CN105118441A - 用于异步控制***的led显示屏控制卡 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于异步控制***的LED显示屏控制卡，包括微处理器模块、显示模块以及***接口电路，所述微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，所述显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，所述嵌入式处理器核与其他***接口电路连接，所述嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及***接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及***接口电路通信连接。有益效果为：可搭载异步控制***，不需要上位机的参与就可以独立完成多媒体显示，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示屏控制领域，尤其涉及一种用于异步控制***的LED显示屏控制卡。
背景技术
现有的LED显示屏被广泛应用于社会的各个领域，主要被用于显示视频、图片、文字等多媒体信息。
LED显示屏控制***根据控制方式的不同可分为同步控制***和异步控制***。同步控制***采用上位机—>发送卡—>接收卡—>LED显示屏的连接方式工作，在多媒体显示时，每块LED屏的显示都需要上位机和发送卡的参与。但是异步控制***在多媒体显示时却无须上位机和发送卡参与，它可以将多媒体数据通过SD卡、U盘或者网络放到控制卡上，由控制卡自身控制显示。因此，与同步控制***相比，异步控制***可以节约成本。
目前，市场上的LED显示屏控制卡电路板功能比较单一，其带载能力也有限，无法满足高清多媒体信息的显示。而且，电路板不具有通用性，为了满足不同的需求，只能重新设计，这样就会大大增加开发成本。
发明内容
本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种用于异步控制***的LED显示屏控制卡，具体有以下技术方案实现：
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡，包括微处理器模块、显示模块以及***接口电路，所述微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，所述显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，所述嵌入式处理器核与其他***接口电路连接，所述嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及***接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及***接口电路通信连接。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述***接口电路包括以太网接口、一个SD卡接口、两个USB接口、两路URAT接口以及三环路光隔离开关量控制接口，所述以太网接口与所述处理芯片通信连接。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述两路URAT接口中一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述处理芯片为FPGA芯片，FPGA芯片型号为Spartan-6XC6SLX16。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述显示驱动芯片采用8个74HC245驱动芯片，所述74HC245驱动芯片分别通过GPIO接口与FPGA芯片通信连接。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述嵌入式处理器核采用ARM嵌入式处理器核，所述ARM嵌入式处理器核型号为FreescaleIMX6处理器的Cortex-A9核心。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述微处理器模块与所述处理芯片间的通信连接是通过两组5通道LVDS接口、一组I2C接口以及三个GPIO接口实现的，所述LVDS接口传输数据信号，所述I2C接口传输控制信号，所述GPIO作为保留接口。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述微处理器模块集成在一块独立的电路板，通过3x100Pin的插槽连接在所述控制卡电路板底板上。
所述用于异步控制***的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述控制卡还包括电源管理电路，所述电源管理电路包括1.2V、1.8V、2.5V、3.0V，3.3V和5.0V数字稳压电源输出，用于为控制卡提供电源。
本发明的优点如下：
1）本发明可搭载异步控制***，不需要上位机的参与就可以独立完成多媒体显示，节约了成本；
2）本发明***接口丰富，可扩展性强。SD卡接口和U盘接口可外接存储设备，存储多媒体显示数据；URAT接口可作为调试接口，并且还能作为与上位机软件通信的接口；光隔离开关量控制接口可远程控制电路板电源；以太网接口可接入以太网，也可用于多媒体显示数据传输。
3）本发明在保证自身带载的情况下支持通过千兆网络接口级联接收卡，可进一步提高带载能力，级联显示时带载能力可达到1920*1080，此外，级联显示可以使得显示屏配置更加灵活。
4）本发明中搭载ARM嵌入式处理器核的电路板和控制卡电路板底板相互独立，两部分都可以独立升级，既节省了电路板空间，又降低开发成本。
附图说明
图1是本发明用于异步控制***的LED显示屏控制卡的电路图。
图2是搭载ARM嵌入式处理器核的电路板的接口示意图。
图3是LVDS接口连接示意图。
图4是SPI配置模式接口示意图。
图5是***电源设计方案框图。
1-微处理器模块，2-显示模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
本实施例的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，主要由微处理器模块1、显示模块2以及***接口电路组成，参见图1。微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，嵌入式处理器核与其他***接口电路连接，嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及***接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及***接口电路通信连接。本实施例中的微处理器模块集成在一块独立的电路板，通过3x100Pin的插槽连接在所述控制卡电路板底板上。上述的LPDDR存储容量为512M，数据位宽为16bit，与FPGA芯片的BNAK3相连接，其接口电路与微处理器模块上的单片DDR3接口电路（如图2）相似。
