VGA同步显示在LED大屏幕系统应用设计
[摘要]LED大屏幕在现代都市广告、楼宇亮化等领域应用非常广泛。针对上位机与下位机显示不同步现象,给出LED大屏幕与VGA同步显示的方案,同时给出系统的总体设计、显卡显示信息实时提取电路设计、LED电路板的设计。
[关键词]LED点阵屏VGA同步显示
中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210112-01
显示屏从通讯控制方式上分为同步和异步两种,同步控制方式是上位机与屏体之间实时进行通讯。异步控制方式是上位机与屏体之间独立运行,但需要上位机将显示信息编辑并发送到显示屏体。本文给出了基于同步显示上位机信息显示设计。
一、系统总体设计
系统硬件分为三个部分。首先,通过显卡显示信息实时提取电路从显卡中实时提取出VGA单色数字视频信号、像素时钟、行同步、帧同步,经过处理后由输出介质传输过去;第二部分是CRT视频信号到LED显示信号转换电路,该电路把传输介质传送过来的图像信号经选择、存贮、读取、分配,转换成为对应于LED点阵屏的显示信号;第三部分是LED驱动板,它接收转换后的LED显示信号,并分配给LED点阵屏对应的像素点,驱动LED显示。
二、显卡显示信息实时提取电路
在VGA方式下,当在VGA上显示某种颜色时,首先由视频存贮器输出一个颜色号,该颜色号实际上是用于选择调色板寄存器的,被选中的调色板寄存器又产生一个八位索引地址,用来选择数字模拟转换器(DAC颜色寄存器),DAC颜色寄存器共有256个,每个寄存器由18位组成,当选中某个颜色寄存器时,同时将其中的18位数字信号进行模数转换,转换成为模拟红、绿、蓝三色信号,送模拟监视器,实现扫描显卡。
当VGA工作在显示模式18时,即十六色模式的时候,调色板寄存器输出的八位索引地址的低四位(从P0到P3)实际上就是数字视频信号蓝、绿、红以及亮度信号,我们可以利用VGA的这一特点,直接提取单色数字视频信号。在实际电路中,通过显卡26芯特征插座来实现这一功能。其中P0到P7为八位索引地址,17脚、21脚、23脚分别为像素时钟、行同步、场同步。特征插座一方面把这些信号送往颜色寄存器反模拟监视器,另一方面可以对外输出,所以,我们从显卡26芯特征插座上直接提取出一路单色视频信号,经八位串转并变换后经长线传输出去,同时提取出像素时钟、场同步信号、行同步信号,用于以后的信号转换及显示。八位串/并转换是基于两方面的原因:一是因为在VGA图形模式下,一个像素由八位组成,八位并行输出实现了一个像素一个像素的传输;二是八位串/并转换降低了数据传输速率,便于长线传输。
VGA扫描时序与LED屏幕扫描时序有所不同,因此,必须把VGA视频信号转换成为对应于LED大屏幕的显示信号,这主要通过对两片SRAM
(SRAM1和SRAM2)的读写来完成。两片SRAM交替处于读写状态,假设在某一场时,SRAM1处于写状态,SRAM2处于读状态,这时,SRAM1的写信号有效,读信号无效,同时,写地址发生器产生的写地址被选通输入SRAM1,这样,就把数字视频信号写入SRAM1;对于SRAM2,写信号无效,读信号有效,同时,选通读地址输入SRAM2,从而读出SRAM2中前一场已写入的数据,用于分配、传输和显示。
(一)VGA视频信号的选择
VGA视频的分辨率与LED大屏幕不同,在本系统中,我们实现的LED大屏幕的分辨率为256×128,而VGA工作于18模式时,其分辨率为640×480,这样,LED屏幕不能完整显示整个视频图像,而只能选取其中一部分进行同步显示。VGA视频图像的选择,是通过写地址发生器和读地址发生器来完成的。写地址发生器在产生写地址的同时,产生一个写控制信号,该控制信号在一帧中选定行期间有效,其余时间无效,从而仅被选择行的数据写入SRAM中,完成了对于行的选择;同理,读地址发生器在产生读地址的同时产生一个读控制信号,它控制读移位信号仅在选定列期间有效,即只移位读出选定列的数据,从而完成了对VGA视频信号列的选择。
(二)SRAM数据的读出、分配
SRAM中存储的数据,需要按一定的顺序读出、分配,使它对应于LED大屏幕,这里,我们采用分区电路的方式,即把整个LED大屏幕按16的倍数分区,LED大屏幕共有256行,所以分为十六个分区。数据的读出分配按下面的顺序进行:首先是第一分区第一行第一个像素,然后是第二分区第一行第一个像素,……第十六分区第一行第一个像素,接下来是第一分区第一行第二个像素……按这样的顺序下去,读出的数据经八位移位寄存器并转串输出,从而使十六个分区对应位置的数据同时传输。
采用分区电路有两方面的优点:第一,将LED大屏幕分为十六分区后,数据的传输速率降低为原来的十六分之一,便于数据传输;第二,发光二极管余辉时间短,要求屏幕刷新频率高,如果整频刷新,则需要的时间长,会产生闪烁现象,采用分区电路后,十六个分区同时刷新,这样,在不增加硬件复杂程度的基础上,克服了屏幕闪烁现象。
三、驱动电路
转换电路输出的数据进入LED驱动电路板,图像数据必须被准确地传送并分配到对应的LED点阵像素处,系统采用动态逐行扫描的方式驱动LED显示。因为各分区数据同时传输,所以各分区的数据传输分配及LED驱动是一致的。本系统中,采用的LED模块是8×8dot行共阳、列共阴模块,采用行共阳驱动方式,即图像数据输入阴极,通过在共阳极施加高电平驱动LED显示。图像数据的输入是通过八位移位寄存器595,每一个595芯片对应一个LED模块,一场开始时,首先,移位信号控制第一行数据输入,当一行数据全部移位进入后,出现一个锁存信号,数据锁存输出到LED模块,同时,第一行共阳极输入一高电平,点亮第一行;在第一行点亮期间,同时移位输入第二行数据,第二行全部移位进入后,又出现一个锁存脉冲,同时第一行共阳极高电平消失,第二行共阳极输入高电平,驱动第二行显示,第一行熄灭……即每次点亮前一行的同时,移位输入第二行数据,保持画面连续。
由上述三部分硬件,实现了VGA视频与LED显示屏的同步显示,使LED大屏幕跟踪VGA视频显示。
四、结论
本系统信息显示不受环境影响,可实现高亮度显示,且系统可以根据信息显示的要求选择屏幕大小,从而控制成本,实用性很强,已在汽车综合性能检测系统中得到应用。本文研究的虽然是单色系统,但这种方法也可推广到全彩色显示系统。
参考文献:
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[3]范逸之,VisualBasic与RS232串行通讯控制[M].北京:中国青年出版社,2001.
作者简介:
周振波(1970-),汉族,吉林磐石市人,工程师,研究方向:数据库应用技术、网络安全。