Philip 公司的 LPC2214芯片,該款 ARM 微處理器是一個支持實時仿真和跟蹤的 16/32位 ARM7TDMI CPU的微控制器,芯片內(nèi)部集成了通用 I/O口、兩個 UATR、SPI 串行接口、I 2C 串行接口等多個功能模塊,很適合終端類產(chǎn)品的開發(fā)。

SPI 串行接口、I 2C 串行接口等多個功能模塊,很適合終端類產(chǎn)品的開發(fā)。2.4.2 ARM可為顯示系統(tǒng)提供的接口資源分析 [8] 本 文 方 案 中 選 擇 了 Philip 公 司 LPC2214的 ARM7芯 片 作 為 主 控 處 理 器。LPC2214是一款基于一個支持實時仿真和跟蹤的 16/32位 ARM7TDMI-S CPU的 微控制器,并帶有 256字節(jié)嵌入的高速 Flash 存儲器。片內(nèi) 128位寬度的存儲器 接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使 32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有 嚴格控制的應用可使用 16位 Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過 30%, 而性能的損 失卻很小。適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和 POS 機。其特性 [9]有: 16/32位 ARM7TDMI-S 微控制器;16KB 靜態(tài) RAM;256KB 片內(nèi) FLASH 程序存儲器, 128位寬度接口 /加速器可實現(xiàn)高達 60MHz 的操作頻率;LQFP144腳封裝;片內(nèi) Boot 裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程(ISP和在應用中編程(IAP;8路 10位 A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換時間低至 2.44us;

2個 32位定時器(帶 4路捕獲和 4路比較通道、PWM 單元(6路輸出、實 時時鐘和看門狗;多個串行接口, 包括 2個 16C550工業(yè)標準 UART、高速 I2C 接口(400Kbps和 2個 SPI 接口;通過片內(nèi) PLL 可實現(xiàn)最大為 60MHZ 的 CPU 操作頻率;向量中斷控制器?？膳渲脙?yōu)先級和向量地址;112個通用 I/O口(可承受 5V 電壓 , 12個獨立外部中斷引腳(EINT和 CAP 功能;片內(nèi)晶振頻率范圍 :1~30MHz;通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒;可通過個別使能 /禁止外部功能來優(yōu)化功耗;雙電源:CPU 操作電壓范圍:1.65~l.95v(1.8V×(l±8.3%;I/O操作電壓 范圍 :3.0~3.6V(3.3V×(1±10%。

LPC2214包含一個支持仿真的 ARM7TDMI-S CPU、與片內(nèi)存儲器控制器 接口的 ARM7局部總線、與中斷控制器接口的 AMBA 高性能總線(AHB和連接 片內(nèi)外設功能的 VLSI 外設總線(VPB, ARMAMBA 總線的兼容超集。LPC2214將 ARM7TDMI-S 配置為小端模式(little-endian字節(jié)順序。

AHB 外設分配了 2M 字節(jié)的地址范圍,它位于 4G 字節(jié) ARM 存儲器空間 的最頂端。每個 AHB 外設都分配了 16K 字節(jié)的地址空間。LPC2214的外設功 能(中斷控制器除外 都連接到 VPB 總線。AHB 到 VPB 的橋?qū)?VPB 總線與 AHB 總線相連。

VPB 外設也分配了 2M 字節(jié)的地址范圍,從 3.5GB 地址點開始。每個 VPB 外設在 VPB 地址空間內(nèi)都分配了 16K 字節(jié)地址空間。片內(nèi)外設與器件管腳的 連接由管腳連接模塊控制。該模塊必須由軟件進行控制以符合外設功能與管腳 在特定應用中的需求。

2.5 基于 FPGA 的顯示掃描系統(tǒng)的簡介與分析

FPGA(Field Programmable Gate Array即現(xiàn)場可編程門陣列,它是在 PAL、GAL、EPLD 等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電 路(ASIC領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克 服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA 的使用非常靈活,同一片 FPGA 通過不同的編程數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生不同的電路功能。FPGA 在通信、數(shù)據(jù)處

理、網(wǎng)絡、儀器、工業(yè)控制、軍事和航空航天等眾多領域得到了廣泛應用。隨 著功耗和成本的進一步降低, FPGA 還將進入更多的應用領域。

FPGA 采用了邏輯單元陣列 LCA(Logic Cell Array這樣一個新概念,內(nèi)部 包 括 可 配 置 邏 輯 模 塊 CLB(Configurable Logic Block、輸 出 輸 入 模 塊 IOB(Input Output Block和內(nèi)部連線(Interconnect 三個部分。FPGA 的基本特點 [5]主要有:

1、采用 FPGA 設計 ASIC 電路,用戶不需要投片生產(chǎn),就能得到合用的芯 片。

2、FPGA 可做其它全定制或半定制 ASIC 電路的中試樣片。

3、FPGA 內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和 I/O引腳。

4、FPGA 是 ASIC 電路中設計周期最短、開發(fā)費用最低、風險最小的器件 之一。

5、FPGA 采用高速 CHMOS 工藝, 功耗低, 可以與 CMOS、TTL 電平兼容?？梢哉f, FPGA 芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之 一。目前 FPGA 的品種很多,有 XILINX 的 XC 系列、TI 公司的 TPC 系列、ALTERA 公司的 FIEX 系列等。FPGA 是由存放在片內(nèi) RAM 中的程序來設置其 工作狀態(tài)的,因

此,工作時需要對片內(nèi)的 RAM 進行編程。用戶可以根據(jù)不同 的配置模式,采用不同的編程方式。

加電時, FPGA 芯片將 EPROM 中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程 RAM 中, 配置完成后, FPGA 進入工作狀態(tài)。掉電后, FPGA 恢復成白片,內(nèi)部邏輯關系消失,因此, FPGA 能夠反復使用。FPGA 的編程無須專用的 FPGA 編程器,只須用通用的 EPROM、PROM 編程器即可。當需要修改 FPGA 功能時,只需換一片 EPROM 即可。這樣,同一片 FPGA ,不同的編程數(shù)據(jù),可以產(chǎn)生不同的電路功能。因 此, FPGA 的使用非常靈活。

