LED顯示屏控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)LED控制系統(tǒng)，是專(zhuān)門(mén)為滿(mǎn)足用戶(hù)需求而設(shè)計(jì)的，用于確保LED大屏幕能夠準(zhǔn)確顯示內(nèi)容的系統(tǒng)。根據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式，該系統(tǒng)可分為兩大類(lèi)：聯(lián)網(wǎng)版和單機(jī)版。聯(lián)網(wǎng)版，亦被稱(chēng)為L(zhǎng)ED信息發(fā)布控制系統(tǒng)，它能夠通過(guò)云端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)LED終端的集中控制。而單機(jī)版，又常被稱(chēng)作LED顯示屏控制器或LED顯示屏控制卡，它是LED顯示屏的核心組件。其主要功能是將外部視頻輸入信號(hào)或板載多媒體文件轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED大屏幕能夠理解的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)LED屏幕的點(diǎn)亮。這種轉(zhuǎn)換功能類(lèi)似于家用PC中的顯卡，但二者最大的區(qū)別在于，家用PC的顯示器通常是CRT或LCD屏幕，而在此系統(tǒng)中，顯示器則是巨大的LED屏幕。此外，該系統(tǒng)還可根據(jù)信號(hào)接入方式進(jìn)一步細(xì)分為同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)。

只要在現(xiàn)在的市場(chǎng)上走一圈就會(huì)發(fā)現(xiàn)，大部分的中小規(guī)模 LED顯示系統(tǒng)，采用的是傳統(tǒng)的單片機(jī)作為主控芯片。但是內(nèi)部資源較少、運(yùn)行速度較慢的單片機(jī)，很難滿(mǎn)足LED大屏幕的顯示屏，因?yàn)橄到y(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸量大，掃描速度要快。以FPGA作為控制器，一方面，F(xiàn)PGA采用軟件編程實(shí)現(xiàn)硬件功能，可以有效提高運(yùn)行速度;另一方面，它的引腳資源豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)。因此，用單片F(xiàn)PGA和簡(jiǎn)單的外圍電路就可以實(shí)現(xiàn)大屏幕LED顯示屏的控制，具有集成度高、穩(wěn)定性好、設(shè)計(jì)靈活和效率高等優(yōu)點(diǎn)。LED大屏幕顯示系統(tǒng)由上位機(jī)(PC機(jī))、單片機(jī)系統(tǒng)、FPGA控制器、LED顯示屏的行列驅(qū)動(dòng)電路等模塊組成，如圖1所示。上位機(jī)負(fù)責(zé)漢字、字符等數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送。單片機(jī)系統(tǒng)與上位機(jī)之間以異步串行通信工作方式，通過(guò)串行端口從上位機(jī)獲得已完成格式轉(zhuǎn)換的待顯示的圖形點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，并將其存入EEPROM存儲(chǔ)器。之后通過(guò)FPGA控制器，將存儲(chǔ)器的顯示數(shù)據(jù)還原到LED顯示屏。掃描控制電路采用可編程邏輯芯片Cyclone EP1C6，利用VHDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，采用1/16掃描方式，刷新頻率在60 Hz以上。本文著重介紹256×1024的單色圖文顯示屏的FPGA控制模塊。

對(duì)大屏幕LED顯示屏來(lái)說(shuō)，列顯示數(shù)據(jù)通常采用的是串行傳輸方式，行采用1/16的掃描方式。為16×32點(diǎn)陣屏單元模塊的基本結(jié)構(gòu)，列驅(qū)動(dòng)電路采用4個(gè)74HC595級(jí)聯(lián)而成。在移位脈沖SRCLK的作用下，串行數(shù)據(jù)從74HC595的數(shù)據(jù)端口SER一位一位地輸入，當(dāng)一行的所有32列數(shù)據(jù)傳送完后，輸出鎖存信號(hào)RCLK并選通行信號(hào)Y0，則第1行的各列數(shù)據(jù)就可按要求顯示。按同樣的方法顯示其余各行，當(dāng)16行數(shù)據(jù)掃描一遍(即完成一個(gè)周期)后，再?gòu)牡?行開(kāi)始下一個(gè)周期的掃描。只要掃描的周期小于20 ms，顯示屏就不閃爍。

