led全彩电子大屏幕【一种基于FPGA控制全彩大屏幕显示的设计】
基于FPGA的LED大屏幕显示控制器设计
基于FPGA的LED大屏幕显示控制器设计【摘要】描述了一个使用FPGA控制LED点阵屏幕的系统，该系统使用Verilog HDL编制代码，实现了LED屏幕的字符、图像显示与简单的动画效果，在Quartus II平台上通过了编译与仿真。
本系统稳定可靠，性能强。
【关键词】FPGA；LED点阵；动态显示1.引言LED显示技术相比于投影显示、液晶显示、激光显示等其他大屏幕显示技术，有其独特的优越性，例如：高亮度、宽可视角度以及可定制的屏幕外形等。
这些特点使得LED显示屏被广泛应用于工业、信息发布、体育比赛等各个领域。
当今市场上的LED显示系统，通常使用单片机作为主控芯片连接I/O扩展电路来控制LED显示屏。
但是，对于LED大屏幕显示屏来说，要求扫描速度快，而单片机内部的资源较少、运行速度较慢，在很多时候难于满足系统要求。
同时，也使产品的灵活性和稳定性受到一定程度的影响。
FPGA器件具有处理速度快，有大量的可编程逻辑单元和丰富的布线资源，在处理大流量数据应用时具有明显的优势，它的引脚资源丰富，可扩展性强。
因此，基于FPGA实现的大屏幕LED 显示成为目前的应用热点。
2.控制器的系统架构本系统使用的FPGA芯片是Altera公司Cyclone II系列的EP2C35。
该芯片具有33216个逻辑单元、322个引脚，是一个功能十分强大、内部资源十分丰富的高密度FPGA芯片。
系统使用Verilog HDL语言编制系统代码，实现了双色显示屏控制字符显示与简单动画。
本系统由FPGA系统板、74HC595组成的移位寄存器组两组、74HC138组成的行选择信号产生电路、三极管组成的驱动电路以及8块8×8双色点阵组成大屏幕显示单元组成，系统的具体结构如图1所示。
3.功能单元实现本系统的显示控制原理是采用动态行扫描显示，这也是本系统显示关键技术。
具体实施方法如下：首先通过移位寄存器组向显示模块的列端输出相应行的数据，然后使用译码电路点亮对应的行；根据扫描频率，再切换成下一行的数据，再点亮对应行。
基于FPGA的LED全彩显示屏控制系统设计
Ｏ 引 言
Ｌ Ｄ显示 屏最 早 出现在 １７ Ｅ ９０年代 ， 着 电子工业 技术 的发展 和人 民生 活水 平 的 提 高 ，Ｅ 随 Ｌ Ｄ显 示 屏 已被
用到交通信息引导 、 广告传播 、 建筑装饰 、 台背景 、 舞 广场大屏幕等方 面。Ｌ Ｄ显示屏也从简单的文字信息 Ｅ
屏发 展 到高清 全彩 的视 频播 放显 示屏 ， 以直 接 接 收 Ｄ ＩＶ Ａ 和有 线 电视 视 频 信 号 全彩 Ｌ Ｄ显示 屏 作 可 Ｖ 、Ｇ Ｅ 为节 能产 品一 直存 在成 本 高 ， 自我监 测能 力弱 ， 亮度 不均 匀 的缺点 。本 论文 就这 些方 面提 出解决 方 案 。
１ １２ Ｆ Ｇ ． ． Ｐ Ａ配置程 序 存储 器选择
ＦＧ Ｐ Ａ选择工作在被动状态 ， 为了节省成本和充分利用单片机资源 ， 由单片机配置 Ｆ Ｇ 因此要一个稳 Ｐ Ａ，
定 可靠 的存 储 器存储 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ配置程 序 。为此 选 择存 储 片 Ｍ２ Ｐ０， ２ Ｐ ０为 Ｓ Ｉ ５８ Ｍ ５ ８ Ｐ 串行 Ｆａｈ存 储 器 ， 量 ｌ ｓ 容 为 ６ Ｋ ｉ具有 先进 的写 保卫 机制 。Ｍ２ Ｐ０在配 置程 序下装 后 写保 护 ， 保证 Ｆ Ｇ ４ ｂｔ ５８ 可 Ｐ Ａ每次 上 电被正 确配 置 。
收 稿 日期 ：０ １０ —５ ２ １ － ２ ３
作者简 介 ： 李海富 （９ ４ ） 男 ， １６ 一 ， 吉林长春人 ， 副教授 ， 士 ， 硕 主要从事嵌入式及智能控制方 向的研究 。
２
长
Байду номын сангаас
春
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学
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第 ２ 卷 １
及线 路 短路侦 测 能力 ， 为显 示屏 的保 护维 修 提供方 便 。
用FPGA实现大屏幕LED显示屏的控制
引言目前，市场上的中小规模LED显示系统，一般采用传统的单片机作为主控芯片。
对LED大屏幕显示屏来说，由于数据传输量大，要求扫描速度快，而单片机内部的资源较少、运行速度较慢，难于满足系统要求。
以FPGA作为控制器，一方面，FPGA采用软件编程实现硬件功能，速度较快；另一方面，它的引脚资源丰富，可扩展性强。
因此，用单片FPGA和简单的外围电路就可以实现大屏幕LED显示屏的控制，无需另外设计汉字库，具有集成度高、稳定性好、设计灵活和效率高等优点。
1 系统总体结构LED大屏幕显示系统由上位机（PC机）、单片机系统、FPGA控制器、LED 显示屏的行列等模块组成，如图1所示。
上位机负责汉字、字符等数据的采集与发送。
单片机系统与上位机之间以异步串行通信工作方式，通过串行端口从上位机获得已完成格式转换的待显示的图形点阵数据，并将其存入EEPROM存储器。
之后通过FPGA控制器，将存储器的显示数据还原到LED显示屏。
扫描控制电路采用芯片CyclONeEP1C6，利用VHDL语言编程实现，采用1/16扫描方式，刷新频率在60Hz以上。
本文着重介绍2561024的单色图文显示屏的FPGA控制模块。
2 LED显示屏基本工作原理对大屏幕LED显示屏来说，列显示数据通常采用的是串行传输方式，行采用1/16的扫描方式。
图2为1632点阵屏单元模块的基本结构，列驱动电路采用4个74HC595级联而成。
在移位脉冲SRCLK的作用下，串行数据从74HC595的数据端口SER一位一位地输入，当一行的所有32列数据传送完后，输出锁存信号RCLK并选通行信号Y0，则第1行的各列数据就可按要求显示。
