VGA同步顯示在LED大屏幕係統應用設計
發布時間：2010-12-16
中心議題：
一、係統總體設計
係統硬件分為三個部分。首先，通過顯卡顯示信息實時提取電路從顯卡中實時提取出VGA單色數字視頻信號、像素時鍾、行同步、幀同步，經過處理後由輸出介質傳輸過去；第二部分是CRT視頻信號到LED顯示信號轉換電路，該電路把傳輸介質傳送過來的圖像信號經選擇、存貯、讀取、分配，轉換成為對應於LED點陣屏的顯示信號；第三部分是LED驅動板，它接收轉換後的LED顯示信號，並分配給LED點陣屏對應的像素點，驅動LED顯示。
二、顯卡顯示信息實時提取電路
在VGA方式下，當在VGA上shang顯xian示shi某mou種zhong顏yan色se時shi，首shou先xian由you視shi頻pin存cun貯zhu器qi輸shu出chu一yi個ge顏yan色se號hao，該gai顏yan色se號hao實shi際ji上shang是shi用yong於yu選xuan擇ze調tiao色se板ban寄ji存cun器qi的de，被bei選xuan中zhong的de調tiao色se板ban寄ji存cun器qi又you產chan生sheng一yi個ge八ba位wei索suo引yin地di址zhi，用yong來lai選xuan擇ze數shu字zi模mo擬ni轉zhuan換huan器qi（DAC顏色寄存器），DAC顏色寄存器共有256個，每個寄存器由18位組成，當選中某個顏色寄存器時，同時將其中的18位數字信號進行模數轉換，轉換成為模擬紅、綠、藍三色信號，送模擬監視器，實現掃描顯卡。
當VGA工作在顯示模式18時，即十六色模式的時候，調色板寄存器輸出的八位索引地址的低四位（從P0到P3）實際上就是數字視頻信號藍、綠、紅以及亮度信號，我們可以利用VGA的這一特點，直接提取單色數字視頻信號。在實際電路中，通過顯卡26芯特征插座來實現這一功能。其中P0到P7為八位索引地址，17腳、21腳、23腳分別為像素時鍾、行同步、場同步。特征插座一方麵把這些信號送往顏色寄存器反模擬監視器，另一方麵可以對外輸出，所以，我們從顯卡26芯特征插座上直接提取出一路單色視頻信號，經八位串轉並變換後經長線傳輸出去，同時提取出像素時鍾、場同步信號、行同步信號，用於以後的信號轉換及顯示。
八位串/並轉換是基於兩方麵的原因：
一是因為在VGA圖形模式下，一個像素由八位組成，八位並行輸出實現了一個像素一個像素的傳輸；
二是八位串/並轉換降低了數據傳輸速率，便於長線傳輸。
VGA掃描時序與LED屏幕掃描時序有所不同，因此，必須把VGA視頻信號轉換成為對應於LED大屏幕的顯示信號，這主要通過對兩片SRAM
（SRAM1和SRAM2）的讀寫來完成。兩片SRAM交替處於讀寫狀態，假設在某一場時，SRAM1處於寫狀態，SRAM2處於讀狀態，這時，SRAM1的寫信號有效，讀信號無效，同時，寫地址發生器產生的寫地址被選通輸入SRAM1,這樣，就把數字視頻信號寫入SRAM1;對於SRAM2,寫信號無效，讀信號有效，同時，選通讀地址輸入SRAM2,從而讀出SRAM2中前一場已寫入的數據，用於分配、傳輸和顯示。
（一）VGA視頻信號的選擇
VGA視頻的分辨率與LED大屏幕不同，在本係統中，我們實現的LED大屏幕的分辨率為256×128,而VGA工作於18模式時，其分辨率為640×480,這樣，LED屏幕不能完整顯示整個視頻圖像，而隻能選取其中一部分進行同步顯示。VGAshipintuxiangdexuanze，shitongguoxiedizhifashengqihedudizhifashengqilaiwanchengde。xiedizhifashengqizaichanshengxiedizhidetongshi，chanshengyigexiekongzhixinhao，gaikongzhixinhaozaiyizhenzhongxuandingxingqijianyouxiao，qiyushijianwuxiao，congerjinbeixuanzexingdeshujuxieruSRAM中，完成了對於行的選擇；同tong理li，讀du地di址zhi發fa生sheng器qi在zai產chan生sheng讀du地di址zhi的de同tong時shi產chan生sheng一yi個ge讀du控kong製zhi信xin號hao，它ta控kong製zhi讀du移yi位wei信xin號hao僅jin在zai選xuan定ding列lie期qi間jian有you效xiao，即ji隻zhi移yi位wei讀du出chu選xuan定ding列lie的de數shu據ju，從cong而er完wan成cheng了le對duiVGA視頻信號列的選擇。
