基于嵌入式和FPGA的楼宇动态显示屏设计

石江鹏 李帅 肖瑶 邸志刚 ＊ 贾春荣

(河北联合大学电气工程学院,河北唐山 063009)

基于嵌入式和FPGA的楼宇动态显示屏设计

石江鹏 李帅 肖瑶 邸志刚 ＊ 贾春荣

(河北联合大学电气工程学院,河北唐山 063009)

当今社会信息高速发展,信息传递途径多种多样,各种LED显示装置被充分开发利用起来。为了适应现代信息媒体的发展,本文设计了一种新型楼宇动态显示屏。该设计基于嵌入式单片机技术及FPGA技术,结合光电显示技术研发而成。可用于大厦、楼宇等场所的信息发布。再结合现代网络技术,可实现超级信息发布。

信息发布 动态显示屏 嵌入式 FPGA

随着信息技术的飞速发展，信息发布手段日新月异[1]。伴随着嵌入式技术、可编程逻辑器件技术以及光电显示技术的进步，传统的信息发布手段如报纸、电视、楼宇电视等等越来越受到各种限制，从而导致信息发布的效果很差，而这对于广告业而言将是致命的损失与打击。为了最大限度的开发信息发布的途径与效果，近年来楼宇动态显示屏越来越受到关注。鉴于此，本文利用嵌入式单片机技术[2]、FPGA技术[3]以及光电显示技术设计了楼宇动态显示屏。

图1 动态显示屏原理图

图2 系统软件主程序流程图

1 系统原理

楼宇动态显示屏是一种利用LED按照一定顺序排列而成的成像设备。可以动态显示数字、文字、图像以及视频等等[4]，从而使其具有电视墙、液晶显示屏及投影仪无法比拟的优点。主要利用嵌入式单片机技术及FPGA技术实现信息显示的控制，即控制LED阵列进行动态显示。本显示屏主要由单片机系统、FPGA系统、显示屏、显示屏驱动及电源部分组成。

2 硬件设计

本设计以stm32为核心，搭配FPGA技术，设计的楼宇广告可以实现多种效果。首先我们采用的是5050RGB全彩LED，每个LED可以显示多种颜色。驱动部分采用专业的LED驱动芯片LPD6803，包括串行移位寄存器和级联驱动电路。同时，LPD6803将数据和控制信号经内部驱动后输出下一级，很好地实现级联。

其次利用FPGA技术，将时域信号转变成频域信号。在FPGA芯片之前接有AD芯片，采集声音信号，经FPGA转变成频域信号后，和stm32通过串口的方式进行通信，将数据传输到stm32中，实现音频的控制，灯带将随着声音的变化显示不同的图案。

另外采用的TFT彩屏，用stm32控制彩屏显示动画，传递更加生动的信息。通过和stm32的通信，通过上位机软件控制灯带。系统电路原理图如图1所示。

3 软件设计

系统设计中，为配合嵌入式系统及FPGA系统的实施运行，利用C语言编制系统的软件部分实现嵌入式系统对显示的控制，利用VHDL语言实现FPGA系统的控制功能。主程序流程图如图2所示。

4 结语

本文设计的楼宇动态显示屏，可以对现有信息发布技术进行完美补充，从而大幅提高信息发布及广告投递的效果。

[1]刘欣铭,张广斌,陈骞.LED显示屏技术综述.黑龙江电力,2003,25(4)：294-296.

[2]张建军,陈钟荣.基于可编程逻辑器件的LED显示屏控制系统设计.液晶与显示,2006,21(4)：398-402.

[3]梁志明,李斌.基于FPGA的大屏幕全彩LED扫描控制器设计.液晶与显示,2007,22(4)：477-481.

[4]张玉杰,马立云,张贺艳.基于ARM和FPGA的LED显示屏控制系统的设计.计算机测量与控制,2009,(12)：2429-2431.

河北联合大学大学生创新实验计划项目。

邸志刚。