按同样的方法显示其余各行，当16行数据扫描一遍（即完成一个周期）后，再从第1行开始下一个周期的扫描。
只要扫描的周期小于20ms，显示屏就不闪烁。
2561024大屏幕显示屏由1632个的1632点阵屏级联而成。
为了缩短控制系统到屏体的信号传输时间，将显示数据分为16个区，每个区由161024点阵组成，每行数据为1024/8=128字节，显示屏的像素信号由LED显示屏的右侧向左侧传输移位，把16个分区的数据存在同一块存储器。
基于FPGA的大屏幕LED点阵显示系统设计
基于FPGA的大屏幕LED点阵显示系统设计LED屏早在60年代就已出现，但直到90年代中期，才出现了全彩屏，该技术近年的价格已有了很大的降幅，分辨率也有了很大的改善。
对于视频来说，LED屏的低分辨率表现性能良好。
平常看到LED屏的分辨率与电脑显示器的分辨率是差不多的。
LED 彩色显示大屏是室外显示大屏中用的最多的，是公认的室外大型显示屏中最值得发展的产业，LED 屏以其高亮度、长使用寿命更胜一筹。
与LCD 相比，LED屏播放视频时的响应速度更快，亮度更高。
与电子发射显示器相比，LED制造更简单。
与OLED相比，LED技术更成熟。
总之，LED 显示以其得天独厚的优势占据了高分辨率视频显示市场。
本文设计的基于FPGA的大屏幕LED点阵显示系统处理数据更快、存储量更大。
一、接收卡控制系统的总体方案设计如图1所示，视频数据通过DVI 接口传给FPGA1，进行分辨率的切换和显示区域的选择以及信号的反伽码矫正，通过网络传输给接收卡的FPGA2，通过FPGA2 进行数据的缓存，灰度控制以及行扫描和列驱动功能。
接收卡接收的是DVI 传给FPGA1，经FPGA1 处理后的数据。
在FPGA2 内部还要进行数据处理，处理要达到的目标：（1）数据能在LED 屏幕上分区显示；（2）256 灰度级屏幕大小：256*800。
（一）灰度实现方案的选择采用专用驱动芯片BHL2000来控制LED显示点阵，其内部自动有灰度控制电路。
BHL2000是一块专门用于LED 扫描和驱动的高性能室外屏室内屏通用的专用集成电路。
BHL2000 芯片对LED 点阵的灰度采用占空比的调制方式并接受8 位并行灰度脉宽宽度与灰度数据值成正比，图像数据存储容量为32*16*8 比特，数据输入扫描与数据输出扫描独立，控制系统结构简单。
专用芯片与通用芯片相比有它独特的特点，专用驱动芯片内部有SRAM，输出时恒流控制。
LED 显示效果更好，灰度实现简单,容易控制,为以后的扩展使用打下良好的基础。
基于FPGA的全彩色LED点阵显示屏控制器的设计
结论
本次演示设计了一个基于FPGA的全彩色LED点阵显示屏控制器，实现了高清 晰度、高色彩还原度的图像显示。通过实验验证，我们发现控制器在显示效果和 稳定性方面均表现出色。然而，在实验过程中仍然存在一些问题，如闪烁和存储 器延迟等问题，需要进一步研究和优化。
展望未来，我们将继续深入研究LED点阵显示屏控制器的相关技术，进一步 提高控制器的性能和稳定性。我们也将探索更加先进的图像处理算法和优化技术， 以实现更加出色的显示效果和更加灵活的应用场景。相信在不断的研究和努力下， 基于FPGA的全彩色LED点阵显示屏控制器将会在更多领域得到广泛应用，为社会 的发展和进步做出积极的贡献。
然而，在实验过程中也出现了一些问题，如显示屏在显示过程中出现闪烁现 象。经过分析，我们发现这是由于图像处理算法中的色彩空间转换过程中亮度值 调整不当所致。通过调整亮度值，闪烁问题得到了解决。此外，我们还发现存储 器模块在数据传输过程中存在延迟，影响了显示效果。针对这一问题，我们优化 了存储器模块的数据传输机制，提高了数据传输速度，从而提高了显示屏的显示 效果。
2、输入输出接口设计：采用VGA接口作为输入接口，将PC或其他设备的图像 信号输入到FPGA中。输出接口采用HDMI接口，将处理后的图像信号输出到LED点 阵显示屏。
3、图像处理算法：采用基于RGB色彩模型的图像处理算法，将输入的VGA信 号进行色彩空间转换、分辨率缩放、亮度调整等处理，以满足LED点阵显示屏的 显示要求。
2、软件架构：采用分层设计思想，将软件分为驱动层、算法层和显示控制 层。驱动层主要负责硬件设备的初始化和控制；算法层实现图像处理算法；显示 控制层负责将处理后的图像信号输出到LED点阵显示屏。
实验验证
为了验证控制器的效果，我们进行了一系列实验。首先，我们通过VGA接口 将一个1024x768分辨率的彩色图像输入到控制器中，然后将处理后的图像信号输 出到400x400像素的全彩色LED点阵显示屏上。实验结果表明，控制器能够实现高 清晰度、高色彩还原度的图像显示，且响应速度较快，无明显延迟。
基于Actel FPGA的LED显示屏控制方案
Actel 基于Flash 架构的FPGA 讲座(29)2011.4LED(Light Emitting Diode)大屏幕作为现代信息发布的重要媒体，正受到社会各界尤其是商业界和广告界的极大重视，被广泛应用于工业、交通、商业、广告、金融、体育比赛、模拟军事演习、电子景观等领域。
随着科技的进步，全彩LED 显示屏（RGB 三基色）逐渐得到普及应用。
本方案采用Actel 的FPGA 实现对彩色LED 屏的控制，对于系统的可靠性大大增强，而且低成本的单芯片大大减轻了系统的成本。
1.概述(1)功能概述选择FPGA 实现LED 全彩屏的控制，主要考虑系统的性能需求，系统的升级需要以及系统的设计成本等因素。
现代社会对信息显示效果的高要求，以及视频数据量的加大，对显示控制器提出了挑战，如图 1所示。
本文实现的LED 全彩屏主要实现了以下功能：● 保证全彩LED 显示屏显示颜色不失真；● 能够实现256级灰度；● 能正确显示文字、图片、动画等信息；●可以接收PC 机输出的DVI 数据流实时显示。
