石江鵬 李帥 肖瑤 邸志剛 ＊ 賈春榮

(河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院,河北唐山 063009)

基于嵌入式和FPGA的樓宇動(dòng)態(tài)顯示屏設(shè)計(jì)

石江鵬 李帥 肖瑤 邸志剛 ＊ 賈春榮

(河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院,河北唐山 063009)

當(dāng)今社會(huì)信息高速發(fā)展,信息傳遞途徑多種多樣,各種LED顯示裝置被充分開(kāi)發(fā)利用起來(lái)。為了適應(yīng)現(xiàn)代信息媒體的發(fā)展,本文設(shè)計(jì)了一種新型樓宇動(dòng)態(tài)顯示屏。該設(shè)計(jì)基于嵌入式單片機(jī)技術(shù)及FPGA技術(shù),結(jié)合光電顯示技術(shù)研發(fā)而成?？捎糜诖髲B、樓宇等場(chǎng)所的信息發(fā)布。再結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)超級(jí)信息發(fā)布。

信息發(fā)布 動(dòng)態(tài)顯示屏 嵌入式 FPGA

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息發(fā)布手段日新月異[1]。伴隨著嵌入式技術(shù)、可編程邏輯器件技術(shù)以及光電顯示技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的信息發(fā)布手段如報(bào)紙、電視、樓宇電視等等越來(lái)越受到各種限制，從而導(dǎo)致信息發(fā)布的效果很差，而這對(duì)于廣告業(yè)而言將是致命的損失與打擊。為了最大限度的開(kāi)發(fā)信息發(fā)布的途徑與效果，近年來(lái)樓宇動(dòng)態(tài)顯示屏越來(lái)越受到關(guān)注。鑒于此，本文利用嵌入式單片機(jī)技術(shù)[2]、FPGA技術(shù)[3]以及光電顯示技術(shù)設(shè)計(jì)了樓宇動(dòng)態(tài)顯示屏。

圖1 動(dòng)態(tài)顯示屏原理圖

圖2 系統(tǒng)軟件主程序流程圖

1 系統(tǒng)原理

樓宇動(dòng)態(tài)顯示屏是一種利用LED按照一定順序排列而成的成像設(shè)備?？梢詣?dòng)態(tài)顯示數(shù)字、文字、圖像以及視頻等等[4]，從而使其具有電視墻、液晶顯示屏及投影儀無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。主要利用嵌入式單片機(jī)技術(shù)及FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息顯示的控制，即控制LED陣列進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。本顯示屏主要由單片機(jī)系統(tǒng)、FPGA系統(tǒng)、顯示屏、顯示屏驅(qū)動(dòng)及電源部分組成。

2 硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以stm32為核心，搭配FPGA技術(shù)，設(shè)計(jì)的樓宇廣告可以實(shí)現(xiàn)多種效果。首先我們采用的是5050RGB全彩LED，每個(gè)LED可以顯示多種顏色。驅(qū)動(dòng)部分采用專(zhuān)業(yè)的LED驅(qū)動(dòng)芯片LPD6803，包括串行移位寄存器和級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí)，LPD6803將數(shù)據(jù)和控制信號(hào)經(jīng)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)后輸出下一級(jí)，很好地實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)。

其次利用FPGA技術(shù)，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變成頻域信號(hào)。在FPGA芯片之前接有AD芯片，采集聲音信號(hào)，經(jīng)FPGA轉(zhuǎn)變成頻域信號(hào)后，和stm32通過(guò)串口的方式進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絪tm32中，實(shí)現(xiàn)音頻的控制，燈帶將隨著聲音的變化顯示不同的圖案。

另外采用的TFT彩屏，用stm32控制彩屏顯示動(dòng)畫(huà)，傳遞更加生動(dòng)的信息。通過(guò)和stm32的通信，通過(guò)上位機(jī)軟件控制燈帶。系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為配合嵌入式系統(tǒng)及FPGA系統(tǒng)的實(shí)施運(yùn)行，利用C語(yǔ)言編制系統(tǒng)的軟件部分實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)對(duì)顯示的控制，利用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)FPGA系統(tǒng)的控制功能。主程序流程圖如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的樓宇動(dòng)態(tài)顯示屏，可以對(duì)現(xiàn)有信息發(fā)布技術(shù)進(jìn)行完美補(bǔ)充，從而大幅提高信息發(fā)布及廣告投遞的效果。

[1]劉欣銘,張廣斌,陳騫.LED顯示屏技術(shù)綜述.黑龍江電力,2003,25(4)：294-296.

[2]張建軍,陳鐘榮.基于可編程邏輯器件的LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).液晶與顯示,2006,21(4)：398-402.

[3]梁志明,李斌.基于FPGA的大屏幕全彩LED掃描控制器設(shè)計(jì).液晶與顯示,2007,22(4)：477-481.

[4]張玉杰,馬立云,張賀艷.基于ARM和FPGA的LED顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2009,(12)：2429-2431.

河北聯(lián)合大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目。

邸志剛。