FPGA 有多種配置模式 [8]:并行主模式為一片 FPGA 加一片 EPROM 的方式;主從模式可以支持一片 EPROM 編程多片 FPGA;串行模式可以采用串行 EPROM 編程 FPGA;外設模式可以將 FPGA 作為微處理器的外設, 由微處理器對其編程。選擇 FPGA 可以大大簡化硬件電路的設計,而且對硬件做改動時也更加靈

活,是現(xiàn)代數(shù)字電路發(fā)展的方向之一。2.6 顯示系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺 Linux 技術分析

Linux 誕生于 1991年,是一個 UNIX 類操作系統(tǒng),它兼容 POSIX 1003.1標 準, 并包含了 UNIX System V與 BSD4.3的大部分特征。Linux 操作系統(tǒng)在短短的 數(shù)年之內(nèi)得到了非常迅猛的發(fā)展, 這與 Linux 具有的良好特性是分不開的。簡單 的說, Linux 具有以下主要特性 [10]:

1、開放性。系統(tǒng)遵循世界標準規(guī)范,特別是遵循開放系統(tǒng)互連(OSI 國 際標準。凡遵循國際標準所開發(fā)的硬件和軟件,都能彼此兼容,可方便地實現(xiàn) 互連。

2、多用戶。系統(tǒng)資源可以被不同用戶各自擁有使用,即每個用戶對自己的 資源(例如:文件、設備有特定的權限,互不影響。Linux 和 Unix 都具有多 用戶的特性。

3、多任務。多任務是現(xiàn)代計算機的最主要的一個特點。它是指計算機同時 執(zhí)行多個程序, 而且各個程序的運行互相獨立。Linux 系統(tǒng)調(diào)度每一個進程平等 地訪

問微處理器。由于 CPU 的處理速度非?？?其結(jié)果是,啟動的應用程序看 起來好像在并行運行。事實上,從處理器執(zhí)行一個應用程序中的一組指令到 Linux 調(diào)度微處理器再次運行這個程序之間只有很短的時間延遲 [11],用戶是感 覺不出來的。

4、良好的用戶界面。Linux 向用戶提供了兩種界面:用戶界面和系統(tǒng)調(diào)用。Linux 的傳統(tǒng)用戶界面是基于文本的命令行界面, 即 Shell , 它既可以聯(lián)機使用, 又可存在文件上脫機使用。Shell 有很強的程序設計能力,用戶可方便地用它編 制程序,從而為用戶擴充系統(tǒng)功能提供了更高級的手段。可編程 Shell 是指將 多條命令組合在一起,形成一個 Shell 程序,這個程序可以單獨運行,也可以 與其他程序同時運行。系統(tǒng)調(diào)用給用戶提供編程時使用的界面。用戶可以在編 程時直接使用系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用命令。系統(tǒng)通過這個界面為用戶程序提供低 級、高效率的服務。Linux 還為用戶提供了圖形用戶界面。它利用鼠標、菜單、窗口、滾動條等設施,給用戶呈現(xiàn)一個直觀、易操作、交互性強的友好的圖形

化界面。

5、設備獨立性。設備獨立性是指操作系統(tǒng)把所有外部設備統(tǒng)一當作成文件 來看待,只要安裝它們的驅(qū)動程序,任何用戶都可以像使用文件一樣,操縱、使用這些設備, 而不必知道它們的具體存在形式。具有設備獨立性的操作系統(tǒng), 通過把每一個外圍設備看作一個獨立文件來簡化增加新設備的工作。當需要增 加新設備時、系統(tǒng)管理員就在內(nèi)核中增加必要的連接。這種連接(也稱作設備 驅(qū)動程序保證每次調(diào)用設備提供服務時,內(nèi)核以相同的方式來處理它們。當 新的及更好的外設被開發(fā)并交付給用戶時, 操作允許在這些設備連接到內(nèi)核后, 就能不受限制地立即訪問它們。設備獨立性的關鍵在于內(nèi)核的適應能力。其他 操作系統(tǒng)只允許一定數(shù)量或一定種類的外部設備連接。而設備獨立性的操作系 統(tǒng)能夠容納任意種類及任意數(shù)量的設備,因為每一個設備都是通過其與內(nèi)核的 專用連接獨立進行訪問。Linux 是具有設備獨立性的操作系統(tǒng),它的內(nèi)核具有 高度適應能力,隨著更多的程序員加入 Linux 編程,會有更多硬件設備加入到 各種 Linux 內(nèi)核和發(fā)行版本中。另外,由于用戶可以免費得到 Linux 的內(nèi)核源 代碼,因此,用戶可以修改內(nèi)核源代碼,以便適應新增加的外部設備。

6、供了豐富的網(wǎng)絡功能。完善的內(nèi)置網(wǎng)絡是 Linux 的一大特點。Linux 在 通信和網(wǎng)絡功能方面優(yōu)于其他操作系統(tǒng)。其他操作系統(tǒng)不包含如此緊密地和內(nèi) 核結(jié)合在一起的連接網(wǎng)絡的能力, 也沒有內(nèi)置這些聯(lián)網(wǎng)特性的靈活性。而 Linux 為用戶提供了完善的、強大的網(wǎng)絡功能。支持 Internet 是其網(wǎng)絡功能之一。Linux 免費提供了大量支持 Internet 的軟件, Internet 是在 Unix 領域中建立并繁榮起 來的,在這方面使用 Linux 是相當方便的,用戶能用 Linux 與世界上的其他人 通過 Internet 網(wǎng)絡進行通信。文件傳輸是其網(wǎng)絡功能之二。用戶能通過一些 Linux 命令完成內(nèi)部信息或文件的傳輸。遠程訪問是其網(wǎng)絡功能之三。Linux 不僅允 許進行文件和程序的傳輸,它還為系統(tǒng)管理員和技術人員提供了訪問其他系統(tǒng) 的窗口。通過這種遠程訪問的功能, 一位技術人員能夠有效地為多個系統(tǒng)服務, 即使那些系統(tǒng)位于相距很遠的地方。

7、可靠的系統(tǒng)安全。Linux 采取了許多安全技術措施,包括對讀、寫進行 權限控制、帶保護的子系統(tǒng)、審計跟蹤、核心授權等,這為網(wǎng)絡多用戶環(huán)境中 的用戶提供了必要的安全保障。