(2)系统框图控制器主要完成对LED 扫描板的控制和显示，其中包括色度控制、灰度控制、数据重构以及存储形式、扫描方式的基于Actel FPGA的LED显示屏控制方案图2 LED显示屏控制器功能框图图1 LED显示屏应用示例表1 数据对应点亮时间图3 数据位灰度权值选择等方面。
控制器的功能框图如图 2所示。
2.各功能模块介绍控制器实现的主要难点在于其灰度的控制。
利用人眼的视觉效应，我们知道，只要刷新频率足够高不产生LED 器件闪烁的现象时，LED 器件点亮的时间越长，显示的亮度就越强。
为此我们将使用LED 器件亮灭时间的占空比波形来控制灰度级别。
下面我们分别介绍在8场扫描和19场扫描方式下的灰度控制。
(1)8场扫描模块8场扫描方式是针对串行驱动LED 显示屏而提出的。
以最常见的8bit 位宽的显示数据来说，我们分8次显示，第一次将8位数据的第0位显示在LED 屏上，第2次将8位数据的第1位显示在LED 显示屏上，这样重复操作，直至将8位数据全部显示在LED 显示屏上。
基于FPGA的全彩显示屏设计
基于FPGA的全彩显示屏设计摘要:系统介绍了一种以FPGA可编程逻辑器件为设计平台的、采用大屏幕全彩LED显示屏进行全彩图像显示的扫描控制器实现方案。
阐述了系统各模块的工作原理及调试情况,给出了三色LED显示系统的仿真结果。
关键词:LED显示屏;FPGA;宽度脉冲调制随着现代信息和技术的发展,LED显示屏成为了一个比较重要的传播媒介。
不仅可以传播各种信息,在现代液晶电视技术上也采用LED技术。
LED显示屏从原来单色的显示屏发展到现在现在的三基色显示屏,为LED从原来的单纯显示文字发展到现在可以显示文字,图形,动画和视频提供了应用。
FPGA器件因其处理速度快,有大量的可编程逻辑单元和丰富的布线资源等特点,在处理大流量数据应用时具有独特的优势。
本文FPGA为目标芯片,根据模块化设计的思想,着重完成三基色LED系统的设计。
1 系统设计1.1 系统设计方案以FPGA作为主控制器,对三基色的LED显示屏进行控制。
FPGA控制器负责完成LED扫描方式的控制,PWM控制器的设定,移位寄存器的设置和与上位机进行通信。
系统设计如图1所示。
1.2 系统软件设计系统软件设计方面采用Verilog_HDL语言,以Quartuns II7.0为设计工具进行软件方面设计。
采用自顶向下的设计思路进行系统的设计,将整个系统分成几个模块进行设计,再采用顶层设计方法进行综合。
如图2所示。
2 系统硬件设计2.1 系统电源设计采用稳压电源的设计方法,进行5V, 3.3V的稳压电源的设计,为系统主控制器和驱动电路进行供电。
2.2 驱动控制器2.2.1 LED显示屏原理图文显示屏的颜色,有单色、双色和多色几种。
本系统根据实际应用环境采用的是三基色图文屏,对于双色图文屏和多色图文屏来说,在LED 点阵的每一个“点”上布置两个或多个不同颜色的LED 发光器件,对应于每种颜色都有自己的显示矩阵。
显示的时候,各个颜色的显示点阵是分开控制的。
事先设计好各种颜色的显示数据,显示时分别送到各自的显示点阵,即可实现预期的效果。
基于FPGA的LED点阵显示屏的设计_学士学位论文
绪论1.1 研究意义作为大型平板显示设备的一种，LED显示屏以其使用寿命长、维护费用低、功耗低等特点在显示领域占有重要的位置。
特别在近年,带有红、绿、蓝三基色以及灰度显示效果的全彩LED显示屏，以其丰富多彩的显示效果而倍受业界关注，成为LED显示屏市场近年增长幅度比较大的产品。
寿命、单位面积亮度、三基色的偏差程度、点距、对比度、灰度等级(包括灰度级数和线性度)、扫描频率等指标性能是衡量或横向比较大型显示设备好坏的标准。
而这些指标性能的优劣,很大程度上决定于扫描控制器的性能。
因此对大屏幕全彩LED显示扫描控制方法的研究有着重要的意义。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
随着显示屏尺寸的扩大、亮度要求的增加,数据传输和控制的时间也会增加，如果仍然采用单片机作为控制器，将会影响显示效果，严重时可能无法正常工作，然而，这时若采用可编程逻辑器件作为控制器，则可解决这一难题。
一方面，随着微电子技术的发展和生产工艺的提高，器件的性能大有很大的提高，出现了高性能的现场可编程逻辑器件（FPGA），FPGA具有处理速度高、可靠性高、高容量和集成度高等特点，在大屏幕显示系统设计中使用FPGA可以满足现在的LED大屏幕系统对于处理视频数据的高速要求，同时改善电路的性能，缩小系统的体积。
设计中使用硬件描述语言进行电路设计，可以随时根据设计需要进行修改，而不必对硬件进行修改，它使系统的设计和调试非常方便，大大的缩短了产品的开发周期，降低了开发成本，也方便以后的系统升级。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
1.2 研究现状LED照明发展非常迅速，年增长率超过60%,随着LED发光效率的不断提升，封装技术不断改进，驱动陆能和寿命的增加，LED照明技术在未来5年内会逐渐进入千家万户。
在世界各国环保议题日渐重视的趋势下，LED照明产业将扮演极重要的角色，其主要应用在于室内、室外照明以及街灯等高功率产品。
据悉，2009年全球照明市场约1219亿美元，LED仅占0.5%,显见其未来潜力之可观。
基于FPGA的LED视频显示控制系统的设计
基于FPGA的LED视频显示控制系统的设计一、引言随着科技的发展，LED显示屏已经成为现代社会中广泛应用的一种数字显示设备。
例如，在户外广告牌、舞台表演、体育场馆等场所，都可以看到大规模的LED显示屏。
为了控制这些较大的显示屏，我们需要设计一种高效、可靠且灵活的LED视频显示控制系统。
本文将介绍基于FPGA（现场可编程门阵列）的LED视频显示控制系统的设计。
二、设计原理1.FPGA介绍FPGA是一种可编程逻辑器件，可以根据需要重新配置其内部电路以实现不同的功能。
因此，FPGA非常适合用于设计复杂的电子系统，如LED视频显示控制系统。
