CN103680402B - 一种基于leon3软核cpu的异步全彩led显示控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***，其包括嵌入式单元、逻辑控制单元和LED显示屏，嵌入式单元与逻辑控制单元的输入端连接，逻辑控制单元的输出端与LED显示屏连接；嵌入式单元内设有LEON3软核CPU以及分别与LEON3软核CPU电连接的FLASH存储器、图像数据采集模块和DDR2第一存储器，DDR2第一存储器与图像数据采集模块电连接；逻辑控制单元内设有多图像区域拼接控制模块、图像数据处理模块、LED扫描驱动模块和DDR2第二存储器，多图像区域拼接控制模块分别与DDR2第二存储器、图像数据处理模块电连接，DDR2第二存储器分别与LED扫描驱动模块、图像数据处理模块电连接。本发明采用LEON3软核CPU作处理器，在嵌入式单元和逻辑控制单元内分别设置DDR2第一存储器、DDR2第二存储器，具有低功耗、低成本、高性能的特点。

Description

一种基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***及其控制方法

技术领域本发明涉及一种LED显示控制技术，尤其涉及一种基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***。

背景技术随着LED显示屏技术的发展，特别是门楣屏在商店、银行等场所的应用中，用户对LED显示屏的功能、成本要求越来越高。现有的低成本异步显示控制***多为无灰度的显示控制***，而有灰度的显示控制***多为嵌入式***输出HDMI或LVDS信号至FPGA进行扫描显示，成本高，结构复杂。

在专利号为201010125460，专利名称为《基于Microblaze软核技术的LED大屏幕异步控制***》的发明专利中公开了一种异步控制***，其主要特点是使用2个Microblaze软核CPU和逻辑扫描模块共享一片片外DDR2存储器，该方法由于采用内存共享方式，无法为逻辑模块提供实时高带宽的存储访问能力，因此在处理全彩、较大带载面积的显示屏图像数据方面效果不佳。同时，该***采用的基于Microblaze软核技术受到FPGA平台的影响导致其可移植性较低，不容易对成本进行良好的控制。

发明内容本发明的目的是提供一种低成本、低功耗、高性能的基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***。

为实现上述目的，本发明一种基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***，其包括嵌入式单元、逻辑控制单元和LED显示屏，嵌入式单元与逻辑控制单元的输入端连接，逻辑控制单元的输出端与LED显示屏连接；嵌入式单元内设有LEON3软核CPU以及分别与LEON3软核CPU电连接的FLASH存储器、图像数据采集模块和DDR2第一存储器，DDR2第一存储器另一个输出端与图像数据采集模块连接；逻辑控制单元内设有多图像区域拼接控制模块、图像数据处理模块、LED扫描驱动模块和DDR2第二存储器，多图像区域拼接控制模块分别与DDR2第二存储器的输入端、图像数据处理模块的输入端连接，DDR2第二存储器的输出端与LED扫描驱动模块的输入端连接，DDR2第二存储器与图像数据处理模块电连接。

所述LEON3软核CPU通过AHB总线分别与FLASH存储器、图像数据采集模块、DDR2第一存储器电连接。

所述与多图像区域拼接控制模块通过Wishbone总线分别与图像数据处理模块、DDR2第二存储器电连接。

所述DDR2第二存储器通过Wishbone总线分别与图像数据处理模块、LED扫描驱动模块电连接。

所述LED扫描驱动模块的输出端与LED显示屏连接。

所述逻辑控制单元的多图像区域拼接控制模块与嵌入式单元的图像数据采集模块电连接。

本发明提供所述的基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制的方法，该方法包括以下步骤：

1）将待播放的图像分区域，并将待播放的图像存入FLASH存储器内；

2）LEON3软核CPU根据播放列表中的图像区域数量创建相应数量的管理线程，当前线程通过FLASH存储器加载待播放的图像，LEON3软核CPU将待播放的图像解码为图像数据，再将图像数据写入DDR2第一存储器中；

3）待播放图像解码完毕后，LEON3软核CPU对解码后的图像数据进行特效处理，在特效处理过程中，LEON3软核CPU先根据播放列表中设定的特效算法计算出解码后的图像数据在不同图像区域中的排列组合，再将排列组合的顺序转换为读指令，同时，对图像中需要填充黑色的区域，LEON3软核CPU直接生成黑色像素点填充指令，然后将黑色像素点填充指令和读指令传送至图像数据采集模块；

4）图像数据采集模块接收到读指令和黑色像素点填充指令后，根据读指令，按排列组合的顺序从DDR2第一存储器中读取不同图像区域的图像数据，所述按排列组合顺序读取出的图像数据为特效处理后的图像数据，并根据黑色像素点填充指令自动生成相应的黑色像素点信息，再将特效处理后的图像数据和黑色像素点信息发送至多图像区域拼接控制模块；