8、良好的可移植性?？梢浦残允侵笇⒉僮飨到y(tǒng)從一個平臺轉(zhuǎn)移到另一個平臺使它仍然能按其自身的方式運行的能力。Linux 是一種可移植的操作系統(tǒng), 能夠在從微型計算機到大型計算機的任何環(huán)境中和任何平臺上運行?？梢浦残?為運行 Linux 的不同計算機平臺與其他任何機器進行準確而有效的通信提供了 手段,不需要另外增加特殊的和昂貴的通信接口。

2.7 本章小結(jié)

本章簡要介紹了涉及到本文顯示方案的相關技術, LED 光亮二極管顯示的 原理及其掃描方式的原理;GPRS 通信技術的簡要介紹及其在無線遠程顯示屏 上的應用分析;嵌入式 ARM 與 FPGA 控制技術在顯示系統(tǒng)上的應用。最后, 簡介和分析了與這些硬件相關的開發(fā)平臺 Linux 操作系統(tǒng)。簡要的介紹了它們 的來歷和技術特點,明確分析了本文方案選用這些技術的理由。

第 3章 顯示系統(tǒng)硬件電路的設計 第三章 顯示系統(tǒng)硬件電路的設計 3.1整體硬件結(jié)構(gòu)設計 整體硬件結(jié)構(gòu)如圖 3-1所示:

圖 3-1 整體硬件結(jié)構(gòu)圖 [29][31] Fig.3-1 Hardware Topological Structure[29][31] 主控模塊采用嵌入式 ARM 作為處理核心,完成的是整個電子顯示系統(tǒng)的 協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)處理。它負責從 GPRS 通信模塊讀取待顯示的漢字代碼解碼,將其 轉(zhuǎn)換為字模, 送入顯示模塊。從中擔任與上位機通信和對顯示模塊送顯的任務。由于 ARM 具有超大的 RAM 和 ROM ,它還將字庫集成和顯示存儲內(nèi)容集成在 其中。

LED 顯示模塊采用 16×16點陣的字符顯示屏。本設計由 15 行×20列的 大屏幕。由 FPGA 完成掃描任務驅(qū)動器任務。

主控部分與顯示部分采用分別各自電源供電,減少高頻控制信號與 LED 屏 的干擾 [15]。

3.2 GPRS接口電路的設計

本文的方案選用了西門子公司的 GPRS 模塊―― MC45,它具有 GSM 和 GPRS 雙通信的功能模塊,特別適用于我們選型設計階段的技術調(diào)研。而且西 門子的 GPRS 系列模塊同時也有 GPRS 單模塊的產(chǎn)品 MC35、MC35I ,產(chǎn)品線

武漢工業(yè)學院碩士學位論文 很長,可供選擇的空間更大。

MC35提供了一個九針的串行接口作為 GPRS 模塊的數(shù)據(jù)輸出, 在通訊中起 到了將 GSM/GPRS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行的字節(jié)數(shù)據(jù)的作用。九針串口采用的是普 通的 RS232針腳的定義。具體連接 [12]如圖 3-2所示:

圖 3-2 GPRS模塊與 ARM 連接接口 Fig.3-2 the Interface Between GPRS And ARM 在與 ARM 接駁的時候,模塊的 RXD、TXD 分別連接到 ARM 對應的 SCIB 接 口上。連接正常后,用 LCP2214通過串口給 MC35模塊發(fā) AT 命令 , 讀取或?qū)懭胂?應的顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和控制指令 [27]。

連接正常后,用 ARM 串口程序包通過 SPIA 給 MC35發(fā) AT 命令。例如 :給模塊發(fā)個命令字“ 4lH、54H、ODH ”(AT+回車 ,如果 ARM 端會收到反饋 信息“ ODH、OAH、4FH、4BH、ODH、OAH ”(回車換行 +OK+回車換行 ,那 么就說明 MC35與 ARM 的通信成功了。否則,就要檢查是否有接線錯誤。

3.3 行列掃描電路的設計 3.3.1 顯示電路模塊的設計

基于整個系統(tǒng)的考慮,該控制系統(tǒng)時序的原理框圖如圖 3-3所示,本文選 用了 Philip 公司 LPC2214的 ARM7芯片。在圖中, LPC2214能提供 16位數(shù)據(jù)線 和 16位地址線(即圖中 GENERAL PURPOSE I/O, 通用的 I/O口信號作為控制信 號。寫地址產(chǎn)生器產(chǎn)生寫顯示存儲器的寫入地址,讀地址產(chǎn)生器產(chǎn)生顯示存儲

器的讀出地址。靜態(tài)顯示存儲器組的讀寫狀態(tài)由讀寫控制電路、讀地址發(fā)生電 路、寫地址發(fā)生電路來控制。同時讀地址發(fā)生電路及時鐘發(fā)生電路還將產(chǎn)生 LED 顯示屏驅(qū)動電路所需的移位時鐘信號(SCLK、行鎖存信號(LATCH 及行地址 信號 [13]。

圖 3-3 LPC2214資源拓撲結(jié)構(gòu)圖 [[6] Fig.3-3 LPC2214 Resource Structure [14] 根據(jù)讀寫轉(zhuǎn)換開關中的地址選擇器、讀寫信號產(chǎn)生器、讀寫選擇器來決定 是把寫數(shù)據(jù)及寫地址同存儲器連接還是把讀數(shù)據(jù)及讀地址同存儲器連接,同時 產(chǎn)生相應的掃描控制信號 [15]。

系統(tǒng)在 LPC2214的內(nèi)存區(qū)域中開辟兩組存儲區(qū)域 , 兩組存儲區(qū)域交替讀寫, 實現(xiàn)畫面的雙緩沖。在選擇顯示存儲器的大小,考慮到控制系統(tǒng)最大的驅(qū)動單

色 LED 顯示屏顯示為 15行 20列漢字,每個漢字為 16×16 bit點陣,所以一幀 數(shù)據(jù)量最大為 12K 字節(jié), 采用 LPC2214的擴展 RAM 作為顯示存儲器完全可以 滿足要求。

根據(jù)驅(qū)動電路及電路分區(qū)的要求,為保證顯示的數(shù)據(jù)與 LED 屏驅(qū)動電路傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)同步,在系統(tǒng)中采用雙緩沖切換的方式 [16],用兩組邏輯的幀顯示存儲 器組來存