2.LED显示屏接口LED显示屏通常使用多个LED模块组成，每个模块可以包含多个LED点阵或单个LED灯。
我们需要设计一个接口电路，将FPGA的输出信号转换为适合驱动LED显示屏的电平和信号格式。
3.显示图像处理FPGA可以通过内部逻辑电路对输入的图像进行处理，例如调整亮度、对比度、色彩等参数。
此外，FPGA还可以实现基础的图像处理算法，如边缘检测、模糊效果等。
4.显示图像存储由于FPGA的存储器容量有限，无法存储大量的图像数据。
因此，我们需要使用外部存储器（如SD卡或闪存）来存储显示图像数据。
FPGA可以通过读取外部存储器中的图像数据，并逐帧地发送给LED显示屏。
5.显示控制LED视频显示控制系统还需要实现一些功能，如显示区域的选择、切换显示图像、控制亮度和对比度等。
这些功能可以通过FPGA的输入接口（如按键或触摸屏）实现，并通过FPGA的输出接口（如PWM或DAC）控制LED显示屏。
三、系统结构基于上述设计原理，我们可以设计如下的基于FPGA的LED视频显示控制系统结构：1.输入模块：包括外部输入接口和控制逻辑，用于接收外部输入信号（如按键或触摸屏输入），并实现相应的功能控制。
2.图像处理模块：包括图像处理逻辑和存储控制模块。
图像处理逻辑用于对输入的图像进行处理，如调整亮度、对比度等。
基于FPGA的大屏幕LED控制器的研究与设计
基于FPGA的大屏幕LED控制器的研究与设计摘要本文设计了一种基于FPGA的大屏幕LED控制器，PC通过串口将显示的数据传送到FPGA的内部，在内部使用RAM模块进行存储，内部通过控制模块将数据输出，通过电源转化芯片74HC245，将3.3V的电压转化为5V，与外部显示模块连接。
采用verilog语言进行设计，在ALTERA EP2C35的综合主频达到160.6Mhz。
关键词LED控制器；串口；显示模块The Research and Design of LED Controller Based on FPGADONG Yun-yunYantai Nanshan University，Yantai 265713，Shandong Province，ChinaAbstract In this paper design a LED Display Screen controller based on FPGA. The PC send the data to FPGA with serial interface, and the data is store in the RAM of FPGA. The internal module controll the data and make it display in the LED screen. 74HC245 converted the IO volte from 3.3V to 5V and the pin can connect with the display module finally. The design in FPGA is discripted with verilog, and the max frequency is 160.06 Mhz which is synthesized on Altera EP2C35.Keywords LED controller；Serial interface；Display module0 引言现在大屏幕LED显示系统已被广泛应用与各个领域，LED显示屏的应用已经比较普遍,而且随着应用的普及,更多新式的LED 显示屏会应用在更多的场合,所以研究大屏幕LED的显示很有实际意义。
基于FPGA的LED大屏幕控制系统设计
Ｆ ＧＡ口 作 为 控 制 器 ， 方 面 ， Ｐ Ｐ 一 Ｆ ＧＡ 采 用 软 件 编 程 实 现 硬 件 功能 ， 度 较 快 ； 一 方 面 ， 的 引 脚 资 源 丰 富 ， 扩 展 速 另 它 可 性 强 。 因 此 ， 单 片 Ｆ ＧＡ 和 简 单 的 外 围 电 路 就 可 以 实 用 Ｐ
责接 收 和 存储 上 位机 Ｌ ＥＤ点 阵数 据 ， Ｐ Ｆ ＧＡ 控 制 器 完成 显 示 数 据 的 转 换 、 态扫 描 并 驱 动 大屏 幕 Ｌ 动 ＥＤ 显 示 屏 。Ｆ ＧＡ Ｐ
控 制 器 由 ＶＨＤＬ语 言 编 程 实现 ， 在 Ｑｕ ｒｕ Ｉ 并 ａｔ ｓＩ中仿 真 测试 通过 。整 个 系统 外 围电路 简单 ， 于 扩展 。 易 关 键 词 ：Ｆ ＧＡ； Ｄ； Ｐ ＬＥ 大屏 幕 ； 制 系统 控
ｔ ｍ ｓ ｄ ｏｎ Ｍ ＣＵ ｎｄ ＦＰＧ Ａ ．Ｔ ｈｅＭ ＣＵ ｙ ｔ ｍ ｅ ｅｖｅ ｎ ｔ ｒ ｓｔ ｅ ｂａ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｒ ｃ ｉ ｓａ ｄ ｓ ｏ ｅ ｈｅＬＥＤ ｏｔｍ ａ ｒｘ ｄａ ａｆｏｍ ｈ ｏｓ ｏｍ ｐ ｅ ． ＦＰＧＡ ｏ ｒ ｌ ｒ ｄ ｔ ｉ ｔ ｒ ｔ ｅ ｈ ｔｃ ｕｔ ｒ ｃ ｎｔｏｌｅ ｐｅ ｆ ｒ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎｖ ｒ ｉｎ ｆｄｉｐ ａ ａ ａａ ｎａ ｉ ｃ ｎ ｎ ｒｖ ｓ ｔ ｒｏ ｍ ｈ ｏ ｅ ｓｏ ｏ ｓ ｌ ｙ ｄ ｔ ｎｄ ｄｙ ｍ ｃｓ ａ ｓ ａ ｄ ｄ ｉｅ ｈｅＬＥＤ ａ ｇｅ ｄ ｓ ａ ＦＰＧＡ ｏｎ ｒ ｌｅ ｓｐｒ ｒ ｍ ｍ ｅ ｎ Ｖ Ｈ ＤＬ ｌｒ ｉｐｌｙ． ｃ ｔ ｏ ｌｒｉ ｏｇ ａ ｄｉ
FPGA为设计平台的全彩led显示屏设计方案
FPGA为设计平台的全彩led显示屏设计方案介绍了一种以FPGA 可编程逻辑器件为设计平台的、采用大屏幕全彩led 显示屏进行全彩灰度图像显示的扫描控制器实现方案。