5）多图像区域拼接控制模块根据不同图像区域在整个LED屏中的配置参数，将图像数据采集模块传送过来的黑色像素点信息和特效处理后的图像数据一起写入DDR2第二存储器中，写完最后一个区域的最后一个像素点信息后，整个LED屏幕的图像数据都存储在DDR2第二存储器中，多图像区域拼接控制模块发送信号给图像数据处理模块；

6)图像数据处理模块收到信号后，根据特效处理后图像的配置参数从DDR2第二存储器中顺序读出整个LED屏幕的图像数据，并经过伽马矫正、逐点校正处理后将不同灰度等级的图像信息分块存入DDR2第二存储器中；

7)LED扫描驱动模块根据预先设定的扫描刷新频率实时的从DDR2第二存储器中读取经步骤6）处理后的整个LED屏幕的图像信息并输出至LED显示屏上显示。

本发明中，DDR2第一存储器一个端口与LEON3软核CPU电连接，另一个输出端与图像数据采集模块连接，当图像数据采集模块读取DDR2第一存储器中的图像数据时无需占用总线，在此过程中其他模块仍能正常使用总线。

所述步骤3）中，LEON3软核CPU只负责生成黑色像素点填充指令和读指令，不对DDR2第一存储器进行读写操作，大大减少了图像特效处理过程中对AHB总线的占用，提高***的工作效率。

所述步骤4）中，图像数据采集模块根据接收到的黑色像素点填充指令可以自动生成相应的黑色像素点信息，不像一般的LED异步显示控制***一样要从存储器中读取出黑色像素点信息，提高了数据传输的速率。

本发明采用低成本、高性能的LEON3软核CPU作为嵌入式处理器，在嵌入式单元内设置DDR2第一存储器，逻辑控制单元内设置DDR2第二存储器，相比现有技术中各单元共用一块DDR2存储器，本发明能够保证嵌入式单元和逻辑控制单元对存储器的性能需求，使得逻辑控制单元能实时地对DDR2第二存储器进行读写操作，能够处理全彩、较大带载面积的LED显示屏图像数据，同时，减少了图像特效处理过程中***对总线的使用率，提高图像数据的处理、传输速率，降低了控制***的成本。总之，整个LED显示控制***具有低功耗、低成本、高性能和高可靠性的特点。

附图说明下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1为本发明的***的总体框图；

图2为本发明的***的具体框图。

具体实施方式

如图1至图2所示，本发明一种基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***，其包括嵌入式单元1、逻辑控制单元2和LED显示屏3，嵌入式单元1与逻辑控制单元2的输入端连接，逻辑控制单元2的输出端与LED显示屏3连接；嵌入式1单元内设有LEON3软核CPU11以及分别与LEON3软核CPU11电连接的FLASH存储器12、图像数据采集模块13和DDR2第一存储器14，DDR2第一存储器14另一个输出端与图像数据采集模块13连接；逻辑控制单元2内设有多图像区域拼接控制模块21、图像数据处理模块22、LED扫描驱动模块23和DDR2第二存储器24，多图像区域拼接控制模块21分别与DDR2第二存储器24的输入端、图像数据处理模块22的输入端连接，DDR2第二存储器24的输出端与LED扫描驱动模块23的输入端连接，DDR2第二存储器24与图像数据处理模块22电连接。

所述LEON3软核CPU11通过AHB总线分别与FLASH存储器12、图像数据采集模块13、DDR2第一存储器14电连接。

所述与多图像区域拼接控制模块21通过Wishbone总线分别与图像数据处理模块22、DDR2第二存储器24电连接。

所述DDR2第二存储器24通过Wishbone总线分别与图像数据处理模块22、LED扫描驱动模块23电连接。

所述LED扫描驱动模块23的输出端与LED显示屏3连接。

所述逻辑控制单元2的多图像区域拼接控制模块21与嵌入式单元1的图像数据采集模块13电连接。

本发明提供所述的基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制的方法，该方法包括以下步骤：

1）将待播放的图像分区域，并将待播放的图像存入FLASH存储器12内；

2）LEON3软核CPU11根据播放列表中的图像区域数量创建相应数量的管理线程，当前线程通过FLASH存储器12加载待播放的图像，LEON3软核CPU11将待播放的图像解码为图像数据，再将图像数据写入DDR2第一存储器14中；

3）待播放图像解码完毕后，LEON3软核CPU11对解码后的图像数据进行特效处理，在特效处理过程中，LEON3软核CPU11先根据播放列表中设定的特效算法计算出解码后的图像数据在不同图像区域中的排列组合，再将排列组合的顺序转换为读指令，同时，对图像中需要填充黑色的区域，LEON3软核CPU11直接生成黑色像素点填充指令，然后将黑色像素点填充指令和读指令传送至图像数据采集模块13；

