1 引 言
led視頻顯示屏由于亮度高、視角廣、壽命長、性價比高，而且具有可與計算機同步顯示各種文字、圖形、圖像，可實時播放電視、錄像、影碟等視頻信號，可即時輸入、編輯各種多媒體數(shù)據(jù)等優(yōu)點，使其在街頭、廣場、商業(yè)中心、運動場所、娛樂場所、控制中心許多公共場合得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于技術(shù)的問題，特大視頻顯示屏還面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在灰度級低，亮度損失嚴(yán)重，刷新速度低。另外，本文的視頻信號源來自DVI(Digital Video InteRFace)接口，DVI接口輸出的為數(shù)字視頻信號，信息量大，一般是先經(jīng)過外部RAM(Random Array Memory)緩存，然后由處理器對視頻信號進(jìn)行處理?？捎糜跀?shù)字圖像存儲的外部存儲器有很多種，如SRAM，DRAM和SDRAM，它們的容量和速度各不相同。DRAM和SDRAM屬于動態(tài)存儲器，容量大，使用中需要刷新，當(dāng)處理器沒有外部動態(tài)RAM接口時，就需要設(shè)計刷新電路，這給系統(tǒng)應(yīng)用帶來不便；SRAM不用刷新，不需要專用接口，實時性好，并且可以進(jìn)行跳地址尋址，所以本文利用SRAM作為外部緩存存儲器。采用分場分區(qū)存儲技術(shù)，使刷新頻率大為提高，圖像顯示效果清晰穩(wěn)定，實現(xiàn)了分辨率800×256，刷新頻率90 Hz，紅綠藍(lán)三色256×256×256灰度級的視頻顯示系統(tǒng)。同時，采用該技術(shù)，亮度和灰度級方便可調(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DVI接口傳輸?shù)囊曨l信號進(jìn)行編解碼形成24 b真彩色視頻數(shù)據(jù)和點時鐘(CLK)，行同步信號(HS)，場同步信號(VS)，數(shù)據(jù)有效信號(DE)等控制信號，通過LVDS(Low Voltage Differential Signaling)電平傳輸?shù)浇邮湛ㄉ希?jīng)過接收卡的數(shù)據(jù)處理傳送給具有特定驅(qū)動結(jié)構(gòu)(1／8掃描方式，74HC595驅(qū)動芯片)韻led大屏。本文的重點是介紹接收卡的數(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)送卡傳輸過來的視頻信號(控制信號和數(shù)據(jù)信號)，將視頻信號中的數(shù)據(jù)經(jīng)過位面分離，分場存入外部緩存，然后分區(qū)讀出，傳送給顯示驅(qū)動屏。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)存儲在存儲器中。外部緩存采用兩個SRAM乒乓緩存的技術(shù)，實現(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分區(qū)存儲的原理和實現(xiàn)。
3.1 位面分離模塊
視頻顯示屏采用的灰度級控制方式為分場疊加與占空比相結(jié)合的方式，如表1所示：其中分場疊加是指用不同場次的恒頻掃描來實現(xiàn)不同灰度級，如表1 的D7～D4；占空比控制是指控制點亮?xí)r間與關(guān)斷時間的占空比來實現(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現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的位面分離。位面分離用FPGA來實現(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，分別占用一個字節(jié)。把這24位數(shù)據(jù)線分別通過一個8位寬數(shù)據(jù)移位寄存器寄存，然后通過一個顏色位選擇器輸出到外部緩存器中。通過控制緩存器的地址實現(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個數(shù)據(jù)的同權(quán)位的同時，移進(jìn)第9個數(shù)據(jù)的同權(quán)位，這樣提高了數(shù)據(jù)處理的效率。
3.2 分場分區(qū)存儲
數(shù)據(jù)經(jīng)過位面分離以后，不同數(shù)據(jù)的同權(quán)位組成了新的數(shù)據(jù)，通過控制存儲器的地址使一幀所有數(shù)據(jù)的同權(quán)位寫在存儲器的同一段中，因此對寫地址發(fā)生器要求比較高。該系統(tǒng)要求256級灰度，那么將存儲器分成8個段，每個段存儲代表同一個權(quán)值的位(場)。其中，8個段用3(23)根地址線
