基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计 第5页
显示。对于串行传输来说，数据要经过并行到串行和串行到并行两次变换，因
此列数据的准备时间可能相当长，在行扫描周期确定的情况下，留给行显示的
时间就少一些，以至影响到L印的亮度。
解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠
处理的方法。即在显示本行各列数据的同时，准备下一行的列数据，这就需要
列数据的显示具有锁存功能。本行己准备好的数据打入并行锁存器进行显示
时，串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据，而不会影响本行的显示。
3显示时间的分析
对于以动态扫描方式工作的显示系统，扫描时间的确定较为重要，根据
人眼的视觉暂留时间，若每秒显示二十四帧以上，便可得到稳定的显示，取
每秒二十五帧，即完成对全屏的一次扫描时间为40ms，那么，只要每次完成
对全屏的扫描时间不超过该值，将会得到较为稳定的显示。从理论上讲，显
示屏的大小是任意的，但从上面的分析可知，显示屏做得越大，即屏幕的点
阵规模越大，往显示屏上所送的数据就越多，数据传输与控制的时间也会增加，
即完成一屏扫描的时间也将越长，然而，4Oms的时间却是固定的，多于4Oms
会有闪烁感。在设计显示屏的大小时，该因素是必需考虑的。为了满足这一
要求，关键在于提高微机的程序执行速度，可以选择更快的CPU，或数字信号处
理芯片(DSP)。事实上，L印显示屏控制器，要求的数字信号处理能力并不高，
主要要求的是显示数据的访问和控制信号的产生。对于这两项功能，采用基
于ARM核的32位嵌入式R工SC微处理器是完全可以胜任的。基于ARM核的32
位微处理器的速度不仅比8位/16位单片机执行程序的速度要高得多，而且存
储容量要大得多，因此，本课题采用基于ARM核的32位嵌入式R工SC微处理
器组成大屏幕LED显示系统，与传统的基于8位/16位单片机的LED显示系统
相比，在不显著增加系统成本的情况下，可支持更大可视区域的稳定显示，
同时可存储更多的显示内容。
4既机及运行在PC机上的程序
PC机主要用于人机交互，完成对每一个LED显示屏的控制与显示数据传
输。应用程序主要完成对显示屏的控制，同时完成对包括图形和中西文字符
的显示信息进行编辑处理，将待显示内容的点阵信息通过串行通信传输到指
定的LED控制器中。
硕士学位论文
2.3本章小结
本章简要介绍了LED显示器的基本工作原理和大屏幕LED显示系统的组
成，对传统的基于8位/16位单片机的控制方式进行了分析探讨，指出了由于其
CPU运行速度的限制，不可能支持更大可视区域的稳定显示，进而说明选择基
于ARM核的大屏幕LED显示系统的必要性。
硕士学位论文
3.系统总体结构设计
3.1系统功能
系统总体结构如图3一1所示，在该系统中，基于ARM微处理器的LED显示
屏控制器是系统的核心，ARM微处理器完成LED显示屏的动态扫描控制;PC机
用于后级管理和控制。
PPPC机机机基于ARM的LED控控控LED显小屏屏
制制制制器器器硬件件
图3一1系统总体结构
该系统能方便地显示各种点阵、各种字体的汉字信息、和图形信息，其显示
内容可以以滚动或翻屏的方式实现上下、左右移动，显示内容可由既机按用
户要求随时修改[绷，并由串行通信口传输到LED控制器的Flash中保存，断电
后内容不丢失。由于控制器采用32位的ARM微处理器实现，同时配置大容量
的SDRAM和Flash存储器，与传统的显示屏控制电路相比较，可以支持更大的
有效显示区域、存储更多的显示内容、获得更好的显示效果。
3.2系统的软、硬件组成1系统的硬件组成
系统的硬件电路由以下三部分组成:大屏幕L印显示屏;基于32位ARM
嵌入式微处理器组成的动态扫描电路;PC机与基于ARM微处理器的通信电路。
1LED显示屏
LED显示屏由LED点阵显示器构成，采用逐行(或逐列)动态扫描的方式
工作，由峰值较大的窄脉冲驱动，逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时
又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号，反复循环以上操作，就可显示
各种图形或文字信息。
2基于A阴微处理器组成的动态扫描电路
ARM微处理器目前包括下面几个系列:ARM7系列、ARMg系列、ARMgE系列、
ARM10E系列、SeC。:Core系列等，这些处理器除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的A哪微处理器都有各自的特点和应用领域[27J。用户如果
希望使用标准Linux等操作系统，就需要选择ARM720T以上带有孤爪!(Memory
Managemen、Unit)功能的ARM芯片。而ARM7TDMI则没有MMU，不支持标准Linux，
但目前有uCLinux操作系统等不需要沁及!支持的操作系统可运行于ARM7TDM工
硬件平台之上，使用也非常方便。大多数的ARM微处理器片内存储器的容量都
不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器。除ARM微处理器核以外，几乎所
有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯
片之中，即为片内外围电路。
本系统选用Sam:ung公司的53C4510B芯片，该款ARM微处理器是Samsung
公司开发的基于以太网应用系统的高性价比16位/32位RISC微控制器，内嵌
由ARM公司设计的32位ARM7TDM工R工SC核，需外扩存储器，内部集成了1/0
口、定时器、异步串行口、以太网网络控制器等多个功能模块。LEO点阵显示屏屏
图3一ZLE。显示屏动态扫描电路
在图3一2所示的系统中，有源晶振为53C4510B提供外部时钟信号，通过内
部的尸LL电路，作为系统的工作频率。JTAG调试接口用于软硬的调试与开发。
Flash存储器是一种可在系统进行电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。
作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以
及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。系统选用HY29LV16O作为闪存
(Flash)，单片存储容量为2M字节，16位数据宽度，在本系统中，Flash存储

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