经过对“19场扫描”理论灰度实现原理的分析，针对采用该方法实现的全彩LED 显示屏刷新频率受串行移位时钟限制的缺点，提出了一种新式的实现高阶灰度显示的逐位点亮控制方法，在进行FPGA 电路设计中采用单独的计数器来控制屏幕的刷新频率，使全彩LED 显示屏的设计在L ED 的发光效率和刷新率之间的调整更加灵活。
最后，根据大屏幕全彩LED 显示屏的设计要求，结合本文讨论的灰度控制方法，给出了FPGA 屏体扫描控制器的内部电路实现结构框架。
1 、引言作为大型平板显示设备的一种，LED 显示屏以其使用寿命长、维护费用低、功耗低等特点在显示领域占有重要的位置。
特别在近年，带有红、绿、蓝三基色以及灰度显示效果的全彩LED 显示屏，以其丰富多彩的显示效果而倍受业界关注，成为LED 显示屏市场近年增长幅度比较大的产品。
寿命、单位面积亮度、三基色的偏差程度、点距、对比度、灰度等级(包括灰度级数和线性度) 、扫描频率等指标性能是衡量或横向比较大型显示设备好坏的标准。
而这些指标性能的优劣，很大程度上决定于扫描控制器的性能。
因此对大屏幕全彩LED 显示扫描控制方法的研究有着重要的意义。
由于LED 的发光亮度与扫描周期内的发光时间近似成正比，所以灰度等级的实现通常是由控制LED的发光时间与扫描周期的比值，即采用调节占空比来实现的。
全彩LED 显示屏一般采用逐位点亮的扫描方式实现灰度图像显示。
对于显示灰度级数为8 位的LED 显示屏，一般采用“19场扫描”原理来实现256 级灰度显示。
L ED 显示屏的显示数据更新一般采用串行输出方式，如采用595 进行设计的静态LED 全彩显示屏，根据“19场扫描”原理，对于分辨率等规格确定的屏体，当。
基于 FPGA 的 LED 屏控制器设计
基于 FPGA 的 LED 屏控制器设计夏建雄;陈海燕【摘要】通过对大型户外全彩 LED 显示屏的研究，基于 FPGA 设计了一种 LED显示屏的控制系统。
该系统主要工作基于Altera 公司提供的 DE1开发板上进行设计，在 Quartus II 的软件开发环境下，采用层次化设计，用 Verilog HDL 语言建立分频时钟模块、数据采集和重组模块、扫描驱动模块，最后连接成一个整体的系统模块，进行仿真和调试，完成 FPGA控制系统的设计。
通过 SPI 通信协议发送数据，完成了64×64的LED 屏的图形显示，从而验证了LED 大屏幕的设计方法。
本方案实现的显示控制系统方法，满足目前 LED 大屏幕区域显示和高速处理图像数据的要求，具有稳定性高、设计灵活等特点。
%Through the study of the large outdoor full color LED display screen,a control system of LED display screen was designed based on FPGA.The system was designed on the platform of the Altera DE1 development board.In the software development environment of QuartusⅡ,a hierarchi-cal design was applied.A complete system module consists of a frequency divided clock module,a module for data acquisition and reorganization,and a scan driver module with the use of the Verilog HDL language.Simulation and test were also conducted for the final FPGA control system.Moreo-ver,the design ofa LED large screen was also verified by using the SPI communication protocol to send data to realize the graphic display of a 64×64 LED screen.The display control system method of this scheme met the demand of current LED area of the large screen display and image data high-speed processing,having the characteristics of high stability,flexible design etc.【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P838-843)【关键词】现场可编程门阵列;发光二极管;Verilog 硬件描述语言;扫描驱动【作者】夏建雄;陈海燕【作者单位】国防科学技术大学计算机学院，湖南长沙 410073;国防科学技术大学计算机学院，湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】TP873早期及目前市场上出现的一些规模较小的LED显示系统,一般都采用单片机作为主要的控制系统。
基于FPGA的大型LED显示屏系统设计
基于FPGA的大型LED显示屏系统设计随着平板显示技术的不断更新，大型LED 显示系统利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成大面积显示屏，主要显示字符、通常用单一单片机作为主控器件控制和协调大屏幕显示。
由多片单片机构成的多处理器系统，其中一片作为主CPU,其他作为子CPU 共同控制大屏幕的显示，该系统可以减轻主CPU 的负担，提高了LED 点阵的刷新频率。