（二）SRAM數據的讀出、分配
SRAM中存儲的數據，需要按一定的順序讀出、分配，使它對應於LED大屏幕，這裏，我們采用分區電路的方式，即把整個LED大屏幕按16的倍數分區，LED大屏幕共有256行，所以分為十六個分區。數據的讀出分配按下麵的順序進行：首先是第一分區第一行第一個像素，然後是第二分區第一行第一個像素，……第十六分區第一行第一個像素，接下來是第一分區第一行第二個像素……按這樣的順序下去，讀出的數據經八位移位寄存器並轉串輸出，從而使十六個分區對應位置的數據同時傳輸。
采用分區電路有兩方麵的優點：第一，將LED大屏幕分為十六分區後，數據的傳輸速率降低為原來的十六分之一，便於數據傳輸；第di二er，發fa光guang二er極ji管guan餘yu輝hui時shi間jian短duan，要yao求qiu屏ping幕mu刷shua新xin頻pin率lv高gao，如ru果guo整zheng頻pin刷shua新xin，則ze需xu要yao的de時shi間jian長chang，會hui產chan生sheng閃shan爍shuo現xian象xiang，采cai用yong分fen區qu電dian路lu後hou，十shi六liu個ge分fen區qu同tong時shi刷shua新xin，這zhe樣yang，在zai不bu增zeng加jia硬ying件jian複fu雜za程cheng度du的de基ji礎chu上shang，克ke服fu了le屏ping幕mu閃shan爍shuo現xian象xiang。
三、驅動電路
轉換電路輸出的數據進入LED驅動電路板，圖像數據必須被準確地傳送並分配到對應的LED點陣像素處，係統采用動態逐行掃描的方式驅動LED顯示。因為各分區數據同時傳輸，所以各分區的數據傳輸分配及LED驅動是一致的。本係統中，采用的LED模塊是8×8dot行共陽、列共陰模塊，采用行共陽驅動方式，即圖像數據輸入陰極，通過在共陽極施加高電平驅動LED顯示。圖像數據的輸入是通過八位移位寄存器595,每一個595芯片對應一個LED模塊，一場開始時，首先，移位信號控製第一行數據輸入，當一行數據全部移位進入後，出現一個鎖存信號，數據鎖存輸出到LED模塊，同時，第一行共陽極輸入一高電平，點亮第一行；在zai第di一yi行xing點dian亮liang期qi間jian，同tong時shi移yi位wei輸shu入ru第di二er行xing數shu據ju，第di二er行xing全quan部bu移yi位wei進jin入ru後hou，又you出chu現xian一yi個ge鎖suo存cun脈mai衝chong，同tong時shi第di一yi行xing共gong陽yang極ji高gao電dian平ping消xiao失shi，第di二er行xing共gong陽yang極ji輸shu入ru高gao電dian平ping，驅qu動dong第di二er行xing顯xian示shi，第di一yi行xing熄xi滅mie……即每次點亮前一行的同時，移位輸入第二行數據，保持畫麵連續。
由上述三部分硬件，實現了VGA視頻與LED顯示屏的同步顯示，使LED大屏幕跟蹤VGA視頻顯示。
本ben係xi統tong信xin息xi顯xian示shi不bu受shou環huan境jing影ying響xiang，可ke實shi現xian高gao亮liang度du顯xian示shi，且qie係xi統tong可ke以yi根gen據ju信xin息xi顯xian示shi的de要yao求qiu選xuan擇ze屏ping幕mu大da小xiao，從cong而er控kong製zhi成cheng本ben，實shi用yong性xing很hen強qiang，已yi在zai汽qi車che綜zong合he性xing能neng檢jian測ce係xi統tong中zhong得de到dao應ying用yong。本ben文wen研yan究jiu的de雖sui然ran是shi單dan色se係xi統tong，但dan這zhe種zhong方fang法fa也ye可ke推tui廣guang到dao全quan彩cai色se顯xian示shi係xi統tong。
- VGA同步顯示係統總體設計
- 顯卡顯示信息實時提取電路的實現
- 硬件驅動電路的組成