***接口电路包括以太网接口、一个SD卡接口、两个USB接口、两路URAT接口以及三环路光隔离开关量控制接口，以太网接口与处理芯片通信连接。
进一步的，两路URAT接口中一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口。
本实施例的处理芯片为FPGA芯片，FPGA芯片型号为Spartan-6XC6SLX16。如图4，上述FPGA是基于SRAM架构来实现逻辑设计，所以在掉电后编程信息立即丢失，于是FPGA采用SPI配置模式来解决每次上电都必须重新烧写程序的问题。本发明使用的Flash存储器容量为128M，位宽为8bit。JTAG接口为FPGA芯片调试专用接口。
显示驱动芯片采用8个74HC245驱动芯片，74HC245驱动芯片分别通过GPIO接口与FPGA芯片通信连接，用于放大GPIO输出信号功率，提高GPIO的驱动能力，所述GPIO功能由FPGA芯片内部逻辑自定义。
为了保证自身带载的情况下支持级联接收卡，FPGA芯片也通过一种高集成度的以太网物理层芯片连接RJ45实现千兆网络通信，发送端以太网电路实现方式同接收端以太网电路。
更为优选的设计，嵌入式处理器核采用ARM嵌入式处理器核，ARM嵌入式处理器核型号为FreescaleIMX6处理器的Cortex-A9核心。Cortex-A9外接2片位宽为16bit的DDR3存储器，单片容量为512M，由两片组成32bit宽度的数据总线。此外，ARM嵌入式处理器内集成MMC接口，故外接一片eMMC非易失性存储器，保证掉电后***程序的存储。ARM嵌入式处理器与DDR3、eMMC存储器的接口如图2所示。
ARM嵌入式处理器内集成有LVDS接口、RGMII（ReducedGigabitMediaIndependentInterface）接口、URAT接口、GPIO接口、JTAG接口、IIS（InterICSoundbus）音频接口、I2C接口、SDIO（SecureDigitalInput/Output）接口和USB控制器，这些接口引脚被引出并通过3x100Pin的插槽与电路板底板相连。RJ45以太网接口（接收）通过一种高集成度的以太网物理层芯片与RGMII接口相连，该以太网物理层芯片提供网络层的10/100/1000Mbps的三种速度传输方式；本发明使用了两路URAT通信接口，一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口，每一路都需要利用电平转换芯片将TTL电平转换成PS232/RS485电平；SDIO接口支持SD卡，MMC卡；USB控制器支持标准USB；IIS音频接口支持音频的输入输出。
如图3，微处理器模块与处理芯片间的通信连接是通过两组5通道LVDS接口、一组I2C接口以及三个GPIO接口实现的，LVDS接口传输数据信号，I2C接口传输控制信号，GPIO作为保留接口。
为了使发明的电路板更具有稳定性和扩展性，本发明的用于异步控制***的LED显示屏控制卡采用了电源管理电路，该电源管理电路的带载能力至少是现有估计功耗的两倍。由于本发明电路板的搭载ARM核的电路板需要5.0V数字稳压电源，Spartan-6FPGA芯片需要1.2V的内核供电、2.5V辅助电源供电、3.3VBANK0&1&2供电和1.8V的BANK3供电，所以***需要1.2V、1.8V、2.5V、3.0V，3.3V和5.0V数字稳压电源，同时还需要3.3V的模拟稳压电源作为以太网物理层芯片的模拟电源输入。对于3.3V模拟稳压电源可以直接由数字稳压电源通过串接一个磁珠给出，本发明的电源方案如图5所示。
Claims (9)
1.用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，包括微处理器模块、显示模块以及***接口电路，所述微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，所述显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，所述嵌入式处理器核与其他***接口电路连接，所述嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及***接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及***接口电路通信连接。
2.根据权利要求1所述的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述***接口电路包括以太网接口、一个SD卡接口、两个USB接口、两路URAT接口以及三环路光隔离开关量控制接口，所述以太网接口与所述处理芯片通信连接。
3.根据权利要求2所述的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述两路URAT接口中一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口。
4.根据权利要求1所述的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述处理芯片为FPGA芯片，FPGA芯片型号为Spartan-6XC6SLX16。
5.根据权利要求4所述的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述显示驱动芯片采用8个74HC245驱动芯片，所述74HC245驱动芯片分别通过GPIO接口与FPGA芯片通信连接。
6.根据权利要求1所述的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述嵌入式处理器核采用ARM嵌入式处理器核，所述ARM嵌入式处理器核型号为FreescaleIMX6处理器的Cortex-A9核心。
7.根据权利要求1的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述微处理器模块与所述处理芯片间的通信连接是通过两组5通道LVDS接口、一组I2C接口以及三个GPIO接口实现的，所述LVDS接口传输数据信号，所述I2C接口传输控制信号，所述GPIO作为保留接口。
8.根据权利要求1所述的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述微处理器模块集成在一块独立的电路板，通过3x100Pin的插槽连接在所述控制卡电路板底板上。
9.根据权利要求1的用于异步控制***的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述控制卡还包括电源管理电路，所述电源管理电路包括1.2V、1.8V、2.5V、3.0V，3.3V和5.0V数字稳压电源输出，用于为控制卡提供电源。
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