LED大屏幕顯示校正系數配置系統

摘 要：為了能夠準確、有效的實現LED大屏幕顯示控制系統中使用的校正系數的寫入與讀出功能，開發了LED大屏幕顯示校正系數配置系統，如USB接口、FPGA等。本文主要針對基于USB接口與FPGA（含有可編輯元件的半導體設備）的LED大屏幕顯示校正系數配置系統的硬件電路設計與軟件程序設計進行深入的研究。

關鍵詞：LED大屏幕顯示；USB接口；校正系數；配置系統

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 04-0000-01

LED大屏幕顯示設備以晶體二極管為原材料，廣泛應用于現代的各種大型公共場所，如游樂園、酒店、商場等。LED大屏幕顯示校正系數配置系統功能的實現主要應用USB接口與FPGA（Field Programmable Gate Array），再配合具有存儲芯片功能的Flash，將LED使用的校正系數存儲在掃描接收卡當中[1]。

一、LED大屏幕顯示校正系數配置系統硬件電路設計

（一）硬件電路系統的構成

硬件電路系統主要是由穩壓電路、具有高速緩存功能的USB接口與具有可編輯元件的半導體設備的FPGA主控三個部分構成。硬件電路系統的工作流程為：計算機、USB接口、USB接口控制部分、穩壓電路、Slave FIFO、FPGA主控部分、SPI、Flash。

（二）硬件電路系統的設計

硬件電路系統的設計主要分為兩部分，一是USB接口控制芯片的選擇，二是FPGA主控芯片的選擇。USB接口控制芯片的作用主要是將USB設備與計算機端連接，實現LED數據信息的傳輸。LED大屏幕顯示校正配置系統USB接口控制芯片主要選擇美國賽普拉斯半導體公司（Cypress），具有8051兼容的CPU與指令系統的EZ-USB FX2LP系列低功耗版本單片機CY7C68013A，該芯片是目前世界上性能最好、集成度最高、耗能量最小的集成USB2.0協議的微控制器。FPGA主控芯片的作用是將USB接口控制芯片與具有存儲芯片功能的Flash連接，實現USB與Flash之間的數據信息的傳輸與控制。LED大屏幕顯示校正配置系統FPGA主控芯片主要選擇全球領先的可編程邏輯完整解決方案供應商賽靈思（Xilinx）企業，具有較高安全功能的Spartan3AN平臺一系列FPGA芯片產品中的性能最好的XC3S50AN作為FPGA主控芯片，該芯片具有安全系數高、耗能量低等優勢[2]。

（三）硬件電路系統數據傳輸接口的設計

硬件電路系統數據傳輸接口的設計主要分為FPGA接口與串行的存儲芯片Flash的接口設計和USB控制芯片與FPGA接口設計兩部分。在FPGA接口與串行的存儲芯片Flash的接口設計中，串行的存儲芯片Flash通常采用具有兼容性質的SPI接口，確保數據信息傳輸的高效性與準確性。

在USB控制芯片與FPGA接口設計中，由于USB接口控制部分與FPGA主控部分是由Slave FIFO接口連接的，實現對USB控制芯片與FPGA主控芯片內部數據信息的寫入與讀出功能，因此，USB控制芯片與FPGA接口設計要采用具有Slave FIFO接口性能的設備[3]。

二、LED大屏幕顯示校正系數配置系統軟件程序設計

LED大屏幕顯示校正系數配置系統的軟件程序設計主要分為三個部分，即計算機端用戶程序設計、USB固件程序設計以及FPGA控制程序設計。

（一）計算機端用戶程序設計

在計算機端用戶程序設計中，主要采用了美國賽普拉斯半導體公司關于USB芯片控制程序，在VS（Microsoft Visual Studio）完整開發工具集的環境下實現計算機端用戶程序。計算機端用戶程序主要分為三個部分，一是檢測配置系統，其功能是對計算機與USB接口進行測試；二是對LED大屏幕顯示校正系數控制，其功能是對LED大屏幕顯示校正系數進行準確、有效的寫入與讀出；三是數據信息的顯示功能，通過將LED大屏幕顯示校正系數寫入與讀出具有存儲芯片功能的Flash上，然后在計算機中顯示出來[4]。

（二）USB固件程序設計

USB固件程序是LED大屏幕顯示校正系數配置系統運行的核心部分。USB固件程序設計主要涉及以下內容：一是USB控制芯片的初始化狀態；二是USB固件程序開始枚舉設備；三是USB固件程序重新枚舉設備；四是USB數據信息接收設備；五是USB數據信息發送設備；六是USB與計算機端連接設備。

（三）FPGA控制程序設計

FPGA控制程序設計主要實現以下功能：一是將存儲芯片Flash上的LED校正系數數據信息讀出來；二是將存儲芯片Flash上的數據信息進行清除，可以將存儲芯片Flash上所有數據信息采用整體清除方式，也可以采用部分清除方式；三是將校正后的LED系數數據信息寫入到已清除的存儲芯片Flash上[5]。

三、結束語

LED大屏幕顯示校正系數配置系統主要采用USB接口設備與FPGA半導體設備。通過對LED大屏幕顯示校正系數配置系統深入分析，有利于該系統能夠準確、有效的寫入與讀出LED大屏幕顯示校正系數數據信息，同時，對LED大屏幕顯示校正系數配置系統的維修起到積極的作用。

參考文獻：

[1]宋超，王瑞光，馮英翹.LED大屏幕顯示校正系數配置系統[J].液晶與顯示（下旬刊），2013（02）：131-122.

[2]嚴雪飛，李世浩，張佳藝.LED顯示屏灰度控制關鍵技術的分析研究[J].太原理工大學學報（社會科學版），2013（10）：155-157.

[3]岳明晶，陳宇，鄭喜鳳.LED大屏幕顯屏灰度等級檢測技術研究[J].電子科學技術研究（上旬刊），2010（03）：123-124.

[4]黃曉燕，王瑞光，李漲青.基于FPGA的LED異步顯示模塊設計[J].內蒙古大學學報（自然科學版），2012（06）：144-145.

[5]王傳凱，周永清，鄧意成.LED大屏幕同步顯示系統硬件設計及實現[J].大連理工大學學報（哲學社會科學版），2009（07）：132-133.

[作者簡介]趙洪濤（1976.04-），男，滿族，肇東人，技術人員，學士學位，工程師，研究方向：電子、計算機。