基于μC/OS-II的多窗口显示屏控制器bob综合体育官
  • 时间:2022-06-13
  • 点击率:

摘要:多窗口显示控制采用& muC/OS-II实时操作系统是一种多任务管理运行模式。每个窗口的视频数据由线程管理,显示控制器的硬件系统以Nios II 32位处理器为核心,软件系统控制多个窗口的任意显示。显示控制器的硬件系统在FPGA上实现。系统所需的IP核由SOPC Builder软件定制,外部存储设备实现视频数据的海量存储,解决了FPGA内部资源相对不足的问题。通过重构视频数据,合理组织数据的存储方式,解决了视频数据的灰度控制问题,减少了数据处理过程,降低了控制系统的复杂度。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/149548.htm

介绍

LED大屏幕显示器是当今户外平板显示器的主流,其控制系统的技术发展日趋成熟。控制系统根据数据传输方式可分为同步显示和异步显示两种。同步显示控制系统,即LED显示屏和视频数据源实时一致,视频信号实时变化。异步显示控制系统通过USB、通用串行接口、以太网等数据通信方式更新大屏幕控制系统的视频数据存储区。数据更新由上位机控制,led显示屏的视频信息变化由视频数据存储区的数据决定。在异步显示系统中,显示屏可以分成几个区域,不同的区域对应不同的存储区域。更新数据时,只能更新一个或几个窗口。本设计采用嵌入式操作系统& muC/OS-II多线程控制模式,分别控制每个窗口的数据区域,实现了单屏多窗口的任意位置显示,使显示方式更加灵活方便。

1系统总体设计

利用SOPC技术在FPGA上构建Nios II软核作为LED显示控制系统的处理器,可以实现32位嵌入式系统操作。用& muC/OS-II嵌入式操作系统的软件设计完成了DVI视频显示数据的接收和预处理。扫描电路接收到视频数据后,将其存储,重新组织数据并发送到扫描屏幕。

1.1系统硬件结构

多窗口显示控制系统的结构框图如图1所示。

图1 数据结构框图

计算机显卡数据通过DVI接口传输到显示控制系统的解码电路部分,DVI解码芯片对获得的视频数据进行解码,得到RGB视频数据和控制信号。控制信号包括行扫描信号和场扫描信号,显示屏控制系统根据场扫描信号判断一帧视频数据的采集是否完成,并将视频数据写入发送系统的数据存储RAM进行缓存。从FPGA的RAM存储器中读取数据,将数据按照灰度分成八个区域模块,重新组织转换后,通过移位串行时钟送到LED显示屏显示。系统的数据处理模块、数据存储模块和扫描控制模块均在FPGA上实现。

1.2软件的总体设计

全彩LED屏数据量大。本设计在逻辑上将显示屏分为多个窗口,软件部分基于& muC/OS-II嵌入式操作系统的编程实现。& mu提出了C/OS-II操作系统的任务调度算法。在显示系统中,每个窗口的显示操作都可以赋予某个任务,这样可以大大提高整个系统的运行速度和软件的可靠性。

软件基于Nios II IDE开发,应用基于& muC/OS-II实时操作系统的实现。软件主要由两个任务和一个定时器中断服务程序组成,任务之间通过信号量进行通信。计算机的显卡数据通过DVI解码模块解码得到RGB视频数据。任务1接收RGB视频信息,并对视频信息执行处理操作,例如滤波、数据的位组合以及数据存储区域的重组。任务2从存储器中读取数据,对其进行分析和处理,并将分析后的数据发送给扫描控制模块。使用& muC/OS-II是实时和多任务的。嵌入式文件系统用于数据管理。

控制器2的硬件设计方案

2.1视频数据解码模块分析

数据从显卡的DVI接口获取,经过视频控制系统适当的数据转换后,传输到LED显示屏上显示。该模块用于获取视频源数据,完成对显卡DVI接口传输的TMDS编码数据的接收。通过TMDS解码,恢复RGB视频数据和视频显示控制信号,例如像素时钟、像素有效信号DE、行同步信号HSYN、场同步信号VSYN和同步检测信号SCDT。

计算机显卡输出的DVI差分信号不能直接作为LED的扫描数据信号。需要解码还原成数字视频数据红[70]、绿[70]、蓝[70]等像素信息。它还需要恢复控制信号,例如行同步信号HSYNC、场同步信号VSYNC、数据使能信号DE和时钟CLK。需要解码电路来解码DVI差分信号。本设计采用TFP401A DVI解码芯片实现该功能,解码后的数据信息用于LED屏幕控制器。

2.2数据存储组织模块分析

组织写入SRAM的数据有两种方法:位平面法和组合像素法。平面法是指一个像素的每一位存储在不同的存储设备中;像素组合方法是指屏幕上每个像素的所有位都存储在一个存储设备中。LED像素数据每一位的权重不同,高位的权重高,意味着高位为1时LED的点亮时间更长。根据两种存储结构的特点,对于LED屏来说,位平面结构有利于提高LED屏的显示效果,从而更容易实现D/T(数据到时间)转换。位平面法的数据需要重新组织,使用位平面结构有利于提高LED屏的显示效果。数据重建示意图如图2所示。

图2 数据重构示意图

数据重构后,通过QuartusⅱII软件编译得到如图3所示的仿真波形。其中,当col为1时,表示上述8个地址的数据已经写入,然后读地址计数器开始计数。Datain是串行输入数据,dout是串行输出数据。

图3 数据重构模块的仿真波形

图3数据重建模块的仿真波形


客服QQ: 点击这里
地址:台州市寨金路899号电子时代广场5116室 客服QQ:329435596
Copyright © 2022 bob综合体育官方入口 版权所有

08980-89895656

服务时间:7X10小时