基于SOPC的旋转LED屏控制系统设计方案 [2]

　　4.2 LED驱动控制模块设计

　　LED驱动控制模块是旋转LED屏控制系统的最重要部分，主要分为Avalon接口子模块，双口RAM子模块，串行移位输出子模块，输出同步子模块，灰度控制子模块等组成，其结构图如下图4所示。

　　在设计中，双口RAM子模块可以使系统可以在输出显示图像的同时，可以同步更新显示内容数据。旋转LED屏有四个显示LED列阵，整个显示柱面分为四个区，每个区占1/4个柱面。为了实现四个区的同步扫描，需要有四个独立的双口RAM,其位宽为24bit,刚好可以存储一个像素数据，使R、G、B各占8bit,以满足256显示的需要。双口RAM使用QuartusII 软件内嵌的MegaCore生成，每个RAM的大小为768x24bit.

　　串行移位输出子模块和输出同步控制子模块是用于将并行的图像数据从RAM中取出，并在霍尔感应器输入的位置信号的同步控制下把数据串行化输出的。图像灰度控制的方法是采用前文提到的占空比控制法来实现的，灰度控制子模块主要由计数器和比较器组成，计数器在灰度时钟GRY_CLK上升沿计数，当计数值>=0并小于比较器的值时，灰度控制输出信号GRY为高，否者为低，该信号送往驱动芯片74HC595的使能端EN用于控制LED灯的点亮时间，可控制色彩灰度和在两列图像显示列中增加黑的时隙。

　　五、系统软件设计

　　整个旋转LED屏的控制电路的控制核心是Nios处理器，图像数据的读取，旋转位置的感应，以及LED的显示驱动都是由Nios处理器来实现控制调度的。对于Nios软核处理器来说，其软件开发是在SOPC Builder下的Nios IDE集成开发环境下完成的。Nios处理器软件的流程结构如下图5所示：

　　六、总结

　　旋转LED屏作为一种新型的LED显示屏以其成本低，可视范围大等独特优点，也越来越受到人们的重视。本文根据旋转LED屏的工作原理以及设计要求，将基于Nios软核的SOPC技术引入到设计中来，实现了基于SOPC的彩色旋转LED屏的设计。该设计把微处理器和用户逻辑接口都集成在一块FPGA芯片上，其接口可以灵活地被编程人员定义，用户能根据显示屏的大小灵活调整硬件逻辑设计以实现对屏的控制，而不需要改变其原有硬件构成，因此具有很大的灵活性，是旋转LED屏控制电路设计的一个新方向。