256×1024大屏幕顯示屏由16×32個(gè)的16×32點(diǎn)陣屏級(jí)聯(lián)而成。為了縮短控制系統(tǒng)到屏體的信號(hào)傳輸時(shí)間，將顯示數(shù)據(jù)分為16個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)由16×1024點(diǎn)陣組成，每行數(shù)據(jù)為1024/8=128字節(jié)，顯示屏的像素信號(hào)由LED顯示屏的右側(cè)向左側(cè)傳輸移位，把16個(gè)分區(qū)的數(shù)據(jù)存在同一塊存儲(chǔ)器。一屏的顯示數(shù)據(jù)為32 KB，要準(zhǔn)確讀出16個(gè)分區(qū)的數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)器的讀地址由16位組成，由于數(shù)據(jù)只有32 KB，因此最高可置為0。其余15位地址從高到低依次為：行地址(4位)、列地址(7位)、分區(qū)地址(4位)。4位分區(qū)地址的譯碼信號(hào)(Y0～Y15)作為鎖存器的鎖存脈沖，在16個(gè)讀地址發(fā)生周期內(nèi)，依次將第1～16分區(qū)的第1字節(jié)數(shù)據(jù)鎖存到相應(yīng)的鎖存器，然后在移位鎖存信號(hào)上升沿將該16字節(jié)數(shù)據(jù)同時(shí)鎖存入16個(gè)8位并轉(zhuǎn)串移位寄存器組中。在下一個(gè)16個(gè)讀地址發(fā)生時(shí)鐘周期，一方面，并轉(zhuǎn)串移位寄存器將8位數(shù)據(jù)移位串行輸出，移位時(shí)鐘為讀地址發(fā)生時(shí)鐘的二分頻;另一方面，依次將16個(gè)分區(qū)的第2字節(jié)數(shù)據(jù)讀出并鎖入相應(yīng)的鎖存器，按照這種規(guī)律將所有分區(qū)的第一行數(shù)據(jù)依次全部讀出后，在數(shù)據(jù)有效脈沖信號(hào)的上升沿將所有串行移位數(shù)據(jù)輸出，驅(qū)動(dòng)LED顯示。接下來(lái)，移位輸出第2行的數(shù)據(jù)，在此期間第1行保持顯示;第2行全部移入后，驅(qū)動(dòng)第2行顯示，同時(shí)移入第3行……按照這種各分區(qū)分行掃描的方式完成整個(gè)LED大屏幕的掃描顯示。

LED大屏幕控制系統(tǒng) 是用于控制LED顯示屏顯示內(nèi)容的核心系統(tǒng)，主要功能是將視頻信號(hào)或多媒體文件轉(zhuǎn)換為顯示屏可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)文字、圖形、視頻等內(nèi)容的實(shí)時(shí)顯示。 ?根據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式可分為? 聯(lián)網(wǎng)版 ?( 信息發(fā)布控制系統(tǒng) )和? 單機(jī)版 ?( 控制卡 )：聯(lián)網(wǎng)版?：通過(guò)云端系統(tǒng)集中控制多個(gè)終端，支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)更新內(nèi)容，適用于大型網(wǎng)絡(luò)化部署場(chǎng)景。 ?12?單機(jī)版?：作為顯示屏核心部件，直接將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為顯示數(shù)據(jù)，需配合電腦或獨(dú)立存儲(chǔ)設(shè)備使用，常見(jiàn)于固定內(nèi)容展示場(chǎng)景。 ?13功能特點(diǎn)

