快捷搜索:  test  as

LED大屏幕的控制电路优化设计

1 引 言

LED大年夜屏幕等显示系统对数据输出速率的要求日益前进的背景下,当前对节制设备进行改造的历程中,首选的法子是替换更高速度的微处置惩罚器,而对硬件电路的挖潜每每轻易被漠视。

在实践运用中,建议应先斟酌在原有的系统长进行硬件电路改造,如仍不能满意显示要求,可再斟酌替换高速度微处置惩罚器及用FPGA/ CPLD器件进行输出电路替代处置惩罚的规划。本文以LED大年夜屏幕节制电路为例,提出了一种在硬件电路改造上前进显示数据输出速率的实现法子。

2 数据输出电路的优化基理

由LED大年夜屏幕的显示道理可知,一个数据显示在LED大年夜屏幕的历程分为:从存储器中读出数据与送入到LED板中显示两个步骤。这一历程必要孕育发生如下节制旌旗灯号:数据地址送入存储器,存储器读旌旗灯号,存器开通及LED单元板中的行旌旗灯号、HC595 的SCK 移位、RCK 锁存、E 使能旌旗灯号等。这些必需旌旗灯号的孕育发生增添了数据显示历程的光阴。假如能够复用此中的旌旗灯号,势必削减这一历程的延时。在LED显示系统中,常把显示数据按行存储到外部ROM/ RAM 中的法子等于一例。该法子设定存储器的高位并接到L ED的行节制线上,数据按行储存,送入数据地址后,按行读出数据,并同时开通了行节制旌旗灯号。下面的旌旗灯号复用规划也是类似的道理。

图1  旌旗灯号复用示例

在考核读外存的MOVX 敕令时发明:履行该敕令时可孕育发生读旌旗灯号(RD # ),即读外存时不只不必要别的去孕育发生读旌旗灯号(RD # ),而且还可以将此旌旗灯号提供锁存器74HC273 及LED板上的移位旌旗灯号SCK应用。这里要留意的是:在数据读出后,SCK旌旗灯号才送出,以是RD # 旌旗灯号弗成直接做SCK旌旗灯号应用,必须做延时处置惩罚(最小延时必须要略大年夜于RAM 的读写光阴tRC与74HC273 的数据锁存延时tTL H之和)。

而当继续读出一块存储器数据时,必要经由过程法度榜样孕育发生新的地址赋值给数据口, 而这些地址都是顺序变更的。基于这一特征,设计采纳计数器电路用来保存读数据时的初始地址,使用外部提供的脉冲,只要对计数器的保存地址进行顺序增添,即可将数据继续读出。

单片机ALE 脚或是使用串行口事情要领也会孕育发生必然频率的脉冲,但没有SPI 要领下孕育发生的脉冲频率高,且这两种要领的应用均有必然的限定,而启动SPI 要领对照方便。串行外围接口(Serial Perip heral Interface , SPI) 总线系统是一种同步串行外设接口,是Motorola 首先在其MC68HCXX 系列处置惩罚器上定义的。SPI 系统有4 个I/ O 脚,它们是串行时钟SPSCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/ 从机输入数据线MOSI 和低位有效的从机选择数据线SS.SP2SCK用于同步数据从MOSI 输入和MISO 的输出传送。经由过程对SPI 节制寄存器SPCR 的设置,SPSCK的频率最高可以达到振荡器频率( fOSC )的1/ 4。

由于SPI 模式可方便孕育发生出较高频率脉冲的优点,即采纳SPSCK作为计数器的脉冲,使用计数器对存储器孕育发生继续变更的地址,实现对数据的高速读出。并且SPSCK 旌旗灯号颠末变换与延时处置惩罚,可同时提供LED做SCK移位旌旗灯号应用。

图2  SPI 在读取存储器的运用

3 SPI 运用的实现历程

从上文可以获得这样的启示:在LED节制电路的设计中,可借助于SPI 模式读取数据,即增添一块SPI 模式的FLASH 存储器,一方面可以保存紧张文档,另一方面可以使用SPSCK 孕育发生的旌旗灯号,经由过程计数器电路实现对存储器高速读数据,并且复用此旌旗灯号孕育发生屏幕显示的节制旌旗灯号。在给定了输出数据的首地址并启动SPI 后,此要领使数据的读出到屏幕显示这一历程自动进行,同一旌旗灯号源的全硬件要领大年夜大年夜削减了以往分手孕育发生各节制旌旗灯号要领时的毗连延时。图3 为SPI 在LED大年夜屏幕节制电路中的运用示例。