儲待顯的數(shù)據(jù),通過控制這兩組存儲器組的讀寫來完成顯示信息向 LED 顯示屏驅(qū)動電路顯示信號的轉(zhuǎn)換。兩組邏輯顯示存儲區(qū)域交替處于讀寫狀 態(tài)。設某一場時, A 區(qū)處于寫狀態(tài),將要顯示信息的數(shù)據(jù)存入存儲區(qū)域 A ,則 B 區(qū)域處于讀狀態(tài),將前一幀寫入的數(shù)據(jù)按一定時序讀出,用于驅(qū)動 LED 模塊顯 示。到下一場時,正好相反, A 區(qū)處于讀狀態(tài), B 區(qū)處于寫狀態(tài),如此交替進行 [17]。數(shù)據(jù)分別存入存儲 A 區(qū)或存儲 B 區(qū),兩個邏輯的顯示存儲器組工作在交替 讀寫狀態(tài)。這兩個顯示存儲區(qū)域的操作是通過程序的讀寫選擇函數(shù)仲裁。LPC2214將數(shù)據(jù)讀寫數(shù)據(jù)流向 FPGA 的掃描控制器的接駁 [18],如圖 3-4所 示:

圖 3-4 LPC2214與 EP1K30連接示意圖

Fig.3-4 the Interface Between LPC2214 And EP1K30 其中 I/O 0~7是 A 區(qū)通道的傳輸路徑、I/O 8~15則是 B 區(qū)通道的傳輸路 徑。這兩路的切換控制由 SEL 信號發(fā)出。I/O口接在 LPC2214的通用 I/O P1接

口上, SEL 信號接在 P0.1上。3.3.2 掃描電路模塊的設計

為了降低控制系統(tǒng)到顯示屏的信號傳輸頻率, 本方案將整屏 240×320像素 點陣(由 15行 20列的 16×16點陣組成 ,劃分為 2個分區(qū)(每區(qū)由 4行組成。可以采用四個分區(qū)同時傳輸?shù)姆椒?。?30片 74HC373連成 8位的并行鎖存器 作為行驅(qū)動電路, FPGA 的 I/O輸出點直接驅(qū)動列信號。把第 1~150個漢字數(shù) 據(jù)傳送到第一分區(qū),第 151~300個漢字傳送到第二分區(qū),如此進行。這樣就完 成顯示屏分區(qū),數(shù)據(jù)分流的操作。

數(shù)據(jù)分流對于顯示存儲區(qū)域的操作完成是由軟件完成的,由 Linux平臺下 的存儲管理程序完成。按照兩個分區(qū)的地址分別讀取出相應的顯示數(shù)據(jù)送到端 口。

顯示掃描時序控制電路是整個控制電路的硬件核心, 主要包括以下幾方面:

1、雙緩沖的讀寫控制 [13]:即當一組用于接收前一級傳過來的一幀完整的 數(shù)據(jù),另一組用于為后一級讀操作提供數(shù)據(jù)。這樣兩組顯示存存儲區(qū)域輪流交 替被讀寫,從而保證系統(tǒng)不用停下來等數(shù)據(jù)而連續(xù)工作。

2、包括數(shù)據(jù) I/0口、地址總線接口和讀寫使能信號等,其都要受場同步以 及像素時鐘的協(xié)調(diào)控制。

3、其主要實現(xiàn)的功能是:產(chǎn)生讀存儲器的地址和寫存儲器的地址、控制數(shù) 據(jù)口的數(shù)據(jù)的雙向流動以及產(chǎn)生讀寫控制信號。地址發(fā)生器的輸入信號是前一 級送過來的像素時鐘(CLK[19]。利用 FPGA 的 I/O口產(chǎn)生輸入輸出信號,輸入信 號為一組寫地址 A[15..0],一組讀地址 Q [15..0],輸出信號為兩組 16位地址的 讀寫地址 XA[15..0], XB[15..0];輸入信號為兩組 8位數(shù)據(jù)入口,輸出信號為一 組 8位數(shù)據(jù)出口。LED 大屏幕 16個分區(qū)同時刷新,要求由顯示數(shù)據(jù)到 16個分 區(qū)的信號必須同時傳送,這樣才能保證各分區(qū)數(shù)據(jù)的同步更新 [20]。而且每個分 區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸與 LED 大屏的點陣掃描(每次點亮一行 同步進行,即在傳輸?shù)?I 行(I<16時, 第 I-1行被點亮，在 I-1行滅時, 驅(qū)動板上的 74HC373才將第 I 行點亮, 當點亮到第 15行時, FPGA 控制 74HC373復位,如此循環(huán)往復。顯示存儲器掃

描時序控制電路具體設計電路如圖 3-5所示:

圖 3-5 單個LED模塊驅(qū)動的列信號控制 [28] Fig.3-5 Single LED Model Row Driver 系統(tǒng)控制板與 LED 顯示屏驅(qū)動板之間用 2根 26芯排線傳輸,每根排線傳 輸 1個分區(qū)的數(shù)據(jù)及控制信號。系統(tǒng)控制板與 LED 顯示屏驅(qū)動板信號列表。所 有排線的定義排列順序相同,但數(shù)據(jù)分別為第一區(qū)、第二區(qū)。當數(shù)據(jù)為 0時, 顯示屏對應的象素發(fā)光。LED 顯示屏驅(qū)動板主要功能是調(diào)整從系統(tǒng)控制板接收 的信號以適用于驅(qū)動分區(qū) LED 模塊單元顯示。如數(shù)據(jù)控制信號的緩沖, 數(shù)據(jù)的 移位,使之與相應的 LED 模塊點陣相對應,實現(xiàn)掃描顯示。驅(qū)動單元板采用移 位方式實現(xiàn)掃描,將

SCLK 作掃描時鐘, LATCH(即圖 3-5中 C-00信號 作行同 步信號, QD-QA 譯碼后作為行選信號,通過寄存器 74HC373來實現(xiàn)掃描。

3.3.3 輔助電路的設計

1、電源電路

LPC2214微控制器要使用兩組電源, I/O口供電電源為 3.3V ,內(nèi)核及片內(nèi) 外設供電電源為 1.8V ,所以系統(tǒng)設計為 3.3V 應用系統(tǒng)。其電源部分電路如圖 3-6所示。