但单片机的驱动频率有限，无法驱动等分辨率LED 屏幕，尤其是对于多灰度级彩色大屏幕，数据送到显示屏之前要进行灰度调制重现对实时性要求较高、数据量较大的场合下，可编程逻辑器件是首选的核心数据处理器。
本系统考虑对于传输视频数据大小和驱动LED 大屏幕刷新频率的要求，LED 发送卡、接收卡均采用FPGA 作为核心处理器，笔者选择Xilinx 公司基于90nm 工艺制造的XC3S250E-FTG256,内有25 万逻辑门，最高频率可以达到600MHz,完全可以满足系统速度的要求在系统中作为扫描控制单元，同时以MCU 芯片为主控制单元。
采用该方案可以有效简化显示屏的电路结构，从而提高了整个控制系统的灵活性和可靠性。
1 系统的组成和工作原理该系统采用89C51 单片机和SDRAM 组成控制中心，由基于Xilinx 公司的FPGA 的90nm 工艺制造的XC3S250E-FTG256 和RAM 组成扫描控制模块，以FLASH 作为存储器模块，采用以太网传输数据，组成LED 屏的控制系统。
系统结构如2 硬件系统设计2.1 存储器电路设计本系统中需要用2 片RAM 芯片作为缓存来存储视频数据，并以乒乓方式进行快速读写操作。
目前主要有动态存储器（DRAM）和静态存储器（SRAM），SRAM 的读写时间短，静态功耗比较低，总线利用率高，它不需。
一种基于FPGA控制全彩大屏幕显示的设计
一种基于FPGA控制全彩大屏幕显示的设计随着数字技术的飞快进展，各种数字显示屏也随即涌现出来有、、DLP 等，各种数字大屏幕的控制系统多种多样，实用+脱机控制系统，也实用PC+DVI接口解码芯片+FPGA芯片联机控制系统，在这里我们叙述一种不仅可以用于控制全彩LED大屏幕的显示，而且还可以作为发送端输出高清图像数据。
采纳的联机控制系统对全彩LED大屏幕举行控制。
即PC+DVI接口解码芯片+FPGA芯片+输出接口模式的联机控制系统。
一、DVI接口概述DVI全称为Digital Visual Interface，它是基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）协议作为基本电气衔接。
TMDS是一种微分信号机制，可以将像素数据编码，并通过串行衔接传递。
显卡产生的数字信号由发送器根据TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。
目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上惟独3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空，不兼容模拟信号。
另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。
兼容模拟幸好并不意味着模拟信号的D-Sub接口可以衔接在DVI-I接口上，而是必需通过一个转换接头才干用法，普通采纳这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。
本文讲述中用到的接口是DVI-D全数据接口。
二、FPGA控制全彩LED大屏幕系统原理1 DVI解码芯片控制原理图3输入部分显示了FPGA芯片控制解码芯片控制原理图，所选的FPGA 芯片是公司的Spantan_3系列的X3C1400A-5，该芯片可以实现对DDR_SDRAM最大时钟为200MHz的控制。
在该系统中用到的DVI解码芯片是TI公司生产的芯片型号为tfp401的解码芯片，该芯片通过接收由计算机DVI接口传输来的编码图像数据，输出到DVI解码芯片，该第1页共4页。
基于 FPGA 的 LED 显示屏控制系统的设计与实现
基于 FPGA 的 LED 显示屏控制系统的设计与实现郑争兵;赵峰【摘要】根据LED显示屏的工作原理，提出了一种基于FPGA的大屏幕LED图文显示屏控制系统设计方案。
系统采用移位芯片74HC595构建驱动电路，通过串行方式输出驱动信号，利用FPGA构建核心控制电路，采用Verilog HDL语言编写程序，完成显示汉字数据的读出，按照串行方式产生行、列扫描信号和控制信号，动态扫描并驱动LED显示屏。
实验测试结果表明：系统可以实现汉字滚动显示，整个系统外围电路简单，易于扩展。
%According to the working principle of LED display, a design scheme of large screen LED display control system based on FPGA was proposed.The driver circuit was built by the shift chip 74HC595 to generat the drive signals through the serial output mode.The core control circuit was built by FPGA and the reading of Chinese characters data was completed by using the Verilog HDL language to write program.Row and column scanning signal and the control signal were generated on the basis of the serial way, and then the dynamic scanning and driving LED led display was performed.The experimental results show that:the system can achieve the Chinese characters scrolling display, and the peripheral circuits of the whole system are simple and easy to expand.【期刊名称】《陕西理工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P25-29)【关键词】现场可编程门阵列;LED显示屏;硬件描述语言;LED驱动电路【作者】郑争兵;赵峰【作者单位】陕西理工学院物理与电信工程学院，陕西汉中723000;陕西理工学院物理与电信工程学院，陕西汉中723000【正文语种】中文【中图分类】TN873LED显示屏作为一种平板显示设备因其使用寿命长、成本低、功耗低等特点在显示领域占有重要的市场地位。