4）图像数据采集模块13接收到读指令和黑色像素点填充指令后，根据读指令，按排列组合的顺序从DDR2第一存储器14中读取不同图像区域的图像数据，所述按排列组合顺序读取出的图像数据为特效处理后的图像数据，并根据黑色像素点填充指令自动生成相应的黑色像素点信息，再将特效处理后的图像数据和黑色像素点信息发送至多图像区域拼接控制模块21；

5）多图像区域拼接控制模块21根据不同图像区域在整个LED屏中的配置参数，将图像数据采集模块13传送过来的黑色像素点信息和特效处理后的图像数据一起写入DDR2第二存储器24中，写完最后一个区域的最后一个像素点信息后，整个LED屏幕的图像数据都存储在DDR2第二存储器24中，多图像区域拼接控制模块21发送信号给图像数据处理模块22；

6)图像数据处理模块22收到信号后，根据特效处理后图像的配置参数从DDR2第二存储器24中顺序读出整个LED屏幕的图像数据，并经过伽马矫正、逐点校正处理后将不同灰度等级的图像信息分块存入DDR2第二存储器24中；

7)LED扫描驱动模块23根据预先设定的扫描刷新频率实时的从DDR2第二存储器24中读取经步骤6）处理后的整个LED屏幕的图像信息并输出至LED显示屏3上显示。

Claims (5)

1.一种基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***，其特征在于：其包括嵌入式单元、逻辑控制单元和LED显示屏，所述嵌入式单元内设有LEON3软核CPU以及分别与LEON3软核CPU电连接的FLASH存储器、图像数据采集模块和DDR2第一存储器，DDR2第一存储器另一个输出端与图像数据采集模块连接；所述逻辑控制单元内设有多图像区域拼接控制模块、图像数据处理模块、LED扫描驱动模块和DDR2第二存储器，多图像区域拼接控制模块分别与DDR2第二存储器的输入端、图像数据处理模块的输入端连接，DDR2第二存储器与图像数据处理模块电连接，DDR2第二存储器的输出端与LED扫描驱动模块的输入端连接，所述嵌入式单元的图像数据采集模块与所述逻辑控制单元的多图像区域拼接控制模块电连接，所述逻辑控制单元的LED扫描驱动模块的输出端与LED显示屏电连接。

2.根据权利要求１所述的基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***，其特征在于：所述LEON3软核CPU通过AHB总线分别与FLASH存储器、图像数据采集模块、DDR2第一存储器电连接。

3.根据权利要求１所述的基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***，其特征在于：所述多图像区域拼接控制模块通过Wishbone总线分别与图像数据处理模块、DDR2第二存储器电连接。

4.根据权利要求１所述的基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制***，其特征在于：所述DDR2第二存储器通过Wishbone总线分别与图像数据处理模块、LED扫描驱动模块电连接。

5.如权利要求1-4之一所述的基于LEON3软核CPU的异步全彩LED显示控制的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1）将待播放的图像分区域，并将待播放的图像存入FLASH存储器内；

2）LEON3软核CPU根据播放列表中的图像区域数量创建相应数量的管理线程，当前线程通过FLASH存储器加载待播放的图像，LEON3软核CPU将待播放的图像解码为图像数据，再将图像数据写入DDR2第一存储器中；

3）待播放图像解码完毕后，LEON3软核CPU对解码后的图像数据进行特效处理，在特效处理过程中，LEON3软核CPU先根据播放列表中设定的特效算法计算出解码后的图像数据在不同图像区域中的排列组合，再将排列组合的顺序转换为读指令，同时，对图像中需要填充黑色的区域，LEON3软核CPU直接生成黑色像素点填充指令，然后将黑色像素点填充指令和读指令传送至图像数据采集模块；

4）图像数据采集模块接收到读指令和黑色像素点填充指令后，根据读指令，按排列组合的顺序从DDR2第一存储器中读取不同图像区域的图像数据，所述按排列组合顺序读取出的图像数据为特效处理后的图像数据，并根据黑色像素点填充指令自动生成相应的黑色像素点信息，再将特效处理后的图像数据和黑色像素点信息发送至多图像区域拼接控制模块；

5）多图像区域拼接控制模块根据不同图像区域在整个LED屏中的配置参数，将图像数据采集模块传送过来的黑色像素点信息和特效处理后的图像数据一起写入DDR2第二存储器中，写完最后一个区域的最后一个像素点信息后，整个LED屏幕的图像数据都存储在DDR2第二存储器中，多图像区域拼接控制模块发送信号给图像数据处理模块；

6)图像数据处理模块收到信号后，根据特效处理后图像的配置参数从DDR2第二存储器中顺序读出整个LED屏幕的图像数据，并经过伽马矫正、逐点校正处理后将不同灰度等级的图像信息分块存入DDR2第二存储器中；

7)LED扫描驱动模块根据预先设定的扫描刷新频率实时的从DDR2第二存储器中读取经步骤6）处理后的整个LED屏幕的图像信息并输出至LED显示屏上显示。