圖 3-6 +3.3V電源供電電路 Fig.3-6 +3.3V Power Supporting LDO 芯片分別采用 SPX1117M-3.3和 SPX1117M-1.8V ,如圖 3-7所示,它 有輸出電流大,輸出電壓精度高,穩(wěn)定性高等特點。SPX1117系統(tǒng)列 LDO 芯 片輸出電流可達 800mA ,輸出電壓精度在±1%以內(nèi),還具有電流限制和熱保 護功能,廣泛用于手

持儀表、數(shù)字家電、工業(yè)控制等領域。使用時,其輸出需 要一個至少 10uF 的鉭電容來改善其瞬態(tài)響應和穩(wěn)定性。

圖 3-7 +1.8V電源供電電路 Fig.3-7 +1.8V Power Supporting

2、復位電路

由于 ARM 芯片的高速、低功耗和低工作電壓導致其噪聲容限低,對電源 的紋波、瞬態(tài)響應性能、時鐘源的穩(wěn)定性、電源監(jiān)控可靠性等諸多方面也提出 了更高的要求。本系統(tǒng)的復位電路采用了 SP708電源監(jiān)控芯片,它可監(jiān)測微處 理器及數(shù)字系統(tǒng)中的供電及電池的工作情況。其管腳分布如圖 6所示,其各管 腳功能如圖 3-8所示。系統(tǒng)提供一個手動復位按鈕和一個 +5V電源異常復位功 能。

圖 3-8 復位電路 Fig.3-8 Reset Control

3、RTC 電路

實時時鐘(RTC 可提供一套計數(shù)器在系統(tǒng)上電和關閉操作時可對時間進 行測量 [21]。RTC 消耗的功率應非常低,以使得其適合由電池供電的, CPU 不連 續(xù)工作的系統(tǒng)。

LPC2214內(nèi)部集成了 RTC 功能模塊,但由于其時鐘源為 VPB 時鐘,故其 不能在芯片斷電時使用,故其不適合由電池供電的系統(tǒng)。故我們在這里采用了 外置的 RTC 芯片。

HT1381是 HOLTEK 公司生產(chǎn)的低功耗串行實時時鐘芯片,空載時最大工 作電流為 1.2μA ,具有時鐘(時、分、秒和日歷(年、月、日、星期功 能, 能自動調(diào)整閏年和每月的天數(shù), 具有 12小時制和 24小時制兩種訪問方式。芯片內(nèi)設有時鐘控制功

能和寫保護功能,可以通過編程控制 HT1381內(nèi)部振蕩 器的啟停和數(shù)據(jù)寫保護,芯片所需時鐘獨立于微處理器,外接 32768kHz 晶振 就可以工作。為了使用最少的引腳, HT1381采用串行傳輸方式與微處理器接 口,只需三根引線就可以實現(xiàn)微處理器對 HT1381訪問控制。RTC 部分電路原 理圖如圖 3-9所示,圖 10中, C1、C2、G1及 X1和 X2內(nèi)部的振蕩器組成了 HT1381的時鐘發(fā)生電路。D1、D2、D3以及 3V 的可充電電池,+3.3V 的電源 組成了 HT1381的供電電路。系統(tǒng)采用外部供電時, D3、D2導通, D1截止, 外部電源一方面向芯片供電,另一方面對充電電池進行充電。當系統(tǒng)電源停止 供電時, D3截止, D1導通,芯片由電池來供電。

圖 3-9 RTC電路 Fig.3-9 RTC Control

1、JTAG 調(diào)試接口電路

為 了 方 便 系 統(tǒng) 的 調(diào) 試 , 電 路 板 上 應 留 有 JTAG 接 口 電 路。此 電 路 包 括 LPC2214及 EPM1270兩部分。

JTAG(Joint Test Action Group,聯(lián)合測試行動小組是一種國際標準測試 協(xié)議,主要用于芯片內(nèi)部測試及對系統(tǒng)進行仿真、調(diào)試, JTAG 技術是一種嵌 入式調(diào)試技術,它在芯片內(nèi)部封裝了專門的測試電路 TAP(Test Access Port, 測試訪問口 ,通過專用的 JTAG 測試工具對內(nèi)部節(jié)點進行測試。目前大多數(shù)據(jù) 比較復雜的器件都支持 JTAG 協(xié)議,如 ARM、DSP、FPGA 器件等。標準 JTAG 接口是 4根線連接:TMS、TCK、TDI、TDO ,分別為測試模式選擇、測試時 鐘、測試數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)輸出。對于 LPC2214采用 ARM 公司提出的標準 20腳 JTAG 仿真調(diào)試接口, JTAG 信號的定義及與 LPC2214的連接如圖 3-10所示。圖中, JTAG 接口上的信號 nTRST 連接到 LPC2214芯片的 /TRST腳,達到控制 LPC2214內(nèi)部 JTAG 接口電路復位的目的。

圖 3-10 LPC2214的 JTAG 接口引出到端子圖

Fig.3-10 the Interface Of LPC2214’ JTAG 3.4 本章小結(jié)

本章描述了本文方案的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),列出了相應了原理圖。硬件電路的 設計是本方案的一項核心工作。它的特點就是可遠程控制、屏幕面積可擴展, 使用靈活、更新方便。同時驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)也比傳統(tǒng)用純運放搭建的方案要靈 活簡便,也易于升級。

第 4章 顯示系統(tǒng)的軟件設計 第四章 顯示系統(tǒng)的軟件設計

4.1 GPRS網(wǎng)絡的 ARM 驅(qū)動程序的設計

基于 ARM 的編程是通過 Linux平臺下的 C 語言實現(xiàn)的。其算法主要是根 據(jù) PPP 建立連接的過程和 UDP 通信的格式進行程序編輯的。

首先要對 GPRS 模塊初始化,然后進行 PPP 連接,連接成功后,進行 UDP 數(shù) 據(jù)傳送。主流程如圖所示。前章已經(jīng)論述過 PPP [22]連接包括:LCP 協(xié)商, PAP 協(xié)商和 IPCP 協(xié)商。如圖 4-

1、4-

2、4-

3、4-4所示。

圖 4-1 PPP連接初始化程序流程圖

Fig.4-1 the Flow Chart Of PPP Communication Initialization Program 武漢工業(yè)學院碩士學位論文 圖 4-2 LCP協(xié)商模塊流程圖