- VGA視頻信號的選擇
- SRAM數據的讀出、分配
一、係統總體設計
係統硬件分為三個部分。首先，通過顯卡顯示信息實時提取電路從顯卡中實時提取出VGA單色數字視頻信號、像素時鍾、行同步、幀同步，經過處理後由輸出介質傳輸過去；第二部分是CRT視頻信號到LED顯示信號轉換電路，該電路把傳輸介質傳送過來的圖像信號經選擇、存貯、讀取、分配，轉換成為對應於LED點陣屏的顯示信號；第三部分是LED驅動板，它接收轉換後的LED顯示信號，並分配給LED點陣屏對應的像素點，驅動LED顯示。
二、顯卡顯示信息實時提取電路
在VGA方式下，當在VGA上shang顯xian示shi某mou種zhong顏yan色se時shi，首shou先xian由you視shi頻pin存cun貯zhu器qi輸shu出chu一yi個ge顏yan色se號hao，該gai顏yan色se號hao實shi際ji上shang是shi用yong於yu選xuan擇ze調tiao色se板ban寄ji存cun器qi的de，被bei選xuan中zhong的de調tiao色se板ban寄ji存cun器qi又you產chan生sheng一yi個ge八ba位wei索suo引yin地di址zhi，用yong來lai選xuan擇ze數shu字zi模mo擬ni轉zhuan換huan器qi（DAC顏色寄存器），DAC顏色寄存器共有256個，每個寄存器由18位組成，當選中某個顏色寄存器時，同時將其中的18位數字信號進行模數轉換，轉換成為模擬紅、綠、藍三色信號，送模擬監視器，實現掃描顯卡。
當VGA工作在顯示模式18時，即十六色模式的時候，調色板寄存器輸出的八位索引地址的低四位（從P0到P3）實際上就是數字視頻信號藍、綠、紅以及亮度信號，我們可以利用VGA的這一特點，直接提取單色數字視頻信號。在實際電路中，通過顯卡26芯特征插座來實現這一功能。其中P0到P7為八位索引地址，17腳、21腳、23腳分別為像素時鍾、行同步、場同步。特征插座一方麵把這些信號送往顏色寄存器反模擬監視器，另一方麵可以對外輸出，所以，我們從顯卡26芯特征插座上直接提取出一路單色視頻信號，經八位串轉並變換後經長線傳輸出去，同時提取出像素時鍾、場同步信號、行同步信號，用於以後的信號轉換及顯示。
八位串/並轉換是基於兩方麵的原因：
一是因為在VGA圖形模式下，一個像素由八位組成，八位並行輸出實現了一個像素一個像素的傳輸；
二是八位串/並轉換降低了數據傳輸速率，便於長線傳輸。
VGA掃描時序與LED屏幕掃描時序有所不同，因此，必須把VGA視頻信號轉換成為對應於LED大屏幕的顯示信號，這主要通過對兩片SRAM
（SRAM1和SRAM2）的讀寫來完成。兩片SRAM交替處於讀寫狀態，假設在某一場時，SRAM1處於寫狀態，SRAM2處於讀狀態，這時，SRAM1的寫信號有效，讀信號無效，同時，寫地址發生器產生的寫地址被選通輸入SRAM1,這樣，就把數字視頻信號寫入SRAM1;對於SRAM2,寫信號無效，讀信號有效，同時，選通讀地址輸入SRAM2,從而讀出SRAM2中前一場已寫入的數據，用於分配、傳輸和顯示。
（一）VGA視頻信號的選擇
VGA視頻的分辨率與LED大屏幕不同，在本係統中，我們實現的LED大屏幕的分辨率為256×128,而VGA工作於18模式時，其分辨率為640×480,這樣，LED屏幕不能完整顯示整個視頻圖像，而隻能選取其中一部分進行同步顯示。VGAshipintuxiangdexuanze，shitongguoxiedizhifashengqihedudizhifashengqilaiwanchengde。xiedizhifashengqizaichanshengxiedizhidetongshi，chanshengyigexiekongzhixinhao，gaikongzhixinhaozaiyizhenzhongxuandingxingqijianyouxiao，qiyushijianwuxiao，congerjinbeixuanzexingdeshujuxieruSRAM中，完成了對於行的選擇；同tong理li，讀du地di址zhi發fa生sheng器qi在zai產chan生sheng讀du地di址zhi的de同tong時shi產chan生sheng一yi個ge讀du控kong製zhi信xin號hao，它ta控kong製zhi讀du移yi位wei信xin號hao僅jin在zai選xuan定ding列lie期qi間jian有you效xiao，即ji隻zhi移yi位wei讀du出chu選xuan定ding列lie的de數shu據ju，從cong而er完wan成cheng了le對duiVGA視頻信號列的選擇。
