基于DSP的LED大屏幕显示系统

目前采用的LED大屏幕显示系统的控制电路，大多由单个或多个CPU及复杂的外围电路组成，这种电路设计，单片机编程比较复杂，整个电路的调试比较麻烦，可靠性和实时性很难得到保证。针对这种情况，提出一种SD卡存储显示文件，由TMS320LF2407A和EPM240配合完成的大屏幕设计方案，使得动画的变换和处理与屏幕的显示控制完全分离，各模块任务分明，功能完善，充分发挥了DSP以及CPLD各自的优点，实现高性能的无闪烁显示。

1 总体设计

系统结构如图1所示，核心处理器采用TMS320LF2407A，外部扩展了网络接口芯片RTL8019AS、SD卡和双口RAM芯片。本系统中，DSP主要发挥其逻辑运算处理能力；网络通信接收文件功能、图形文字变换功能以及文件的读取保存功能都由TMS320LF2407A完成；而CPLD芯片EPM240的功能较单一，只负责从双口RAM中获得将要显示的数据，批量读取并送入由多个74LS595驱动的LED点阵阵列。换言之，EPM240负责实时动态刷新屏幕显示，保证刷新速度而不产生闪烁感觉（即刷新频率要达到100 Hz以上）。

　　 本系统主要分为3个功能模块：

(1)以太网数据传送部分。PC机通过以太网将需显示的数据（可能是屏幕截图数据，也可能是文本文件等）以UDP数据报的形式发往本系统，RTL8019AS会自动将不是发往本地IP地址的数据包丢弃，主程序中查询RTL8019AS接收到新的数据包并读取入SD卡文件缓冲区，缓冲区填满时以文件形式写入SD卡FAT32文件系统中。

(2)DSP动画变换算法实现部分。TMS320LF2407A具有32 KB的外部RAM空间，图1中所示的双口RAM被扩展至此空间。首先DSP将这32 KB空间划分成2个区域（各16 KB），分别用作逻辑运算区和显示内存区（都在双口RAM中）。DSP读取SD卡中将要显示的文件数据并将其送入逻辑运算区，根据画面所需的动画要求做相应变换，变换后的点阵直接填充显示内存区，以便CPLD从该区读取显示数据。

(3)CPLD显示图形的刷新。利用CPLD速度快的特点，将显示内存区中的数据快速读入并发送给74LS595驱动扩展的LED阵列，由于功能的单一性，使显示具有很高的刷新速度，无闪烁等现象。

2 EPM240的主要任务

EPM240需从双口RAM的显示内存区中读入数据，所以在硬件电路上必须将双口RAM的一个端口与EPM240连接，在用VHDL语言描述电路时，采用状态机实现EPM240对双口RAM的控制与数据的读取。由于双口RAM的2个端口都可能同时对同一个单元操作，因此必须将双口RAM的BUSY引脚分别接至DSP和EPM240上，一边操作时，另一边必须等待操作结束，否则可能会造成数据错误。DSP在操作显示内存区时，采用逆序地址方向（地址从大到小），而EPM240采用正序地址方向操作，这样做的好处是修改一幅图像时，最大可能地避免发生同时操作同一单元的现象。

除了完成与双口RAM接口的工作外，EPM240还必须将读入的字节不断地发送给74LS595刷新硬件显示，只要采用VHDL语言描述出SPI总线接口协议即可。简而言之，CPLD在本系统中起数据的搬运作用（显示内存区—>EPM240—>LED显示）。

3 DSP实现图像的动画变换

常见的动画处理包括左右平移、上下平移、连续拉幕、扇入扇出等。基于上面提出的双缓冲区的设计模式，使得动画的实现变得清晰易行。动画变化原理如图2所示。

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