nba外围

基于ARM和FPGA的全彩自力视频LED体系设想

基于ARM和FPGA的全彩自力视频LED体系设想

nba外围 > 行业资讯 > 日期:2021-7-5 来历:Internet 作者:yq 阅读量:

今朝,显现屏按数据的传输体例首要有两类:一类是接纳与计较机显现统一内容的及时视频屏;另外一类为经由进程USB、以太网等通讯手腕把显现内容发给显现屏的自力视频源显现屏,若接纳无线通讯体例,还能够随时更新显现内容,矫捷性高。另外,用一套嵌入式体系代替计较机来供给视频源,既能够下降本钱,又具备很高的可行性和矫捷性,易于工程施工。是以,自力视频源LED显现体系的须要愈来愈大。

今朝,显现屏按数据的传输体例首要有两类:一类是接纳与计较机显现统一内容的及时视频屏;另外一类为经由进程USB、以太网等通讯手腕把显现内容发给显现屏的自力视频源显现屏,若接纳无线通讯体例,还能够随时更新显现内容,矫捷性高。另外,用一套嵌入式体系代替计较机来供给视频源,既能够下降本钱,又具备很高的可行性和矫捷性,易于工程施工。是以,自力视频源LED显现体系的须要愈来愈大。

本体系接纳ARM+FPGA的架构,充实操纵了ARM的超强处置才能和丰硕的接口,完成真实的收集长途操纵,是以不只能够作为普通的LED显现屏节制器,更能够将各显现节点构成大型的户外告白传媒收集。而FPGA是一种很是矫捷的可编程逻辑器件,能够像软件一样编程来设置装备摆设,从而能够及时地停止矫捷而便利的变动和斥地,进步了体系效力。

1 自力视频LED体系

LED显现屏的首要机能方针有场扫描频次、分辩率、灰度级和亮度等。分辩率指的是节制器能节制的LED管的数目,灰度级是对色彩的分辩率,而亮度高则请求每个灰度级的显现时候长。明显,这3个方针城市使得场扫描频次大幅度下降,是以须要在差别的场所对这些方针停止恰当的弃取。凡是灰度级、亮度和场扫描频次由单个节制器决议,而分辩率能够经由进程节制器阵列的体例取得很大的进步。如许,每个节制器的灰度和亮度很好,场扫描频次也恰当,再经由进程节制器阵列的情势,完成大的节制面积,便可完成色彩细致的全黑色超大屏幕的LED显现节制器。自力视频LED体系完整离开计较机的节制,自身能够完成通讯、视频播放、数据散发、扫描节制等功效。为了完成大屏幕、全黑色、高场频,本体系接纳节制器阵列情势,如图1所示。


图1 自力视频LED体系布局

体系能够经由进程收集接口(以太网接口)由收集办事器端更新本地的数据,视频播放局部则经由进程对该数据停止解码,取得RGB格局的视频流。再经由进程数据散发单位,将这些数据别离发送到差别的LED显现节制器上,节制器将播放单位供给的数据显现到全黑色大屏幕LED上。

2 通讯接口和视频播放单位

本体系的通讯接口和视频播放局部由ARMuClinux完成。ARM (Advanced RISC Machine)是英国ARM公司设想斥地的通用32位RISC微处置器体系布局,设想方针是完成微型化、低功耗、高机能的微处置器。Linux作为一种不变高效的开放源码式操纵体系,在各个范畴都取得了普遍的利用,而uClinux则是特地针对微节制范畴而设想的Linux体系,具备可扩充、内核小、完美的收集接口和谈和接口、###的文件体系和丰硕的开源本钱等长处,正被愈来愈多的嵌入式体系采取。体系中利用Intel XScale系列的PXA255芯片,与ARM v5TE指令集兼容,相沿了ARM的内存办理、间断处置等机制,并在此根本上做了一些扩大,如DMA节制器、LCD节制器等。因为ARM9的处置才能无限,今朝只用其播放320×240像素的视频。

体系视频播放的数据来自于体系中的SD存储卡(Secure Digital Memory Card)。更新SD卡的数据有两种体例:一种是用计较机更新SD卡的数据;另外一种是经由进程收集领受办事器的数据,间接由ARM更新SD卡。另外,播放器也能够间接播放收集传递的MPEG-4格局数据口因为XScale未供给物理层接口,若想完成收集功效需外接一片物理层芯片。本体系选用SMSC公司的高机能100M以太网节制器LAN9118。

