嵌入式开发之基于ATMA的LED显示系统设计.pptx

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1、嵌入式开发之基于嵌入式开发之基于ATMA的的LED显示系统显示系统设计设计介绍一种应用于实际工业生产现场中的大型介绍一种应用于实际工业生产现场中的大型LEDLED显显示系统的设计和研制。该系统采用高性能示系统的设计和研制。该系统采用高性能3232位位armarm微微处理器为其控制核心，并由其实现处理器为其控制核心，并由其实现LEDLED显示屏刷新及显示屏刷新及动态显示效果的控制。系统通过动态显示效果的控制。系统通过RS-485RS-485协议与现场总协议与现场总线进行数据通信，线进行数据通信，LEDLED显示屏的行、列驱动信号分别显示屏的行、列驱动信号分别由由armarm处理器的处理器的2 2

2、个个SPISPI口输出。该系统具有硬件结构口输出。该系统具有硬件结构简单、简单、LEDLED显示刷新速度快、系统可靠、功能强大、显示刷新速度快、系统可靠、功能强大、成本适宜等特点。本方案经过在某大型物流生产线上成本适宜等特点。本方案经过在某大型物流生产线上的长期实际运行，证明其设计是成功的。的长期实际运行，证明其设计是成功的。前言第1页/共11页最近，笔者在某工厂大型生产线上基于现场总线的物流呼最近，笔者在某工厂大型生产线上基于现场总线的物流呼叫系统项目中发现，由于所需要显示的信息流比较大，用现有叫系统项目中发现，由于所需要显示的信息流比较大，用现有的基于的基于AT89C51AT89C51芯片

3、组成的芯片组成的LEDLED显示屏控制系统，由于受到微显示屏控制系统，由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以在要求显示较多像素、显示内容帧频较高、动多限制，已难以在要求显示较多像素、显示内容帧频较高、动态显示效果复杂的情况下，得到良好的动态视觉效果。针对以态显示效果复杂的情况下，得到良好的动态视觉效果。针对以上情况，在利用现有资源的基础上，重新设计和研制了一种全上情况，在利用现有资源的基础上，重新设计和研制了一种全新的，由新的，由3232位高性能位高性能armarm微处理器组成的微处理器组成的LEDL

4、ED显示屏控制系统，显示屏控制系统，并通过并通过RS485RS485接口与现场总线中的上位机进行实时数据通信，接口与现场总线中的上位机进行实时数据通信，实现整个系统的信息显示。实现整个系统的信息显示。第2页/共11页该系统的硬件组成框图如图该系统的硬件组成框图如图1 1所示。图所示。图1 1中，微处理器是中，微处理器是AtmelAtmel公司生产的公司生产的AT91M42800AAT91M42800A，它采用基于，它采用基于arm7TDMIarm7TDMI内核内核的高性能的高性能3232位位RISCRISC架构的处理器，有着丰富的外围接口资源。架构的处理器，有着丰富的外围接口资源。AT91M4

5、2800AAT91M42800A有有2 2个个USARTUSART外围接口，系统用外围接口，系统用USART0USART0口和口和MAX485MAX485组成组成485485接口电路，具体的接口电路如图接口电路，具体的接口电路如图2 2所示。所示。AT91M42800AAT91M42800A还有还有2 2个个SPISPI口，每个口，每个SPISPI口有口有4 4根片选信号，根片选信号，通过片选均可以支持外接通过片选均可以支持外接1515个设备。该系统的做法是将个设备。该系统的做法是将2 2个个SPISPI口分别接到列驱动电路和行驱动电路上，并利用各自的口分别接到列驱动电路和行驱动电路上，并利用

6、各自的2 2个片选个片选信号信号CS0CS0和和CSlCSl完成驱动电路的信号锁存和允许输出控制，完成驱动电路的信号锁存和允许输出控制，SPISPI的的CLKCLK输出作为驱动电路的时钟信号输入，工作频率为输出作为驱动电路的时钟信号输入，工作频率为4MHz4MHz。1 系统硬件结构系统硬件结构第3页/共11页SRAM接口电路由2块HY57V641620芯片并联组成，HY57V641620是Hynix公司生产的4BanksXlM16位的SDRAM芯片，单片HY57V641620存储容量为4组16M位(8MB)，支持自动刷新，16位数据宽度。为充分发挥32位CPU的数据处理能力，系统用2块8ns的

