ARM系统在LED显示屏中的应用

1、列表一、设计要求1二、设计的目的1三、设计方案13.1程序1: 51基于单片机的控制23.2计划2:基于ARM和CPLD的控制33.3程序3:基于ARM7的控制4四、系统硬件设计44.1电源模块设计45.2串行通信模块设计65.3 LED显示模块设计85.4 ARM显示模块设计86、系统软件设计106.1软件控制过程分析116.1.1通信数据帧格式116.1.2分析通信案例136.2 arm master程序设计136.2.1简要分析主程序136.2.2周计划流程图146.3中断子程序设计146.3.1中断子程序的简要分析156.3.2中止子程序进程157、系统调试和模拟168、经验179、参

2、考文献1810，谢谢18arm系统在LED显示中的应用随着科学技术的快速发展，LED显示屏的技术和行业得到了长足的发展，作为重要的现代信息披露媒体之一，LED显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域得到了广泛应用。可以实时显示或循环显示文本、图形和图像信息，广泛应用于各种领域，包括丰富的显示方式、卓越的观看功能、方便的显示内容修改、高亮度、稳定的显示和较长的生命周期等多种优点的商业广告、体育比赛、交通信息报道等。LED显示屏的核心技术主要集中在控制器上。目前，大多数异步显示采用8位或16位微控制器，由于微处理器的处理速度、体系结构、寻址范围、周边接口资源等方面存在诸多限制，因此，由于更多

3、的像素显示、更高的显示内容帧速率、复杂的动态显示效果，实现良好的动态视觉效果已经很困难了。本课程开发了由32位高性能ARM微处理器组成的新型LED显示控制系统，对控制平台、硬件结构和软件开发实施的驱动部分和控制部分进行了详细的分析和设计。一、设计要求本课程开发了由32位高性能ARM微处理器组成的新型LED显示控制系统，对控制平台、硬件结构和软件开发实施的驱动部分和控制部分进行了详细的分析和设计。二、设计的目的在现代信息社会的快速发展中，随着宽带网络的发展，数字多媒体内容将成为信息世界的主流，新的显示设备将取代传统电视，成为享受信息和多媒体内容的中心。专家预测，半导体照明产业是21世纪最活跃的高

4、新技术产业之一，在经济竞争和国家安全方面将具有非常重要的意义。本文采用基于嵌入式实时操作系统的ARM微处理器技术设计了全彩色LED显示控制系统。三、设计方案这个课题的设计方案有多种，根据这次设计要求，共提出三种方案，比较他们的优缺点，从中选择最佳方案。3.1程序1: 51基于单片机的控制通常，对小屏幕上LED显示的控制使用51系列单片机作为主控制芯片。常见的解决方案包括：微控制器总集合线驱动器热驱动电路LED点阵线路驱动电路图1单片机控制显示示意图此解决方案的控制过程如下：首先，单片机将LED显示屏上显示的字符数据信息和相应的控制信息发送到总线驱动器。总线驱动器本身不会改变主机计算机发送的信号

5、，而是将信号传送到下一级，并提供足够的驱动电流。然后，总线驱动器将传入的驱动信号作为2，作为行驱动电路，作为热驱动电路，在典型的显示驱动电路设计中，热量控制通常使用带有串行接收和锁定装置的移位寄存器(例如74HC595)将数据放入锁定装置，以使寄存器中的每个针脚选择应该与锁定装置处于相同状态的热量。行控制通常使用解码器电路，例如4/16解码器74HC154，选择控制信号解码后需要揭示的行。当行和列驱动信号分别加载到LED光栅时，显示的信息将显示在LED屏幕上。该计划的优点主要是结构简单，使用通用、成本低的设备，设计成本低。编程简单，调试方便。缺点是硬件结构设计需要更多的控制信号线，占用了单片机

