基于FPGA的大屏幕LED单色图文显示屏控制系统.docx

基于 FPGA 的大屏幕 LED 单色图文显示屏控制系统是一种高效、灵活的解决方案，相较于传统的单片机，FPGA（Field-Programmable Gate Array）具备更快的处理速度和丰富的硬件资源。这种系统通常由上位机（如PC机）、单片机系统、FPGA控制器以及LED显示屏的行列驱动电路构成。 在系统总体结构中，上位机负责数据的采集和发送，如汉字、字符等。单片机系统与上位机通过异步串行通信交换数据，接收上位机发送的点阵数据并存储在EEPROM中。FPGA控制器则扮演核心角色，它从存储器读取数据，并将这些数据显示在LED屏幕上。扫描控制电路使用Cyclone EP1C6这样的可编程逻辑芯片，通过VHDL语言编程实现1/16扫描方式，确保刷新频率在60Hz以上，避免屏幕闪烁。 LED显示屏的基本工作原理是列数据串行传输，行数据采用1/16扫描方式。例如，1632点阵屏单元模块由4个74HC595级联的列驱动电路构成。数据在移位脉冲SRCLK的作用下逐位输入，然后通过行选通信号Y0显示每一行数据。通过不断扫描，显示屏可以保持无闪烁的连续显示。对于2561024的大屏幕，由1632个1632点阵屏组成，数据存储和传输被优化为16个分区，每个分区有161024点阵，行数据为128字节。 FPGA显示屏控制器设计中，主要包括以下几个模块： 1. 单片机与FPGA接口及数据读写模块：这个模块负责从EEPROM读取数据，经过处理后送入双体切换的数据缓冲器SRAM1或SRAM2，以提高数据传输速率。 2. 读地址发生器：生成读取数据所需的地址信号，用于访问SRAM中的LED显示数据。 3. 译码器：根据地址信号解码，控制数据锁存器选择相应分区的数据。 4. 行地址发生器：产生行扫描所需的信号，驱动行驱动电路。 5. 数据锁存器组：存储16个分区的数据，并在锁存脉冲下将数据送至移位寄存器。 6. 移位寄存器组：实现并串转换，生成LED显示屏所需的串行数据。 7. 脉冲发生器：提供所有模块所需的同步时钟。 通过这些模块的协同工作，FPGA能够快速有效地控制LED显示屏，实现清晰、连续的图文显示。这种设计不仅提高了系统的响应速度，还简化了硬件设计，降低了系统复杂性，确保了LED显示屏的稳定性和可靠性。