摘要介紹一種應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的大型led顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制。該系統(tǒng)采用高性能32位arm微處理器為其控制核心，并由其實(shí)現(xiàn)led顯示屏刷新及動(dòng)態(tài)顯示效果的控制。系統(tǒng)通過rs-485協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，led顯示屏的行、列驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別由arm處理器的2個(gè)spi口輸出。該系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、led顯示刷新速度快、系統(tǒng)可靠、功能強(qiáng)大、成本適宜等特點(diǎn)。本方案經(jīng)過在某大型物流生產(chǎn)線上的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，證明其設(shè)計(jì)是成功的。

    關(guān)鍵詞led顯示系統(tǒng)arm微處理器spi

    最近，筆者在某工廠大型生產(chǎn)線上基于現(xiàn)場(chǎng)總線的物流呼叫系統(tǒng)項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)，由于所需要顯示的信息流比較大，用現(xiàn)有的基于at89c51芯片組成的led顯示屏控制系統(tǒng)，由于受到微處理器的處理速度、體系架構(gòu)、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制，已難以在要求顯示較多像素、顯示內(nèi)容幀頻較高、動(dòng)態(tài)顯示效果復(fù)雜的情況下，得到良好的動(dòng)態(tài)視覺效果。針對(duì)以上情況，在利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)和研制了一種全新的，由32位高性能arm微處理器組成的led顯示屏控制系統(tǒng)，并通過rs485接口與現(xiàn)場(chǎng)總線中的上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的信息顯示。

    1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

    該系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示。圖1中，微處理器是atmel公司生產(chǎn)的at91m42800a，它采用基于arm7tdmi內(nèi)核的高性能32位risc架構(gòu)的處理器，有著豐富的外圍接口資源。at91m42800a有2個(gè)usart外圍接口，系統(tǒng)用usart0口和max485組成485接口電路，具體的接口電路如圖2所示。at91m42800a還有2個(gè)spi口，每個(gè)spi口有4根片選信號(hào)，通過片選均可以支持外接15個(gè)設(shè)備。該系統(tǒng)的做法是將2個(gè)spi口分別接到列驅(qū)動(dòng)電路和行驅(qū)動(dòng)電路上，并利用各自的2個(gè)片選信號(hào)cs0和csl完成驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)鎖存和允許輸出控制，spi的clk輸出作為驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)鐘信號(hào)輸入，工作頻率為4mhz。

    sram接口電路由2塊hy57v641620芯片并聯(lián)組成，hy57v641620是hynix公司生產(chǎn)的4banksxlm×16位的sdram芯片，單片hy57v641620存儲(chǔ)容量為4組×16m位(8mb)，支持自動(dòng)刷新，16位數(shù)據(jù)寬度。為充分發(fā)揮32位cpu的數(shù)據(jù)處理能力，系統(tǒng)用2塊8ns的hy57v641620組成32位sdram存儲(chǔ)器系統(tǒng)。flash存儲(chǔ)器接13電路由1塊hy29lvl60芯片組成。hy57v641620是flash存儲(chǔ)器芯片，單片存儲(chǔ)容量為16m位(2mb)，8／16位數(shù)據(jù)寬度，本系統(tǒng)采用16位數(shù)據(jù)寬度的工作方式。具體的電路連接可參閱參考文獻(xiàn)。

    行驅(qū)動(dòng)電路由allegro公司的36片a68595級(jí)聯(lián)組成，顯示屏背面每行數(shù)據(jù)線由串人并出移位寄存器a68595級(jí)聯(lián)而成，a68595片內(nèi)集成有mos管構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器，足夠驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光。列驅(qū)動(dòng)電路由allegro公司的24片a6276級(jí)聯(lián)組成，a6276是16位帶鎖存的串入并出移位led驅(qū)動(dòng)芯片。a68595和a6276級(jí)聯(lián)時(shí)引腳和聯(lián)接方法如圖2所示，電路都較為簡(jiǎn)單(其中帶端口框標(biāo)的為at91m42800a的相應(yīng)引腳)。其他詳細(xì)的性能資料，請(qǐng)查閱atmel和allegro公司的相關(guān)產(chǎn)品文檔。at91m42800a的spi口均采用16位串行輸出工作方式，利用32位arm處理器的高速性能，能夠充分提高數(shù)據(jù)傳輸速度。

    2工作原理

    該系統(tǒng)與上位機(jī)的通信由at91m42800a的usarto的口與485接口電路完成，上位機(jī)僅需將要顯示的數(shù)據(jù)，傳送至at91m42800a即可。開機(jī)后，ar91m42800a初始化，讀入啟動(dòng)代碼后，將保存在flash存儲(chǔ)器內(nèi)的程序代碼和所要顯示的字模數(shù)據(jù)，重映射到sdram中，使得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取全部在高速sdram中完成。在接收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，at91m42800a將要顯示的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的led屏顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)，再加入相應(yīng)的動(dòng)態(tài)顯示效果控制程序(畫面左移、上移、開幕、覆蓋、閃爍和直顯等)后，用spi口分別輸出給行、列驅(qū)動(dòng)電路。同時(shí)，若有需要，上位機(jī)所傳來的數(shù)據(jù)或圖像畫面，也可以保存在flash存儲(chǔ)器中。

    顯示屏采用1／16動(dòng)態(tài)逐次行掃描方式，先將spia端口中的24個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)依此串行移入對(duì)應(yīng)的24個(gè)a6276列驅(qū)動(dòng)電路，并鎖存。接著，spib端口再將一行行選通信號(hào)串行移入行驅(qū)動(dòng)電路，完成一行的led顯示。然后依理，逐次的顯示led屏的各行。

    二極管亮滅時(shí)間的占空比可用