基于SoC FPGA芯片的異步全彩LED顯示控制器解決方案

　　摘要：本文分析了市場上常見的異步全彩LED顯示控制方案，提出了基于京微雅格Soc FPGA的針對門楣廣告應(yīng)用的優(yōu)化解決方案。在單主控的情況下實(shí)現(xiàn)了高灰度，高刷新的異步全彩LED顯示，方案性價(jià)比高。

　　1 LED顯示屏市場概況

　　全彩LED顯示被普遍應(yīng)用于戶外及室內(nèi)的大型廣告、舞臺背景等場合（大多是同步顯示），隨著價(jià)格的下降，全彩LED顯示已經(jīng)開始被使用于門楣廣告（異步顯示）。當(dāng)前門楣廣告一般采用單雙色LED顯示，市場需求大。與單雙LED相比，全彩LED能夠展現(xiàn)更豐富的內(nèi)容，如真彩圖片，動畫，視頻等，全彩LED顯示將是門楣廣告屏的發(fā)展趨勢。

　　圖1：中國LED顯示屏產(chǎn)值（數(shù)據(jù)來源：GLII）

　　2 市場流行方案的介紹

　　目前市場上比較流行的方案有以下幾種：

　　1） ARM-CortexA8 + FPGA解決方案：

　　圖2：ARM-CortexA8 + FPGA方案框圖

　　特點(diǎn)：功能齊全，其中ARM Cortex-A8可以實(shí)現(xiàn)對主流視頻格式的解碼，但是方案成本偏高，對于門楣廣告這種小屏顯示的使用場景來說有些浪費(fèi)。

　　2） ARM Cortex-M4解決方案：

　　圖3：ARM Cortex-M4方案框圖

　　特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，但是由于沒有使用FPGA，ARM Cortex-M4的實(shí)時(shí)性及速度無法滿足全彩LED顯示的控制要求，所以只能實(shí)現(xiàn)“七彩”顯示，而不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的全彩顯示。

　　3） FPGA解決方案：

　　圖4：單FPGA方案框圖

　　特點(diǎn)：是同步全彩控制系統(tǒng)的一個(gè)衍生產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)簡單的錄制，功能相對單一。

　　3 京微雅格SoC FPGA方案

　　京微雅格CME-M5系列 FPGA集成了增強(qiáng)型8051 MCU，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令集，12倍于標(biāo)準(zhǔn)8051的MIPS，頻率最高可達(dá)200MHz，支持高達(dá)8MB數(shù)據(jù)及代碼空間擴(kuò)展，支持硬件32/16- bit MDU（Multiplication Division Unit），128K Byte SPRAM，可作為8051的代碼或數(shù)據(jù)存儲器，集成片上調(diào)試系統(tǒng)OCDS，支持JTAG在線調(diào)試；外設(shè)有3個(gè)16-bit定時(shí)器，1個(gè)16-bit看門狗，1個(gè)I2C接口，1個(gè)SPI接口，2個(gè)USART接口，1個(gè)RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，8通道DMA；支持STOP，IDLE電源管理模式。支持基于 MSS（Microcontroller Subsystem）的系統(tǒng)編程、系統(tǒng)多配置、系統(tǒng)在線更新、動態(tài)頻率切換等特性。CME-M5內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見圖5。

　　圖5：京微雅格CME-M5器件結(jié)構(gòu)框圖