6、更多的端口，导致端口资源浪费。此方案通常只能用于简单的文本和数字显示，不能用于视频显示。3.2计划2:基于ARM和CPLD的控制大型LED屏幕的点阵大小非常大，因此低端微控制器控制、使用移位寄存器的数据串行传输并行处理方法远远不能满足要求。当前通常采用的方案是基于ARM的控制和基于CPLD的驱动模式。基于这种方法的控制系统很好地满足了图2所示的设计要求。PcPC串行通信癌症主芯片扫描驱动器电路LED指示灯显示器图2系统结构图该方案的基本原则如下：该系统由PC机器、显示控制电路和LED显示屏组成，PC由PC控制，用于控制和管理以下PC:该系统侧重于显示控制电路。ARM和CPLD是显示控制电路的核

7、心部分，可以对数据转换、控制信号传输和LED显示进行动态扫描控制。其中，数据转换信号控制部分作为ARM实现，LED显示屏的扫描驱动电路作为CPLD实现。主机和子系统之间的通信使用标准的RS232或RS485计算机数据串行通信方法。当LED显示屏充当显示控制电路时，以下功能：按照主机计算机设定的显示效果显示图像和文本。此程序的优点包括：使用可编程逻辑设备执行电路功能，不仅可以满足LED大屏幕系统的高速图像数据传输速率要求，还可以提高电路性能，提高电路设计的灵活性，使相应的硬件描述语言程序可以根据实际应用的要求灵活修改，缩短设计周期并降低成本，而无需修改电路硬件设计。此外，基于ARM核心的32位微

8、处理器可以解决系统的速度、寻址能力和功耗问题，从而支持更大可视区域中的稳定显示，存储更多显示内容。此系统不仅完全支持字符信息，还完全支持视频显示。同时，缺点包括：系统设计更复杂，系统成本更高。编程规模大，开发难度高，对大规模使用不利。3.3程序3:基于ARM7的控制基于上述两种解决方案的优缺点，本主题采用ARM7作为系统的控制核心，为了节省有限的CPU端口资源，LED屏幕上的文本和数字对显示数据传输的要求不是很高，因此ARM和LED屏幕之间的通信使用串行端口传输，使用RS232串行通信协议。此程序的优点包括：该设计大大节省了CPU的端口资源，有效简化了显示器的电路结构，并提高了整个显示系统的可

9、靠性。简单的系统结构、模块和模块之间的信号线较少，通过易于控制、灵活、简单的模块有效地减少系统开发周期和开发成本，通过完全模块化的设计提高系统的可扩展性和可维护性。四、系统硬件设计硬件部分的设计更为重要，本课程设计的硬件部分设计包括四个部分：电源模块的设计、串行通信模块的设计、LED显示模块的设计、ARM显示模块的设计4.1电源模块设计电源设计必须首先提供5V电源。但是，ARM模块需要3.3V直流电源，LED显示屏除需要3.3V逻辑电压外，还需要12 v直流驱动电压。系统使用5v电压管理芯片lt1117 5，220交流输入，5v直流输出。为了提供3.3v的直流电压，使用了3.3v电压管理芯片l

10、t1117，5v电源，3.3V输出。图3是从AC 220v电压转换为5v直流电压输出的简单框图。图3交流220。v电压旋转5 v直流电压电路图从上面的原理图可以很容易理解，该原理图由两部分组成，前电路的作用主要是整流，后1电路的作用是电压调节器。图4是驱动LED光栅的电源设计图。图4 3.3v电压输出电路图上图的作用是将5伏直流电压输入转换为3.3伏直流输出，以便为ARM和LED控制板提供适当的电源。图5是12v电压输出电路图。图5 12伏电压输出电路图此芯片允许输入电压V IN从0.8到| v ou t |中选择，并且内核工作板材的工作电压为2.7至5.5v。对于典型的单芯片微机控制电路，电

11、源的主电源电压为5V，因此输出电压| V OU T| 5V(如图4.3中的点线所示)的VCC和V IN都可以连接到5V电源。二极管使用1N5819或MBR0540L肖特基二极管，电感使用常规47H。必须注意，增加电感会减少流动的峰值电流，从而减少输出电流。减少电感，增加流动峰值电流，延迟内部电流比较器。输出电压V OU T确定R1，R2确定：(1)在格式(1)中，=1。标记为25V的输出电压仅与R1、R2相关，如果仅选择R1、R2的电阻，则可以确定该电路上的设备是否输出最后稳定的12伏直流电压。5.2串行通信模块设计串行端口模块是此设计的核心模块，负责ARM模块和LED模块之间的信息通信。硬件