3 视频数据散发

因为节制器接纳阵列情势,是以须要对视频源供给的数据停止散发,将差别行列的数据精确地送入差别的节制器。

3.1 数据散发单位计划

本体系中的LED节制器灰度级高达3×12位(可显现多达64G种色彩)、节制地区为128×128点。体系播放单位供给的数据为320×240像素,是以须要分化成6个LED节制器来节制(见图1)。是以,须要将PXA255供给的RGB数据分3组发送到这6块节制器,以FPGA完成,计划如图2所示。


图2 数据散发单位计划

LCD接口子模块领受PXA255 LCD接口的数据和节制旌旗灯号,将这些输入的数据停止逐点校订以后存入SDRAM,而后将该场数据分红3 组,每组128行(###后一组只要64行,为了后面节制板的分歧性,此处由总线调剂器补零),同时发送,以后由LED显现节制器处置。

3.2 存储器分派和总线调剂

为了便利各模块间的接口,有益于差别时钟域的数据同步,体系的存储器接纳两级存储情势,即SDRAM作为主存储器,而各模块也有响应FIFO作为Cache, SDRAM具备容量大、带宽高、价钱自制等长处;可是节制比拟庞杂,每次读写有多个节制和期待周期。是以为了进步效力,凡是接纳地点递增的碎发读写体例,而不能像SRAM那样随时读取肆意地点的数据。

本计划接纳完整静态的内存分派机制,即每个模块请求时,若是不是统一场数据,则能够分派到一块新的内存,而一旦该内存的数据不再有用,则开释这块内存。如许,每块内存都有本身的属性,标记是利用中的内存,仍是余暇内存,和以后内存中的数据是不是在期待被利用的行列中,是以内存须要分红3块。此中一块存储逐点校订参数,一块存储以后场数据,另外一块存储上一场数据(即正在发送的数据)。这就请求在一个场同步周期内须要将数据发送终了,而这一请求是完整能够到达的。

总线调剂是本模块的焦点局部,必须###计较总线带宽的占用环境,肯定各局部FIFO的深度,以保障各个FIFO不会呈现溢出或读空的景象。

总线调剂器须要调剂3块存储器,还须要为每个模块保护一个偏移地点的首地点,和一个偏移地点计数寄放器。为了便于计较偏移地点,用SDRAM物理上的两行存储一行的数据,而将过剩局部空余。

总线调剂器的仲裁算法为:逐点校订参数与校订后数据写人SDRAM的优先级一样,接纳先来先得的体例占用总线,别离由各自FIFO的指针来触发总线占用。一场数据写入SDRAM终了以后,起头发送。须要顺次读出第n,n+ 128,n+ 256行的数据给数据发送FIFO0,1,2,期待数据发送单位启动发送。

3.3 LCD接口和逐点校订

PXA255 的LCD接口设置装备摆设为smart panel情势,详细时序干系可参考PXA255的手册。FPGA按照这些时序干系,将数据读入,停止下一步的处置。

因为在出产进程中LED管的参数不能够完整分歧,是以为了取得杰出的图象显现成果,必须对LED管停止挑选。这也是LED屏价钱高贵的一个首要缘由。

接纳逐点校订手艺,可逐点调理LED的亮度,将显现屏亮度的分歧性进步一个数目品级,从而能够使推销厂商放宽LED在亮度和色彩方面的请求,LED推销的本钱也随之大大下降。另外,体系接纳的逐点校订手艺,能够在线点窜校订参数,使得LED屏在投入经营以后也能够点窜校订参数,弥补因为LED管老化对显现成果的影响,进步LED屏的利用寿命。是以,逐点校订手艺使LED模块作为室表里全黑色显现屏的根基元件成为抱负计划。

逐点校订参数存于SD卡中,在体系上电以后,ARM起首将该数据经由进程LCD接口(此时设置装备摆设为GPIO)传递到FPGA, FPGA将其存入SDRAM 中。尔后,便可对LCD接口输入的数据停止校订。