图3  SPI 模式下的LED大年夜屏幕节制电路图

级联计数器的个数根据RAM 的容量大年夜小,即地址线的数目来确定。微处置惩罚器经由过程驱动器连接SPI 串行存储器, 驱动器可以选择7407 或7417 的型号。RM_MODE 用来差别不合的读写操作要领。当RM_MODE = 1 时,是通俗读写外部存储器的要领,当RM_MODE = 0 时,就可以让主机作为主器件,串行FLASH 存储器作为从器件,两者以SPI 要领进行通信,使用此时孕育发生的SPSCK旌旗灯号对存储器进行高速读数据操作。同时SPSCK旌旗灯号颠末变换与延时处置惩罚,可以提供LED做SCK 移位旌旗灯号用。在计数脉冲的输入端,可以应用跳线做加、减要领的选择处置惩罚。当脉冲接于计数器UP 端时, 为加计数要领, 接于DOWN 时,为减计数要领。图3 也可扩展并接多组计数器,多组RAM.

减计数器要领的运用大年夜大年夜增强了数据输出的机动性。在LED大年夜屏幕显示中,加、减计数器共同应用,可以使相同一块节制卡输出数据的显示长度前进一倍。当应用减计数器要领时,为了与应用加要领时LED大年夜屏幕上显示的图文同等,必须对与减计数器连接的RAM 的数据进行上、下半屏互换处置惩罚,并且在输出时要在法度榜样中改变数据的肇端点,给出的行节制旌旗灯号(RCK) 也应做倒序处置惩罚(见图4)。

图4  加、减法模式下的数据组织与显示

4 本要领应用时的留意事变

本要领应用时要留意计数器及RAM 芯片的读写速率必须与SPSCK 相匹配。SPI 要领的速度对照高,电路各器件读取速率越高,数据掉足的几率就会越小。

此外还有其他一些缘故原由也会引起读数据时的差错。如软件编写欠妥导致数据地址越过RAM空间,电路设计未注重计数器高速事情时发烧对周边器件与布线带来的影响等。

应用SPSCK 旌旗灯号读取外部储存器时,同样会孕育发生SPI 主、从模式下的溢出差错,即继续传输多个数据时, 后一个数据覆盖了前一个数据而孕育发生的差错。这种差错孕育发生的缘故原由是从器件的传输标志SPIF从相对付主器件的传输标志SPIF主有必然的滞后,在主器件继续发送数据时,会导致从器件的传输标志和主器件下一个数据的传输标志相重叠,而使用SPSCK 触发计数器使地址递加读取数据,第一个收到的数据也会被覆盖。

这种传输差错可以用软、硬件的措施进行改进。在本文的设计中,后期在软件编写上采纳了如下办理措施:先启动SPI 模式,再进入计数器读并行RAM ,挥霍一个时序。或是在RAM 中存入数据时,整个存到它后一位的地址单元上,再用SPI 要领孕育发生的脉冲去读RAM ,就可获得精确的数据。

理论上本文要领可使显示数据的输出速率高至fOSC的1/ 4 ,但实际运用时却受到了RAM、锁存器等输出电路器件的参数限定。SPSCK 的速度设定要根据所选择RAM 的参数确定,即要满意RAM 最小的地址有效光阴与数据有效光阴的要求。

图5  主、从SPIF 时序下的数据溢出差错

5 结 语

在LED大年夜屏幕的显示历程中,读取数据频繁,且跟着显示面积的增添与色彩变更的富厚,对数据输出速率的要求越来越高。通俗要领读取一个字节的RAM 数据,至少必要两个机械周期,即24 T (时钟周期)。而应用SPI 要领,数据的输出速率由SPSCK(最高可设置为f OSC的1/ 4) 抉择,而通俗要领读RAM 的速率只有1/ 24 f OSC ,即在SPI 模式下,此LED大年夜屏幕电路的数据输出速率最大年夜可前进6倍。经由过程此措施对输出电路进行改造,可极大年夜地使原有节制系统满意数据高速输出的要求。本文给出的例子虽是基于LED大年夜屏幕利用的,但在LCD 或是其他对数据有高速输出要求的系统中,同样具有借鉴运用意义。

责任编辑;zl

您可能还会对下面的文章感兴趣: