基于FPGA的大型戶外全彩色LED屏控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、LED大屏幕顯示系統(tǒng)是多種技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)品，涉及光電電子學(xué)、半導(dǎo)體器件、數(shù)字電路以及控制技術(shù)等，具有發(fā)光效率高、使用壽命長、色彩豐富等特點(diǎn)，在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。LED顯示屏自問世以來，經(jīng)歷了飛速的發(fā)展，現(xiàn)今，全彩色LED顯示屏已經(jīng)成為了平板顯示的一個重要產(chǎn)品。
　　本文設(shè)計了基于FPGA的大型戶外全彩色LED屏控制系統(tǒng)。在深入研究LED大屏幕顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和灰度實現(xiàn)、伽馬校正等工作原理的基礎(chǔ)上，提出了采用DVI接口作為數(shù)據(jù)源、

2、千兆以太網(wǎng)作為傳輸媒介、FPGA作為主控芯片的總體設(shè)計方案。主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　1.在深入研究DVI數(shù)據(jù)輸出時序特征、LED屏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以分辨率為1024×768、刷新率為60Hz的視頻源作為研究對象，采用verilog硬件描述語言設(shè)計了串口通信模塊、DVI數(shù)據(jù)接收模塊、SDRAM控制器以及讀寫緩存RAM模塊，實現(xiàn)了基于FPGA的視頻數(shù)據(jù)接收、發(fā)送。Modelsim仿真及板級下載調(diào)試表明，該系統(tǒng)功能達(dá)到設(shè)計要求，且

3、具有實時性好、系統(tǒng)穩(wěn)定等特點(diǎn)。
　　2.分析視頻像素數(shù)據(jù)在系統(tǒng)設(shè)計中的組織結(jié)構(gòu)以及存儲方式，設(shè)計了SDRAM存儲控制模塊。通過分析SDRAM操作時序的要求，用verilog硬件描述語言實現(xiàn)SDRAM控制器的設(shè)計，以便于其它模塊對SDRAM的讀寫操作。該控制器具有較強(qiáng)的靈活性與可擴(kuò)展性，不僅滿足本系統(tǒng)要求，也適用于其他高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　　3.分析現(xiàn)有的高速數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸方式的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計了以千兆以太網(wǎng)作為傳輸媒介的遠(yuǎn)距離傳

4、輸系統(tǒng)，以確保對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。實際效果表明，該系統(tǒng)能夠保證實時、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。
　　4.在研究LED屏驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)、灰度實現(xiàn)原理、多線掃描原理等基礎(chǔ)上，設(shè)計了驅(qū)動LED屏顯示的掃描控制模塊；由于LED屏是線性顯示系統(tǒng)，而視頻源是非線性系統(tǒng)，為了能真實還原原始圖像，實現(xiàn)了對原始數(shù)據(jù)的反伽馬校正；分析了亮度均勻性產(chǎn)生原因和不同解決方法的優(yōu)缺，提出了基于FPGA和SDRAM的動態(tài)修正方法，降低了系統(tǒng)成本。
　　所設(shè)計