7、HY57V641620组成32位SDRAM存储器系统。Flash存储器接13电路由1块HY29LVl60芯片组成。HY57V641620是Flash存储器芯片，单片存储容量为16M位(2MB)，816位数据宽度，本系统采用16位数据宽度的工作方式。具体的电路连接可参阅参考文献。第4页/共11页行驱动电路由行驱动电路由AllegroAllegro公司的公司的3636片片A68595A68595级联组成，显示屏级联组成，显示屏背面每行数据线由串人并出移位寄存器背面每行数据线由串人并出移位寄存器A68595A68595级联而成，级联而成，A68595A68595片内集成有片内集成有MOSMOS管构成

8、的驱动器，足够驱动发光二极管构成的驱动器，足够驱动发光二极管发光。列驱动电路由管发光。列驱动电路由AllegroAllegro公司的公司的2424片片A6276A6276级联组成，级联组成，A6276A6276是是1616位带锁存的串入并出移位位带锁存的串入并出移位LEDLED驱动芯片。驱动芯片。A68595A68595和和A6276A6276级联时引脚和联接方法如图级联时引脚和联接方法如图2 2所示，电路都较为简单所示，电路都较为简单(其其中带端口框标的为中带端口框标的为AT91M42800AAT91M42800A的相应引脚的相应引脚)。其他详细的性。其他详细的性能资料，请查阅能资料，请查阅

9、AtmelAtmel和和AllegroAllegro公司的相关产品文档。公司的相关产品文档。AT91M42800AAT91M42800A的的SPISPI口均采用口均采用1616位串行输出工作方式，利用位串行输出工作方式，利用3232位位armarm处理器的高速性能，能够充分提高数据传输速度。处理器的高速性能，能够充分提高数据传输速度。第5页/共11页该系统与上位机的通信由该系统与上位机的通信由AT91M42800AAT91M42800A的的USARTOUSARTO的口与的口与485485接口电路接口电路完成，上位机仅需将要显示的数据，传送至完成，上位机仅需将要显示的数据，传送至AT91M428

10、00AAT91M42800A即可。开机后，即可。开机后，Ar91M42800AAr91M42800A初始化，读入启动代码后，将保存在初始化，读入启动代码后，将保存在FlashFlash存储器内的程序代码存储器内的程序代码和所要显示的字模数据，重映射到和所要显示的字模数据，重映射到SDRAMSDRAM中，使得系统的数据存取全部在高中，使得系统的数据存取全部在高速速SDRAMSDRAM中完成。在接收到上位机的数据后，中完成。在接收到上位机的数据后，AT91M42800AAT91M42800A将要显示的数将要显示的数据，转换成相对应的据，转换成相对应的LEDLED屏显示驱动信号，再加入相应的动态显示

11、效果控制程屏显示驱动信号，再加入相应的动态显示效果控制程序序(画面左移、上移、开幕、覆盖、闪烁和直显等画面左移、上移、开幕、覆盖、闪烁和直显等)后，用后，用SPISPI口分别输出给行、口分别输出给行、列驱动电路。同时，若有需要，上位机所传来的数据或图像画面，也可以保存列驱动电路。同时，若有需要，上位机所传来的数据或图像画面，也可以保存在在FlashFlash存储器中。存储器中。显示屏采用显示屏采用1 11616动态逐次行扫描方式，先将动态逐次行扫描方式，先将SPIASPIA端口中的端口中的2424个字节数据个字节数据依此串行移入对应的依此串行移入对应的2424个个A6276A6276列驱动电路

12、，并锁存。接着，列驱动电路，并锁存。接着，SPIBSPIB端口再将端口再将一行行选通信号串行移入行驱动电路，完成一行的一行行选通信号串行移入行驱动电路，完成一行的LEDLED显示。然后依理，逐次显示。然后依理，逐次的显示的显示LEDLED屏的各行。屏的各行。2 工作原理工作原理第6页/共11页二极管亮灭时间的占空比可用软件进行设定，以选取合适亮度，提高发光二极管的使用寿命。在现场实际安装的LED显示屏，有效显示面积约为46m2，共有288384=110592个像素，满帧刷新时间最短可小于8ms，换帧频率125Hz以上，比传统的用单片机组成的显示系统提高了10倍以上的帧频，保证了动态显示时的视觉