（二）SRAM數據的讀出、分配
SRAM中存儲的數據，需要按一定的順序讀出、分配，使它對應於LED大屏幕，這裏，我們采用分區電路的方式，即把整個LED大屏幕按16的倍數分區，LED大屏幕共有256行，所以分為十六個分區。數據的讀出分配按下麵的順序進行：首先是第一分區第一行第一個像素，然後是第二分區第一行第一個像素，……第十六分區第一行第一個像素，接下來是第一分區第一行第二個像素……按這樣的順序下去，讀出的數據經八位移位寄存器並轉串輸出，從而使十六個分區對應位置的數據同時傳輸。
采用分區電路有兩方麵的優點：第一，將LED大屏幕分為十六分區後，數據的傳輸速率降低為原來的十六分之一，便於數據傳輸；第di二er，發fa光guang二er極ji管guan餘yu輝hui時shi間jian短duan，要yao求qiu屏ping幕mu刷shua新xin頻pin率lv高gao，如ru果guo整zheng頻pin刷shua新xin，則ze需xu要yao的de時shi間jian長chang，會hui產chan生sheng閃shan爍shuo現xian象xiang，采cai用yong分fen區qu電dian路lu後hou，十shi六liu個ge分fen區qu同tong時shi刷shua新xin，這zhe樣yang，在zai不bu增zeng加jia硬ying件jian複fu雜za程cheng度du的de基ji礎chu上shang，克ke服fu了le屏ping幕mu閃shan爍shuo現xian象xiang。
三、驅動電路
轉換電路輸出的數據進入LED驅動電路板，圖像數據必須被準確地傳送並分配到對應的LED點陣像素處，係統采用動態逐行掃描的方式驅動LED顯示。因為各分區數據同時傳輸，所以各分區的數據傳輸分配及LED驅動是一致的。本係統中，采用的LED模塊是8×8dot行共陽、列共陰模塊，采用行共陽驅動方式，即圖像數據輸入陰極，通過在共陽極施加高電平驅動LED顯示。圖像數據的輸入是通過八位移位寄存器595,每一個595芯片對應一個LED模塊，一場開始時，首先，移位信號控製第一行數據輸入，當一行數據全部移位進入後，出現一個鎖存信號，數據鎖存輸出到LED模塊，同時，第一行共陽極輸入一高電平，點亮第一行；在zai第di一yi行xing點dian亮liang期qi間jian，同tong時shi移yi位wei輸shu入ru第di二er行xing數shu據ju，第di二er行xing全quan部bu移yi位wei進jin入ru後hou，又you出chu現xian一yi個ge鎖suo存cun脈mai衝chong，同tong時shi第di一yi行xing共gong陽yang極ji高gao電dian平ping消xiao失shi，第di二er行xing共gong陽yang極ji輸shu入ru高gao電dian平ping，驅qu動dong第di二er行xing顯xian示shi，第di一yi行xing熄xi滅mie……即每次點亮前一行的同時，移位輸入第二行數據，保持畫麵連續。
由上述三部分硬件，實現了VGA視頻與LED顯示屏的同步顯示，使LED大屏幕跟蹤VGA視頻顯示。
本ben係xi統tong信xin息xi顯xian示shi不bu受shou環huan境jing影ying響xiang，可ke實shi現xian高gao亮liang度du顯xian示shi，且qie係xi統tong可ke以yi根gen據ju信xin息xi顯xian示shi的de要yao求qiu選xuan擇ze屏ping幕mu大da小xiao，從cong而er控kong製zhi成cheng本ben，實shi用yong性xing很hen強qiang，已yi在zai汽qi車che綜zong合he性xing能neng檢jian測ce係xi統tong中zhong得de到dao應ying用yong。本ben文wen研yan究jiu的de雖sui然ran是shi單dan色se係xi統tong，但dan這zhe種zhong方fang法fa也ye可ke推tui廣guang到dao全quan彩cai色se顯xian示shi係xi統tong。
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