1 引 言

　　led視頻顯示屏由于亮度高、視角廣、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比高，而且具有可與計(jì)算機(jī)同步顯示各種文字、圖形、圖像，可實(shí)時(shí)播放電視、錄像、影碟等視頻信號(hào)，可即時(shí)輸入、編輯各種多媒體數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)，使其在街頭、廣場(chǎng)、商業(yè)中心、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所、娛樂(lè)場(chǎng)所、控制中心許多公共場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于技術(shù)的問(wèn)題，特大視頻顯示屏還面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在灰度級(jí)低，亮度損失嚴(yán)重，刷新速度低。另外，本文的視頻信號(hào)源來(lái)自DVI(Digital Video InteRFace)接口，DVI接口輸出的為數(shù)字視頻信號(hào)，信息量大，一般是先經(jīng)過(guò)外部RAM(Random Array Memory)緩存，然后由處理器對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行處理?？捎糜跀?shù)字圖像存儲(chǔ)的外部存儲(chǔ)器有很多種，如SRAM，DRAM和SDRAM，它們的容量和速度各不相同。DRAM和SDRAM屬于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，容量大，使用中需要刷新，當(dāng)處理器沒(méi)有外部動(dòng)態(tài)RAM接口時(shí)，就需要設(shè)計(jì)刷新電路，這給系統(tǒng)應(yīng)用帶來(lái)不便；SRAM不用刷新，不需要專用接口，實(shí)時(shí)性好，并且可以進(jìn)行跳地址尋址，所以本文利用SRAM作為外部緩存存儲(chǔ)器。采用分場(chǎng)分區(qū)存儲(chǔ)技術(shù)，使刷新頻率大為提高，圖像顯示效果清晰穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了分辨率800×256，刷新頻率90 Hz，紅綠藍(lán)三色256×256×256灰度級(jí)的視頻顯示系統(tǒng)。同時(shí)，采用該技術(shù)，亮度和灰度級(jí)方便可調(diào)，亮度損失小。

　　2 系統(tǒng)組成

　　led視頻顯示系統(tǒng)總體框圖如圖1所示：該系統(tǒng)由發(fā)送和接收兩部分組成，發(fā)送部分的功能主要是對(duì)DVI接口傳輸?shù)囊曨l信號(hào)進(jìn)行編解碼形成24 b真彩色視頻數(shù)據(jù)和點(diǎn)時(shí)鐘(CLK)，行同步信號(hào)(HS)，場(chǎng)同步信號(hào)(VS)，數(shù)據(jù)有效信號(hào)(DE)等控制信號(hào)，通過(guò)LVDS(Low Voltage Differential Signaling)電平傳輸?shù)浇邮湛ㄉ?，?jīng)過(guò)接收卡的數(shù)據(jù)處理傳送給具有特定驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(1／8掃描方式，74HC595驅(qū)動(dòng)芯片)韻led大屏。本文的重點(diǎn)是介紹接收卡的數(shù)據(jù)處理模塊。

　　3 數(shù)據(jù)處理

　　數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示：接收卡接收發(fā)送卡傳輸過(guò)來(lái)的視頻信號(hào)(控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào))，將視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)位面分離，分場(chǎng)存入外部緩存，然后分區(qū)讀出，傳送給顯示驅(qū)動(dòng)屏。其中位面分離模塊將不同數(shù)據(jù)的同權(quán)位重新組合成新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。外部緩存采用兩個(gè)SRAM乒乓緩存的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的流水線處理。下面分別介紹位面分離模塊和分場(chǎng)分區(qū)存儲(chǔ)的原理和實(shí)現(xiàn)。

　　3.1 位面分離模塊

　　視頻顯示屏采用的灰度級(jí)控制方式為分場(chǎng)疊加與占空比相結(jié)合的方式，如表1所示：其中分場(chǎng)疊加是指用不同場(chǎng)次的恒頻掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)不同灰度級(jí)，如表1 的D7～D4；占空比控制是指控制點(diǎn)亮?xí)r間與關(guān)斷時(shí)間的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)灰度的調(diào)節(jié)，如表1的D3～D0。而這兩種方式的前提都是要實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的位面分離。位面分離用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，一共包括兩大模塊，數(shù)據(jù)移位寄存器和數(shù)據(jù)選擇器。用VHDL實(shí)現(xiàn)的原理框圖如圖3所示，其中r0-7，g0-7，b0-7分別是真彩色圖像數(shù)據(jù)的紅綠藍(lán)三色，分別占用一個(gè)字節(jié)。把這24位數(shù)據(jù)線分別通過(guò)一個(gè)8位寬數(shù)據(jù)移位寄存器寄存，然后通過(guò)一個(gè)顏色位選擇器輸出到外部緩存器中。通過(guò)控制緩存器的地址實(shí)現(xiàn)位面分離，外部緩存的數(shù)據(jù)寬度為24位，使RGB三種顏色并行進(jìn)行位面分離。其中移位寄存器使用了流水線的技術(shù)，在鎖存輸出前8個(gè)數(shù)據(jù)的同權(quán)位的同時(shí)，移進(jìn)第9個(gè)數(shù)據(jù)的同權(quán)位，這樣提高了數(shù)據(jù)處理的效率。

　　3.2 分場(chǎng)分區(qū)存儲(chǔ)

　　數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)位面分離以后，不同數(shù)據(jù)的同權(quán)位組成了新的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制存儲(chǔ)器的地址使一幀所有數(shù)據(jù)的同權(quán)位寫在存儲(chǔ)器的同一段中，因此對(duì)寫地址發(fā)生器要求比較高。該系統(tǒng)要求256級(jí)灰度，那么將存儲(chǔ)器分成8個(gè)段，每個(gè)段存儲(chǔ)代表同一個(gè)權(quán)值的位(場(chǎng))。其中，8個(gè)段用3(23)根地址線