Fig.4-2 the Flow Chart Of LCP Communication Initialization Program

圖 4-3 PAP協(xié)商模塊流程圖

Fig.4-3 the Flow Chart Of PAP Communication Initialization Program

武漢工業(yè)學院碩士學位論文

圖 4-4 IPCP模塊流程圖

Fig.4-4 the Flow Chart Of IPCP Model Program

圖 4-5 IP數(shù)據(jù)處理模塊流程圖

Fig.4-4 the Flow Chart Of IP Data Processing Program

PPP 連接建立起來以后,就要進行數(shù)據(jù)傳送了。在本文方案中的 LED 顯示 系統(tǒng)的 CPU 為 ARM CPU,所以選擇簡單的非面向連接的 UDP 協(xié)議來傳送數(shù) 據(jù),并用 ICMP 來反饋錯誤。具體傳輸數(shù)據(jù)包的流程如圖 4-5所示。

因為在 GPRS 每次登陸的時候, 移動的網(wǎng)關服務器會自動的分配一個 IP 到 我們的 GPRS 終端, 因此自動獲取 IP 的工作就需要我們編程確定每次被給予的

IP。有兩種方案:通過 EMAIL 獲知和通過短信獲知。服務器登陸網(wǎng)絡以后, 必然被分配一個固定的 1P 地址(只要不掉線?？梢詫⑦@個 IP 地址放入 EMAIL 信箱,由于 GPRS 有收發(fā) EMAIL 的業(yè)務,所以可以通過到固定的信箱以收 EMAIL 的發(fā)式獲取 IP 地址。具體如圖 3-6所示。然后在撥號上網(wǎng)呼叫服務器, 進行數(shù)據(jù)傳送。

圖 4-6 GPRS終端獲取 IP 的方式示意圖 Fig.4-6 GPRS Model Automatic Addressing 此外,也可以通過短信來獲取服務器地址?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡或手機來將服務 器的 IP 地址以、短消息的形式傳送到顯示系統(tǒng)的 GPRS 終端, 終端將地址保存 起來,然后撥號上網(wǎng)呼叫服務器,傳送數(shù)據(jù)。

4.2 字符數(shù)據(jù)更新程序設計

在計算機中漢字也是字符,英文字母和一些符號在計算機的內(nèi)存中占一個 字節(jié),而漢字則占兩個字節(jié),為了適應計算機處理漢字的需要,我國于 1981年頒布了《信息交換用漢字編碼字符集·基本集》 ,即 GB2312-80[23],該標準所 收集的字符及其編碼稱為國標碼,又叫做國標交換碼。GB2312-80國標字符集 構(gòu)成一個二維平面,分成 94行 94列,行號稱為區(qū)號,列號稱為位號。每個字 符在碼表中都有各自的位置,因此

各有一個唯一的位置編碼,該編碼就是字符 的區(qū)號和行號的二進制代碼(共 14位 ,稱作該漢字的區(qū)位碼。區(qū)位碼的第一個 字節(jié)表示區(qū)號,第二個字節(jié)表示位號,因此知道了區(qū)位碼,就可以知道該漢字 在字庫中的地址。每個漢字在字庫中是以點陣字模形式存儲的,如一般采用 16×16點陣形式,當用存儲單元存儲該字模信息時,將需要 32個字節(jié) [24]。計算機中的雙字節(jié)漢字與單字節(jié)的字符是混合在一起的,區(qū)分漢字信息與 ASC II碼,采取的方法是使表示漢字的兩個字節(jié)的最高位等于 1,這種高位為

1的雙字節(jié)漢字編碼就稱為漢字的機內(nèi)碼,又稱內(nèi)碼。

計算機中的雙字節(jié)漢字與單字節(jié)的字符是混合在一起的,區(qū)分漢字信息與 ASCII 碼采取的方法是使表示漢字的兩個字節(jié)的最高位等于 1,這種高位為 1的節(jié)漢字編碼就稱為漢字的機內(nèi)碼,又稱內(nèi)碼。

漢字區(qū)位碼與內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換方法

如果知道漢字的內(nèi)碼,可根據(jù)如下公式計算區(qū)位碼 : 區(qū)碼 =(內(nèi)碼第一個字節(jié)-0Alh AND 7Fh 位碼 =(內(nèi)碼第二個字節(jié)-0Alh AND 7Fh 那么漢字點陣提取位置(區(qū)號×94+位號 ×點陣字節(jié)數(shù),例如漢字“大”在 漢字庫中的內(nèi)碼為 B4F3H ,可以根據(jù)上述公式計算出“大”字在 16×16點陣 HZK16中的起始位置為(B4H-A1h×94+(F3H-Alh×32,根據(jù)這個思路就可以 利用程序從漢字庫 HZK16中提取 16×16的漢字點陣了。

然后再將字庫的字模信息格式化成可顯示在 LED 屏幕上的點陣信息。漢字在 LED 顯示屏中處理時是采用圖形的方法,即每個漢字就是一個圖 形。顯示個漢字就是顯示一個圖形符號,這個圖形符號稱為漢字字模。每個漢 字在計算中都對應一個字模,字模分為兩種類型。一種是點陣字模,一種是矢 量字模。點陣漢字是漢字字型最基本的表示法。點陣字模的原理是把漢字的方 形區(qū)域分為若干小方格,每個小方格便是一個基本點。在方形范圍內(nèi),凡筆畫 經(jīng)過的方格便形成黑點,不經(jīng)過的形成白

點,若黑點代表 1,白點代表 0,那么 小方恰好可以用一個二進制位表示。這樣制作出來的漢字稱為點陣漢字。對于點陣漢字來說, 一個漢字的字模(如 16×16, 24×24, 32×32, 48×48 都有固定的字節(jié)數(shù)。大多數(shù)字庫文件都不進行壓縮,所以采用順序存儲方式, 即先存儲區(qū)位碼為 0101的漢字模,緊接著 0102,0103,一直到 0194,下一個是 0201, ……直到 87漢字區(qū)。值得注意的是,有些字庫文件沒有 10-15區(qū)漢字, 有些字庫文件還常有文件頭,寫著有關字庫的一些信。

為了讓顯示的字體效果更豐富,在漢字庫裝入了楷體、黑體、宋體等不同 種類不同大小(如 16×16, 24×24, 32×32, 48×48 的字庫,還裝入了圖片數(shù) 據(jù)(方法與漢字的點陣數(shù)矩生成的道理一樣?，F(xiàn)以讀取 24×24的楷體點陣字

庫為例。首先取得輸入漢字的區(qū)位碼,進行計算后,設 24×24的楷體點陣字庫 的起始地址為 0x0FFFFh(該地址可人為設定,具體于字體的寫入順序有關 , 得到此漢字模在點陣字庫中的偏移量即。

偏移量 =(區(qū)號×94+位號 ×72 實際地址 =偏移量 +起始地址,然后將該地址后 72字節(jié)對應的點陣信息讀 出并存儲,這樣就讀出了該區(qū)位碼對應的漢字數(shù)據(jù)。

16×16點陣漢字字模的每一行占 2個字節(jié),占 16行,一共需要 32個字節(jié) 來表示。將其數(shù)字轉(zhuǎn)化為二進制, 0的地方不填充, 1的地方填充為黑色,如此 循環(huán)把點陣全填充好后,就顯示了一個完整的漢字。

4.3 本章小結(jié)

本章論述了方案在軟件部分的設計思路。軟件的設計內(nèi)容主要包括了各個 模塊間的接口驅(qū)動程序和字符數(shù)據(jù)更新程序。接口驅(qū)動程序主要研究了主控芯 片 ARM9 LPC2214對 GPRS 通信芯片 MC35與 FPGA EP1K30接口方案的驅(qū)動 信號時序控制與數(shù)據(jù)信號的傳送。字符數(shù)據(jù)更新程序則主要研究了將 GPRS 模 塊接收來的編碼數(shù)據(jù)完成一系列的解碼工作,將其格式成顯示掃描模塊可理解 的顯示數(shù)據(jù)。

第 5章 系統(tǒng)性能的研究 第五章 系統(tǒng)性能的研究 5.1 PCB設計的原則

印制電路板(PCB是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件,它提供電路元 件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術的飛速發(fā)展, PCB 的密度越來越高。PCB 設計的好壞,對抗干擾能力影響很大,因此,印刷電路板的設計絕不單純 是器件、線路的簡單布局安排,必須遵守 PCB 設計的一般原則,并應符合抗干 擾設計的要求。

要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布置及導線的布設是很重要的。為 了設計質(zhì)量好、造價低的 PCB ,應遵循一些原則。

一般印刷電路上的器件的布置應符合器件之間電氣干擾小和易于散熱的原 則。首先,要考慮 PCB 尺寸大小。PCB 尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加, 抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。在 確定 PCB 尺寸后,再確定特殊元件的位置。應將器件按其功率的大小及抗干擾 能力的強弱分類集中布置:將電源變壓器和輸出驅(qū)動器件等大功率器件和電感 作為一類集中布置,將數(shù)字邏輯器件作為一類集中布置,將易受干擾的模擬器 件作為一類集中布置。各類器件之間應盡量遠離,以防止相互干擾。此外,每 一類器件又可以按照小電氣干擾的原則在進一步分類布置。

比如, 某些導線或器件之間可能有較高的電位差, 應加大它們之間的距離, 以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的 地方。還有,盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設法減少它們相互間的電磁 干擾和分布參數(shù)。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應盡 量遠離。

對于可變電容器、可調(diào)電感線圈、微動開關、電位器等可調(diào)元件的布局應 考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。如果是機外調(diào)節(jié),其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上或 板外支架的位置相適;若是機內(nèi)調(diào)節(jié),應放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方。PCB 般的布局要有合理的走向:如輸入 /輸出,交流 /直流,高頻 /低頻、強 /

弱信號,高壓 /低壓等,它們的走向應該是呈線形的(或分離 ,不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線,但一般不易實現(xiàn),最不利的走 向是環(huán)形,所幸的是可以設隔離帶來改善。對于是直流,小信號,低電壓 PCB 設計的要求可以低些。

還有,在布線時,輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行,最好加線間 地線,以免發(fā)生反饋藕合。印制導線拐彎處一般采取圓弧形,而直角或夾角在 高頻電路中會影響電氣性能。導線不要做成環(huán)路,特別是不要沿印刷板周圍做 成環(huán)路。旁路電容器的引線不能長,尤其是高頻旁路電容器,應該考慮不用引 線而直接接地。信號線線條要有講究:有條件做寬的線決不做細,高壓及高頻 線應圓滑,不得有尖銳的倒角,拐彎也不得采用直角。地線應盡量寬,最好使 用大面積敷與網(wǎng)格相結(jié)合的方式,這對接地點問題有相當?shù)母纳啤?/p>

5.2硬件抗干擾性措施

印制電路板的抗干擾設計與具體電路有著密切的關系, 這里僅就 PCB 抗干 擾設計的幾項常用措施做一些說明。

一、電源線設計

在理論上和實際工程中都證實了電源分配對系統(tǒng)有很大影響,通常電源的 鋪設方法有兩種:電源總線網(wǎng)和電源平面。采用電源總線網(wǎng)式鋪設電源時應根 據(jù)印制線路板電流的大小,應盡量加粗電源線寬度,減少環(huán)路電阻。同時,使 電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強抗噪聲能力。但 總線網(wǎng)式有個缺點是:由于印刷電路板布線密度的限制,電源線不可能做得很 寬,因此在電源線上存在一定的電阻,從而導致在最后一個元器件上得到電壓 和電源電壓有個電壓差。而采用平面鋪設法,專門用兩層或多層金屬層來單獨 供應電源,能很好的解決這個問題。但要制作多層板,成本會有所增加。

二、地線設計

地線設計時,首先應選擇好接地點:一般情況下要求共點地,如前向放大 器的多條地線應匯合后再與干線地相連等。現(xiàn)實中,因受各種限制很難完全辦 到,但應盡力遵循。這個問題在實際中是相當靈活的。每個人都有自己的一套

解決方案。地線設計的一般原則是:

1、數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應使它 們盡量分開。低頻電路的地應盡量采用單點并聯(lián)接地,實際布線有困難時可部 分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地,地線應短而粗,高頻元 件周圍盡量用柵格狀、大面積地箔。

2、接地線應盡量加粗。若接地線用很細的線條,則接地電位隨電流的變化 而變化,使抗噪性能降低。因此應將接地線加粗,使它能通過三倍于印制板上 的允許電流。

3、接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板,其接地電路布成閉環(huán) 路大多能提高抗噪聲能力。