?信號(hào)轉(zhuǎn)換?：將視頻/圖片/文字等多媒體內(nèi)容轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED屏幕可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。 ?13?脫機(jī)/同步控制?：支持脫機(jī)運(yùn)行(異步控制)或?qū)崟r(shí)同步電腦內(nèi)容(同步控制)，滿(mǎn)足廣告、交通誘導(dǎo)等場(chǎng)景需求。 ?23?遠(yuǎn)程管理?：部分系統(tǒng)支持通過(guò)3G/GPRS遠(yuǎn)程更新內(nèi)容，降低維護(hù)成本。 ?24應(yīng)用場(chǎng)景，廣泛應(yīng)用于戶(hù)外廣告、交通指引、商超展示、車(chē)載屏幕等領(lǐng)域，部分高端系統(tǒng)還支持智能參數(shù)調(diào)節(jié)和動(dòng)畫(huà)播放功能。

LED全彩屏控制系統(tǒng)是LED顯示屏的核心組件，主要用于接收并處理視頻信號(hào)，生成顯示屏可識(shí)別的數(shù)據(jù)和時(shí)序。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于戶(hù)外廣告、交通誘導(dǎo)、商超展示等場(chǎng)景 [1]。系統(tǒng)分為異步與同步兩類(lèi)：異步控制系統(tǒng)支持脫機(jī)運(yùn)行，可通過(guò)3G/GPRS遠(yuǎn)程控制，適用于廣告發(fā)布及交通信息引導(dǎo);同步系統(tǒng)需連接電腦實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，適用于動(dòng)態(tài)內(nèi)容顯示。核心控制卡包含A型(支持3G無(wú)線(xiàn)群控)、M型(全彩/圖文顯示)、G型(多協(xié)議兼容)等類(lèi)型，具備網(wǎng)絡(luò)、串口、U盤(pán)等多種接口，支持多窗口編輯、動(dòng)畫(huà)播放及智能參數(shù)設(shè)置，灰度等級(jí)最高達(dá)4096級(jí)。LED全彩屏控制系統(tǒng)是led顯示屏的核心組成部分，主要負(fù)責(zé)責(zé)接收來(lái)自計(jì)算機(jī)串行口或DVI接口的畫(huà)面及視頻顯示信息，置入幀存儲(chǔ)器，按分區(qū)驅(qū)動(dòng)方式生成LED顯示屏所能識(shí)別的串行顯示數(shù)據(jù)和掃描控制時(shí)序。該系統(tǒng)可以支持各類(lèi)單色，雙色和全彩LED顯示屏顯示，支持多區(qū)域，多顯示對(duì)象、多種特技，邊框效果顯示，并支持Windows的TureType字庫(kù)、硬件智能設(shè)置、顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)控等多項(xiàng)創(chuàng)新功能。

LED顯示屏異步控制系統(tǒng)又稱(chēng)LED顯示屏脫機(jī)控制系統(tǒng)或脫機(jī)卡，支持3G和GPRS以及串口網(wǎng)口等通訊功能，該系統(tǒng)通過(guò)異步技術(shù)有效的解決了同步系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行集群管理、無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)。解決了廣告LED行業(yè)前幾年的發(fā)展困惑問(wèn)題。簡(jiǎn)易的LED顯示屏異步控制系統(tǒng)只可以顯示數(shù)字時(shí)鐘、文字、特殊字符。而圖文led顯示屏異步控制系統(tǒng)則可以分區(qū)域控制顯示屏幕內(nèi)容，支持模擬時(shí)鐘顯示、倒計(jì)時(shí)、圖片、表格及動(dòng)畫(huà)顯示，并且具有定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)、溫度控制、濕度控制等功能。系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用范圍較為廣泛的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于戶(hù)外廣告，交通誘導(dǎo)，商超，銀行，美容院，醫(yī)院等領(lǐng)域!