12、电路设计是否正确与两种通信质量的好坏有关。串行通信协议使用RS232串行协议。此模块中使用的RS232接口芯片是MAXIM公司的MAX232。此芯片的主要特性包括：1，单5V电源操作2、LinBiCMOSTM流程技术3个驱动器，2个接收器4，30V输入级别5，低电源电流：典型值为8毫安6、EIA/TIA-232-E和ITU建议V.28，高于ANSI标准7、ESD保护大于MIL-STD-883(方法3015)标准的2000VMAX232功能分析：MAX23是MAXIM制造的RS232收发器，支持用于EIA/TIA-232和便携式设备(如笔记本电脑和PDA)的ITU-TV.28/V.24通信协议。

13、最大232具有高效的电荷泵，可以完成双向TTL/RS-232级转换。图6是RS232通信串行通信数据帧格式：图6 RS232通信串行通信数据帧格式RS232接口电路的主要功能是将微处理器的传输信号TxD通过发射器转换为通信网络的电压信号，或将通信网络的电压信号转换为通过接收器接收的微处理器的RxD信号。RS-232收发器在任何时间点只能在“接收”或“发送”模式下工作，因此需要为RS-232接口电路添加一个接收/发送逻辑控制电路。图7是串行模块部分的主电路图：图7串行模块部分的主电路图5.3 LED显示模块设计LED模块系统独立性强的模块。LED光栅的驱动器显示主要由LED模块中包含的LED控制

14、器组成。仅与ARM的UART端口通信，收到主机的命令后，直接调用阵列上的相关驱动程序LED光栅。仅连接到外部串行模块。图8是指示灯模块和串行端口的连接图。RxDTxD界面电路VCCRxDLED指示灯模块TxD最高23212V图8指示灯模块和串行连接图5.4 ARM显示模块设计因为Philips的LPC2294集成了与ARM处理器针脚放置相关的非常丰富的外围接口。图9是ARM重置电路。图9 ARM重置电路图10是系统的时钟电路设计。图10系统时钟电路设计在此系统中，ARM设计的晶体频率为11.0592M。以下说明了ARM中每个功能针的作用，该功能针仅介绍了本文中使用的脚和少数常用脚。从方框图来看

15、，ARM控制块的主要控制功能包括：I、串行通信端口控制。，内存读写操作。、显示模块控制。以下是本设计中ARM芯片的主要电路连接图。表1 LPC2294部分针脚说明接脚名称接脚号码功能P0.042TxD0-UART0的发射器输出，PWM 1-脉宽调制器输出1P0.149Rxd0-UART 0的接收器输入，PWM 3-脉宽调制器输出3，eint 0-外部中断0输入P0.875Tx D1-uart1的发射器输出，PWM 4-脉宽调制器输出4P0.976Rx D1-uart1的接收器输入，p wm6-脉宽调制器输出6，EINT3 -外部中断3输入P2端口32位数据总线P3区地址总线和片选择模型、读写控

16、制等135外部重置输入。此针脚的较低级别重置设备，将I/O端口和外围功能恢复到默认状态，处理器从地址0开始运行。有迟滞的TTL级，针脚可以承受5V电压。XTAL1142振荡器电路和内部时钟发生器输入XTAL2141振荡放大器输出。VSS3，9，26，38，54，67，79，93，103，107，111，128地面：0V参考点。VSSA139模拟：0V参考点。公称电压与VSS相同，但必须相互隔离以减少噪音和错误。VSSA_PLL138PLL模拟：0V参考点。公称电压与VSS相同，但必须相互隔离以减少噪音和错误。V1837，1101.8伏核心电源：内部电路的电源。V18A143模拟1.8伏核心电源：内部电路的电源。公称电压与V18相同，但必须相互隔离以减少噪音和错误。V32，31，39，51，57，77，94，104，112，1193.3V端口电源：I/O端口的电源。V3A14模拟3.3V端口电源：标称电压与V3相同，但必须相互隔离以减少噪音和错误。图11是LPC2294芯片的主电路连接图。P3，0: 2