基于FPGA的LED全彩显示屏控制系统设计
基于FPGA的LED全彩显示屏控制系统设计李海富;熊本波;吴旭志【摘要】系统对LED全彩屏扫描控制板做了一个全新的架构设计,即采用C8051F340单片机＋FPGA作为主控模块实现逐点控制和全彩画面显示。
运用单片机的灵活性和多功能性特点,完成了显示屏内温湿度采集、供电电压监测、屏外环境亮度监测、与上位机通信和对FPGA的配置和控制。
FPGA作为高速器件完成显示数据收发和扫描。
采用恒流驱动芯片MBI5036实现LED恒流驱动。
%This system designs a new architecture for LED full color scanning controller board by using C8051F340 MCU＋FPGA module as the main control module to implement point-to-point control and full color screen display.It completes the acquisition of temperature【期刊名称】《长春大学学报（社会科学版）》【年(卷),期】2011(021)006【总页数】3页(P1-3)【关键词】C8051F340;FPGA;全彩显示;逐点控制;高速传输【作者】李海富;熊本波;吴旭志【作者单位】长春大学电子信息工程学院,长春130022;长春大学电子信息工程学院,长春130022;长春大学电子信息工程学院,长春130022【正文语种】中文【中图分类】TP338.7LED显示屏最早出现在1970年代，随着电子工业技术的发展和人民生活水平的提高，LED显示屏已被用到交通信息引导、广告传播、建筑装饰、舞台背景、广场大屏幕等方面。
LED显示屏也从简单的文字信息屏发展到高清全彩的视频播放显示屏，可以直接接收DVI、VGA和有线电视视频信号。
全彩LED显示屏作为节能产品一直存在成本高，自我监测能力弱，亮度不均匀的缺点。
基于FPGA的LED大屏幕控制系统的设计实现
基于FPGA的LED大屏幕控制系统的设计实现相比于液晶显示、投影显示等其他大屏幕显示技术，显示技术有其独特的优越性：高亮度、宽可视角度、丰盛的颜色以及可定制的屏幕外形。
这些特点使得LED显示屏被广泛应用于工业、交通、商业广告、信息发布、体育竞赛等各个领域。
LED大屏幕控制系统是一个融合计算机控制技术、视频技术、光技术、通信技术的综合系统。
当前主流的LED大屏幕控制系统多以或FPGA结合其他芯片为主控芯片。
目前LED大屏幕正朝着显示面积更大、显示亮度更高、色彩更艳丽的方向进展。
这些都给LED大屏幕控制系统提出了新的挑战。
本文基于公司的低成本Cyclone II系列芯片EP2CQ208C设计了LED大屏幕控制系统，在传统的SDRAM缓存技术上，提出了优化的SDRAM乒乓式缓存技术并具体阐述了反γ校正、色彩调整、灰度级调整等在FPGA 中的实现。
本系统终于实现了最大1 280×1 024辨别率、最低240 Hz 刷新率的超大LED屏幕显示。
同时可以通过PC机上软件对LED屏幕举行亮度、对照度、灰度级等参数的灵便调整，得到越发细腻的显示画面。
1 系统结构本文所设计的LED大屏幕控制系统结构1所示，囫囵系统分为发送卡和接收卡两部分。
以Altera公司的EP2CQ208C作为主控芯片，DVI数据解码选用了TI公司的TFP201A(最高支持SXGA)，数据缓存选用了Samsung的K4S643232C，千兆以太网芯片选用了Realtek公司的RTL8212（双端口千兆物理层芯片）。
本系统的数据流分为控制数据和显示数据。
控制数据由PC机上的软件发出，发送卡的FPGA接收控制数据，判定是控制发送卡还是控制接收卡的数据，假如是控制接收卡，则通过千兆网络将数据发送至接收卡。
TFP201A从DVI接口解码出显示数据后由FPGA缓存入SDRAM，然后在第1页共4页。
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led全彩电子大屏幕【一种基于ＦＰＧＡ控制全彩大屏幕显
示的设计】
随着数字技术的飞速发展，各种数字显示屏也随即涌现出来有LED、LCD、DLP等，各种数字大屏幕的控制系统多种多样，有用ARM+FPGA脱机控制系统，也有用PC+DVI接口解码芯片+FPGA芯片联机控制系统，在这里我们讲述一种不仅可以用于控制全彩LED大屏幕的显示，而且还可以作为发送端输出高清图像数据。
采用的联机控制系统对全彩LED大屏幕进行控制。
即PC+DVI接口解码芯片+FPGA芯片+输出接口模式的联机控制系统。
DVI接口概述
DVI全称为DigitalVisualInterface，它是基于
TMDS(TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接。
TMDs是一种微分信号机制，可以将像素数据编码，并通过串行连接传递。
显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给 __，经过解码送给数字显示设备。
目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空，不兼容模拟信号。