三、電容配置

PCB 設計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關鍵部位配置適當?shù)耐伺弘?容。退藕電容的一般配置原則是:

1、每塊印刷電路板都應當接有通用的大容量的電解電容器網(wǎng)絡, 以穩(wěn)定電 源電壓。應當把一個 100uF 的電解電容器安放在近鄰電源線進入應刷電路板的 地方。如果使用變壓器或直流穩(wěn)壓器改變電壓電平,則電容器應安放在緊接著 末級之后,這里末級是產(chǎn)生器件的 Vcc 電壓的地方。該電容器提供了一種有益 的保持電平作用,當電路中大量的節(jié)點同時開關時,它能供給額外的電流。然 而,電源電容器越大, Vcc 從最大值變化到工作電平所需的時間越長。所以, 電容器的容量不得使 Vcc 上升時間違反 Vcc 上升時間的最大上升值。

2、原則上每個集成電路芯片都應布置一個 0.01μF 的瓷片電容,如果印制 板空隙不夠,可每 4~8個芯片布置一個 1~10μF 的鉭電容。

3、對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件, 如 RAM、ROM 存儲器件, 應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

4、電容引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能有引線。此外,還應注意 以下兩點:CMOS 的輸入阻抗很高,且易受感應,因此在使用時對不用端要接 地或接正電源;在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時,操作它們時均 會產(chǎn)生較大火花放電, 必須采用 RC 電路來吸收放電電流。一般 C 取 2.2~4μF ，R 取 1~2K。5.3本章小結(jié)

本章主要討論了在 PCB 設計的時候應該注意的原則, 這些原則對成板后的 樣品性能有著至關重要的影響。簡要地討論了在 PCB 板上的元件分布原則和布 線原則。

第 6章 總結(jié)與展望 第六章 總結(jié)與展望

本文對一種無線遠程控制的 LED 大屏幕顯示屏的實現(xiàn)方案進行了研究,詳 細介紹了其方案過程。LED 大屏幕顯示屏系統(tǒng)主要包括無線 GPRS 電路、主控電 路和 LED 屏體驅(qū)動電路兩部分。無線 GPRS 電路主要負責接收管理者對屏體發(fā)出 的控制及顯示數(shù)據(jù)的信號,也是本文研究方案的一大特點。通過無線遠程模塊 的加入,可以實現(xiàn)廣域異地的顯示控制,易于操作與維護。主控電路負責接收、更新、存儲以及處理待顯示的信息,字符更新顯示內(nèi)容,向 LED 屏體驅(qū)動電路 傳送數(shù)據(jù), 以及讀取來自無線 GPRS 模塊傳送來的數(shù)據(jù);LED 屏體驅(qū)動電路負責 點陣的逐行動態(tài)掃描,以及掃描控制信號、列數(shù)據(jù)信號的功率驅(qū)動。在系統(tǒng)中 我們用 ARM 擴展 FLASH 存儲要顯示的信息;通過 ARM LPC2214串行通訊接口 SCI 模塊與 FPGA 聯(lián)合工作

實現(xiàn)信息的更新;為了緩解串行通信的壓力,把國標 漢字庫集成到 LPC2214系統(tǒng)上,通信過程只需傳送區(qū)位碼,大大提高數(shù)據(jù)傳輸 得效力;使用顯示單元來實現(xiàn)顯示屏拼裝的模塊化。在硬件控制電路中采用了 目前較為流行的 ARM 加 FPGA 設計結(jié)構(gòu),從而提高了系統(tǒng)的可靠性、保密性和 易維護性 [14],并有利于系統(tǒng)的升級換代隨著信息化社會的形成,信息領域愈 加廣泛, LED 顯示屏朝著標準化、規(guī)范化的方向發(fā)展,無線 LED 顯示屏必將成 為信息發(fā)布領域的主角 [30]。

武漢工業(yè)學院碩士學位論文 參考文獻

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第五篇：LED大屏幕助陣首屆花鼓文化藝術節(jié)

藝術節(jié)期間，7場優(yōu)秀劇目展演及100場送戲下鄉(xiāng)，將營造“花鼓藝術的盛會、大眾文化的節(jié)日”。全國人大外事委員會副主任、文化部原副部長趙少華，省領導許又聲、劉蓮玉、歐陽斌出席活動。

首屆中國（湖南）花鼓文化藝術節(jié)，集專業(yè)性和群眾性于一體。在優(yōu)秀劇目展演中，湖南省花鼓戲劇院、邵陽市花鼓戲保護傳承中心、湖北省荊門市藝術劇院將演出3臺劇目，分別是《劉海戲金蟾》、《兒大女大》、《十二月等郎》，湖南省花鼓戲保護傳承中心及各市州花鼓戲?qū)I(yè)演出團體將演出3個折子戲和小戲?qū)?。此外，益陽市劇團將送戲下鄉(xiāng)100場，覆蓋益陽所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)。這些演出，全部免費觀看。

簡短的開幕式后，由湖南花鼓文化傳播有限公司出品的大型戲劇歌舞史詩《花鼓春秋》上演。該劇講述了花鼓戲從宋朝廣泛流傳，到晚清無辜被禁，到抗戰(zhàn)時期花鼓藝人積極戰(zhàn)斗，解放后重新發(fā)展，再到如今不斷創(chuàng)新迎來繁榮局面的曲折歷史。在舞美、燈光等方面，該劇加入大量國際化、現(xiàn)代化元素，拉近了與年輕觀眾的距離。巨型LED大屏幕，多功能機械舞臺，給觀眾身臨其境之感。臺省文化廳、益陽市政府主辦的首屆中國（湖南）花鼓文化藝術節(jié)，今晚在益陽大劇院開幕。上激情四射，臺下掌聲如潮。

本屆藝術節(jié)為期9天，至18日結(jié)束。藝術節(jié)期間還將舉行花鼓文化藝術展、花鼓戲?qū)W術研討會，及花鼓戲票友大賽、“花鼓風”群眾健身舞大賽、“花鼓風”歌手大賽等群眾文化活動。

益陽素有“花鼓戲窩子”的美譽。近年來，益陽實施“花鼓戲振興工程”，2010年以來連續(xù)舉辦了三屆花鼓戲匯演，推動了花鼓戲這一傳統(tǒng)文化藝術的傳承。