LED同步控制系統(tǒng)就是用電腦和LED顯示屏聯(lián)接起來(lái)工作，靠電腦來(lái)存儲(chǔ)資料再通過(guò)發(fā)送卡發(fā)送到屏里的控制卡上，離開(kāi)電腦不行;此系統(tǒng)主要用來(lái)實(shí)時(shí)顯示視頻、圖文、通知等。其主要特點(diǎn)是：實(shí)時(shí)性、表現(xiàn)力豐富、操作較為復(fù)雜、價(jià)格高。

LED顯示屏控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)。首先，根據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式，該系統(tǒng)可分為聯(lián)網(wǎng)版和單機(jī)版。聯(lián)網(wǎng)版系統(tǒng)，也被稱(chēng)為L(zhǎng)ED信息發(fā)布控制系統(tǒng)，它能夠通過(guò)云端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)LED終端的集中控制，從而實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程發(fā)布和實(shí)時(shí)更新。而單機(jī)版系統(tǒng)，通常被稱(chēng)為L(zhǎng)ED顯示屏控制器或LED顯示屏控制卡，它是LED顯示屏的核心部件，負(fù)責(zé)將外部視頻輸入信號(hào)或板載多媒體文件轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED大屏幕能夠理解的數(shù)字信號(hào)。

此外，LED顯示屏控制系統(tǒng)還可以根據(jù)信號(hào)接入方式進(jìn)行分類(lèi)，主要包括同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)。同步系統(tǒng)適用于與外部視頻源同步顯示的場(chǎng)合，能夠?qū)崟r(shí)反映視頻源的內(nèi)容變化;而異步系統(tǒng)則更側(cè)重于獨(dú)立顯示，即使在沒(méi)有外部視頻源的情況下，也能保持穩(wěn)定的顯示效果。這種靈活的分類(lèi)方式，使得LED顯示屏控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和用戶(hù)需求。

圖文顯示屏系統(tǒng)：主要指那些僅用于顯示圖形和文字的LED顯示屏，這類(lèi)屏幕的LED點(diǎn)陣中的發(fā)光器件只能亮或滅，無(wú)法控制亮度，因此不具備灰度等級(jí)控制。

圖像顯示屏系統(tǒng)：與圖文屏相對(duì)，這類(lèi)顯示屏具有灰度等級(jí)，能夠顯示出更為生動(dòng)逼真的畫(huà)面。其特點(diǎn)是利用有限的灰度等級(jí)和顏色調(diào)制技術(shù)，滿(mǎn)足對(duì)顏色和灰度要求不高的圖像顯示需求。

視頻顯示屏系統(tǒng)：基于先進(jìn)的顯示屏控制系統(tǒng)，這類(lèi)LED顯示屏能夠接收并顯示清晰的視頻信號(hào)，呈現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)的、全彩色的圖像，畫(huà)質(zhì)細(xì)膩、逼真。

二、依據(jù)控制方式，顯示屏系統(tǒng)可劃分為兩大類(lèi)：

通信顯示屏系統(tǒng)：此類(lèi)顯示屏采用異步控制方式，意味著LED屏體具備存儲(chǔ)及自動(dòng)播放功能。在PC機(jī)上編輯好的文字、無(wú)灰度圖片等顯示信息，以及漢字區(qū)位碼、圖片號(hào)和控制命令等，可通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)接口傳入LED屏控制器。控制器會(huì)調(diào)用預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，將接收的指令轉(zhuǎn)化為顯示屏所需的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，進(jìn)而呈現(xiàn)于屏幕上。此類(lèi)顯示屏主要用于顯示文字和簡(jiǎn)單圖形信息，支持多屏聯(lián)網(wǎng)，但一般不具備多級(jí)灰度顯示能力，且需要帶CPU的控制器進(jìn)行信息處理。

實(shí)時(shí)映射屏系統(tǒng)：這是一種同步顯示屏，其核心功能是實(shí)時(shí)映射計(jì)算機(jī)屏幕內(nèi)容至LED顯示屏上，支持在多媒體卡輔助下顯示Video視頻圖像。通過(guò)從主機(jī)顯卡的特征口或視霸卡上獲取顯卡處理后的顯示數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后即可送至LED顯示屏進(jìn)行呈現(xiàn)。這種方式無(wú)需帶CPU的控制器，甚至只需一塊硬件卡即可實(shí)現(xiàn)功能。