另外一种则是DVI-I接口，可同时兼
容模拟和数字信号。
兼容模拟幸好并不意味着模拟信号的D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。
本文叙述中用到的接口是DVI-D全数据接口。
FPGA控制金彩LED大屏幕系统原理
1 DVI解码芯片控制原理输入部分显示了FPGA芯片控制解码芯片控制原理图，所选的FPGA芯片是Xilinx公司的Spantan_3系列的X3c1400A－5，该芯片可以实现对DDR_SDRAM最大时钟为200MHz 的控制。
在该系统中用到的DVI解码芯片是TI公司生产的芯片型号为tfp401的解码芯片，该芯片通过接收由计算机DVI接口传输来的编码图像数据，输出到DVI解码芯片，该芯片将串行数据解码成24位的R(Red)、G(Green)、B(Blue)三原色并行数据，以及行同步、场同步、数据使能和时钟信号，然后将解码后的RGB图像数据、行同步、场同步、数据使能和时钟控制信号送给FPGA芯片，将图像数据缓冲到FPGA芯片的FIFO中，在这里须注意，当采集图像的分辨率很大时，该数据传输的时钟信号最高可达到165MHz，输出的并行图像数据为
24位的数据，所以最大带宽可达到3.96GHz，在选取外部存储器是须考虑带宽的要求。
DDC：DisplayDataChannel(显示数据通道)――指主机与显示设备的通讯方式。
基于End-user的即插即用功能的需求，VESA定义了DDC标准。
包含DDCl／DDC2B／DDC2B+等方式。
DDC2B是主机与显示设备准双向通信，基于FC通信协议。
只有主机向显示器发出需求信号，并得到显示器的响应后，才送出EDID资料。
EDID：ExtendedDisplayIdentificationData(外部显示设备标志数据)――指DDC通信中传输的显示设备数据。
EDID包含显示设备的基本参数，如制造厂商、产品名称、最大行场频、可支持的分辨率等。
图中的
E2PROM是一个重要的存储器，存储由计算机传来的制造厂商、产品名称、最大行场频、可支持的分辨率等参数，只有该存储器工作起来后，DVI接口才可以正常工作，该存储器显示数据通道为DDC，在这里与DVI接口插上时，该处有个上拉电阻进行指示，计算机会自动将各种参数输入到该存储器，这样才可以从DVI接口输出以各种参数为标准的图像数据。
2 选取存储图像数据的缓冲存储器根据上述采集图像数据的带宽要求，在这里用的是DDR-SDRAM存储器，时钟最大为200MHz，数据位宽为16位，所以，最高带宽可达到6.4GHz，利用率达到65％即可满足上述DVI接口芯片输入到FPGA芯片的带宽要求。
由于从DVI 芯片输入到FPGA芯片的图像数据最大的时钟是165MHz，与输出到DDR-SDRAM存储器的时钟频率200MHz不同步，所以，在这里FPGA芯
片中要用到异步FIFO进行缓冲，将从DVI解码芯片输入的图像数据缓冲到宽度为24位，深度为2048的FIFO中，其中输入时钟根据输入的图像分辨率计算得出，最大可输出的时钟为165MHz，然后再从FIF0缓冲期将数据输出到DDR-SDRAM存储器，其中输出到DDR-SDRAM 的图像数据的时钟为200MHz，输出的时钟为双数据率始终，即数据有效时钟可达到400MHz，再将DDR-SDRAM存储器中的图像数据输出到FPGA芯片中，在这里输出到FPGA芯片的缓冲阶段，需要借助FIFO 对输出到外部接口芯片进行缓冲。
3 图像处理由于人眼看到的图像亮度是非线性等级的，该系统的输出到存储器的图像是线性的，所以需进行校正处理，在这里运用了gamma校正算法进行处理，Y=KX，FPGA芯片对gamma校正的实现过程就是进行数据的映射，对从FIFO输出到外部接口的图像数据进行数据的一一映射。
得到输出图像，从输出接口将校正后的图像数据输出到外部器件。
4 应用于不同领域的两种输出接口模式①FPGA芯片输出端连接驱动电流芯片该接口的使用适合于输出的是多路驱动电流芯片，用FPGA芯片输出管脚时序控制多路外部驱动电流芯片，驱动电流芯片再对RGB发光二极管进行控制，最后将整个电脑想要显示的图像显示到大屏幕LED上。
②接收端为以太网线的接口该接口适合于对一路输
XDVI解码芯片接口图像的输出，该接口可以用于远距离传输图像信息，应用于大屏幕的LED的显示。
显示设备采用DVI接口优点
DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，减少了数字向模拟再到数字烦琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，能有效消除拖影现象，使用DVI进行数据传输，信号不衰减，色彩更纯净，更逼真。
计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接全彩LED大屏幕显示器，就需要先把信号通过显卡中的D／A转换器转变为R、G、B 三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到全彩LED大屏幕上，还需要相应的A／D转换器将模拟信号再一次转变成数字信号，才能在全彩LED大屏幕上显示出图像。
在上述的D／A、A ／D转换和信号传输过程中不可避免信号的损失和受到干扰，从而导致图像出现失真甚至显示错误。
DVI接口无须进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大的提高。
结束语
该设计系统实现的FPGA芯片控制全彩大屏幕的图像显示系统，不仅可以用于小尺寸分辨率(256×192)的全彩LED大屏幕控制系统
的显示，还可以远距离的以太网传输图像数据，将该图像数据发送到多块接收模板，多块接收板的拼接可以用于显示分辨率(1920×1280)的高清彩色图像的大屏幕。
内容仅供参考。