3.4 数据发送

在数据发送时,每行数据作为1帧,插手特定的帧头以后起头发送。为了削减总线数目,接纳串行总线情势,每组旌旗灯号共有4路,别离是源同步时钟和RGB三基色的串行数据。旌旗灯号均以LVDS(Low Voltage Differential Signal,低电压差分旌旗灯号)的情势传输。LVDS接纳差分体例传递数据,有比单端传输更强的共模噪声按捺才能,可完成长间隔、高速度和低功耗的传输。Altera公司的Cyclone II系列FPGA能够便利地经由进程I/O设置装备摆设取得LVDS的才能。

发送帧头由4字节的同步头+数据以后行号+ID号构成。因为图象的持续像素值的相干性比拟高,是以利用伪随机码作为同步头,其同步机能比拟靠得住。以后行号用于节制器判定是不是呈现丢帧,并按照以后的行号决议以后数据的存储地点。因为每组数据现实上由两个节制器别离处置(见图1),以是须要判定标记来截取差别的数据局部。ID号便是差别节制器截取某行中差别列数的规范,数据在发送时ID为零。

4 全黑色LED显现节制器

全黑色LED显现节制器担任领受、转换和处置串入的RGB三基色旌旗灯号,以一D的纪律和体例将旌旗灯号传递到LED显现屏上显现。节制器间接决议了显现屏的显现成果,也决议了LED显现屏机能的好坏。节制器的布局如图3所示。


图3 显现节制器布局框图

节制器的架构与数据散发近似,也接纳二级存储情势,首要有数据领受、Gamma校订和交叉、扫描节制输入和总线调剂和SDRAM节制四局部。

4.1 存储器分派和总线调剂

因为数据输入场频与LED扫描场频凡是不能成整数倍干系,能够呈现输入一场数据竣事,该场数据的处置成果(Gamma校订和交叉后)须要写入SDRAM,而此时扫描一场不竣事,即正在读的阿谁地区不能笼盖,而上一场的数据还不显现也不能笼盖,是以交叉地写入(即扫描的读出)须要斥地三块分区。

总线仲裁算法为:节制输入模块和写人模块接纳先来先得的算法,而校订和交叉进程的读写,则优先级###低,能够在后面两者请求时被挂起,只要以后两者不再须要总线时,才能够分派到总线的利用权。

4.2 数据领受

数据领受单位除须要同步讯断、串并转换以外,还要肯定一行中哪些数据须要本节制器处置。节制器截取每行中第128×ID-128×(ID+1)-1列的数据,同时将ID号加1,其余数据原样输入,送给下一级节制器。如许的节制方式比经常利用的拨码开关法加倍矫捷靠得住。

4.3 Gamma校订和交叉

Gamma校订能够使LED显现成果更靠近于人眼的心理特征,并且因为PXA255输入的是8位数据,体系须要将其校订为12位,大大进步了显现的对照度。因为LED显现节制器接纳逐位显现的方式,输入的数据与输入到LED显现屏上的数据构造情势不一样:前者按像素点摆列,而后者则按像素数值的差别位数构造。

4.4 节制输入

12位数据显现的时候别离为(64,32,16,8,4,2,1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32) * 128 * Tsclk,此中Tsclk为串行移位时钟。交叉以后,差别权重的数据显现旌旗灯号显现有用时候差别,便可到达显现的成果。

总线调剂器将交叉后的数据写入本模块的FIFO。由模块外部天生读取该FIFO的节制旌旗灯号,并对其停止计数。模块内须要对移位个数及权重停止计数,以决议收回锁存旌旗灯号及显现旌旗灯号的有用时候。

5 论断

尝试测试成果标明,该体系亮度适合,利用分辩率细致(64G色),场扫描频次高(约400 Hz),像素高(320×240点),可用于户外播送级利用。该设想经由进程逐点调理亮度,从而能够使推销厂商放宽LED在亮度和色彩方面的请求,LED推销的本钱也随之下降,从8位增###12位使图象的色彩品级大大增添,出格在低亮度区可以使图象###再现,而Gamma校订则使LED显现屏所停止的亮度变更更合适人眼的心理特色。另外,除领受来自ARM的旌旗灯号外,还可经由进程HDMI接口领受来自机顶盒的数据旌旗灯号,有广漠的市场利用远景。


nba直播免费高清在线 NBA历史前十排名 nba排名 nba历史篮板榜 nba历史助攻榜 nba直播吧 nba历史盖帽榜 nba历史三分榜