13、效果。同时，在相同的条件下，还可以使得实际可视像素点增多。第7页/共11页本系统的软件采用本系统的软件采用CC0S-II0S-II操作系统，使得系统具有强大操作系统，使得系统具有强大的多任务管理、定时器管理、中断管理、存储管理等功能，通的多任务管理、定时器管理、中断管理、存储管理等功能，通过对相关寄存器的实时监控，可以大大提高系统的稳定性，这过对相关寄存器的实时监控，可以大大提高系统的稳定性，这些是以往用单片机和部分些是以往用单片机和部分DSPDSP处理器所无法实现的。处理器所无法实现的。显示应用程序采用定时器中断方法，通过设置合适的进入显示应用程序采用定时器中断方法，通过设置合适的进入中断时

14、间常数，即可以得到高于中断时间常数，即可以得到高于40Hz40Hz的的LEDLED刷新帧频，使人眼刷新帧频，使人眼得到稳定的动态视觉效果。得到稳定的动态视觉效果。画面的实时动态处理，即各种动态显示方式均以子程序形画面的实时动态处理，即各种动态显示方式均以子程序形式编写，每种显示方式都是独立的子程序。具体的动态显示方式编写，每种显示方式都是独立的子程序。具体的动态显示方式有：画面左、右移，上、下移，拉幕，覆盖，闪烁，直显等式有：画面左、右移，上、下移，拉幕，覆盖，闪烁，直显等多种方式。多种方式。3 软件部分简述软件部分简述第8页/共11页使用高性能使用高性能3232位位RISRIS架构的架构的a

15、rmarm微处理器，硬件上克服了传统微处理器，硬件上克服了传统8 81616位单位单片机在处理能力、系统架构、寻址范围和外围接口能力上的不足；软件上使用片机在处理能力、系统架构、寻址范围和外围接口能力上的不足；软件上使用实时多任务操作系统，使系统的管理功能强大，可进行实时监控，实现复杂的实时多任务操作系统，使系统的管理功能强大，可进行实时监控，实现复杂的程序控制，程序的开发和扩展也很方便。和以往单片机组成的类似系统相比，程序控制，程序的开发和扩展也很方便。和以往单片机组成的类似系统相比，本系统的软件稳定性和可靠性都得到了很大提高。本系统的软件稳定性和可靠性都得到了很大提高。该系统省去了传统做法

16、中该系统省去了传统做法中LEDLED显示部分的总线驱动和译码电路，不像其显示部分的总线驱动和译码电路，不像其他一些单片机系统，为提高显示速度而采用多处理器，使用双端口他一些单片机系统，为提高显示速度而采用多处理器，使用双端口RAMRAM，或，或是采用将是采用将LEDLED屏分为多块的方案。系统使用屏分为多块的方案。系统使用AT9lM42800AAT9lM42800A的的SPISPI接口直接实现接口直接实现LEDLED显示逻辑驱动，不仅电路简单，并且简化了软件的相关编程，节省了显示逻辑驱动，不仅电路简单，并且简化了软件的相关编程，节省了MCUMCU的的GPIOGPIO硬件资源。硬件资源。AT91

17、M42800AAT91M42800A的的SPISPI接口可以采用接口可以采用1616位传输方式，配以位传输方式，配以A6276A6276高速的高速的1616位专用位专用LEDLED驱动芯片，使得驱动芯片，使得LEDLED的显示刷屏速度比传统的单片机有了极大提的显示刷屏速度比传统的单片机有了极大提高。高。4 本系统的优点本系统的优点第9页/共11页由由3232位嵌入式位嵌入式RISCRISC微处理器组成的大屏幕微处理器组成的大屏幕LEDLED显显示系统，与传统的基于示系统，与传统的基于8 81616位单片机的位单片机的LEDLED显示系显示系统相比，在不显著增加系统成本的情况下，性能有了统相比，

18、在不显著增加系统成本的情况下，性能有了极大提高。而与采用极大提高。而与采用DVIDVI接口方式的显示系统相比，接口方式的显示系统相比，省去了视频处理的相关电路，又具有硬件结构简单、省去了视频处理的相关电路，又具有硬件结构简单、成本低廉等优势。采用本设计方案，可节省单片机的成本低廉等优势。采用本设计方案，可节省单片机的端口资源，有效简化显示屏的电路结构，提高了整个端口资源，有效简化显示屏的电路结构，提高了整个显示系统的可靠性。在单色视频、动画、文字等显示系统的可靠性。在单色视频、动画、文字等LEDLED信息显示方面，本系统有一定的应用价值。经过在某信息显示方面，本系统有一定的应用价值。经过在某大型物流生产线上的长期实际运行，证明其设计方案大型物流生产线上的长期实际运行，证明其设计方案是成功的。是成功的。结语结语第10页/共11页感谢您的观看。感谢您的观看。第11页/共11页