led屏维修简易流程 002.doc

led屏维修简易流程一、控制系统 故 障 现象 故障原因 故障 分 析处理 1、整屏不亮或 出现方格 控制主机是否开启 通讯线是否插好 发送卡是否已插好 多媒体卡与采集卡 , 发送卡之间的数据 线是否连好 接收卡 JP1 或 JP2 开关位置不对 打开主机 把通讯线插好 把发送卡重插 连好多媒体卡与采集卡 , 发 送卡之间数据线. 调整好 JP1 ， JP2 开关位置 2 、每次启动 LED 演播室时提示找不到控制系统 COM 口至数据发送卡之间的信号采集线没有连接或电脑本身 COM 口已坏。 连接好该数据线或更换电脑 3 、整屏隔十六行数据闪或常亮 检查 LED 演播室里的设置 打开 LED 演播室打开调试 - 硬件设置（密码 168 ）-系统设置，把行顺序设置为 +0 或 +1 4 、整屏画面晃动 或重影 检查电脑与大屏之间的通讯线 检查多媒体卡与发送卡的 DVI 线。 发送卡坏。 把通讯线重插或更换 把 DVI 线冲插加固 更换发送卡 二、驱动部分 故 障 现 象 故 障 原 因 故障分析处理 1、一单元板不亮 1 、 +5V 电或 GND 是否供给2 、 +5V 跟 GND 是否短路3 、 138 第五腿的 OE 信号是否有4 、 245 相连的 OE 信号是否正常（断路或短路）； 给上 +5V 电或 GND 把短路的给断开 把 OE 信号供上4 、把断路的连好把短路的给断开 2、一单元板上半部分或下半部分不亮或显示不正常 1 、 138 的第 5 腿 OE 信号是否有；2 、 74HC595 的第 11 、 12 腿的信号是否正常；（ SCLK 、 RCK ）3 、相连的 OE 信号是否正常；（断路或短路）4 、双排插针与 245 相连的 SCLK 、RCK 信号是否正常；（断路或短路） 把 OE 信号连上2 、把 SCLK 、 RCK 信号连好 3 、把断路的连好把短路的断开4 、把断路的连好把短路的断开 3、一单元板上一行或相应一个模块的行不亮或不正常显示 查看其所对应模块的行信号的管脚是否虚焊或漏焊； 查看其行信号与 TIP127 或 4953 所对应的管脚是否断开或与其它信号短路 查看其行信号的上、下拉电阻是否没焊或漏焊 74HC138 输出的行信号与相对应的 TIP127 或 4953 之间是否断开或与其它信号短路 把虚焊、漏焊的给焊好2 、把断路的连好把短路的断开 3 、把没焊的给补上把漏焊的给焊好4 、把断路的连好把短路的断开 4、一单元板有两行同时亮（显示文字时其中一行正常、一行常亮） 1、查看模块所对应的两行信号是否短路2、查看查看138的输出腿、上下拉电阻和模块管脚及TIP127的输出腿是否短路 把短路的断开 把短路的断开 5、上半部分或下半部分 红色或绿色不亮或不正常显示 查看输入排针脚是否正常或与 GND、+5V短路 查看输入排针到 245之间的信号是否正常（短路或断路） IC245坏 把断路的连好 把短路的断开 更换 IC 常规维护发布日期：2007-11-81 多块模组连续不亮或有异常：检查信号方向第一块不正常模组的排线和电源线是否接触良好，如模组无LED亮，则表明无电源输入，请检查电源部分（可用万用表检查），如出现花色（有色彩混乱的亮点）则表明模组无信号输入，请检查第一块不正常模组的排线的输入端是否接触紧密，可多次拔插测试，如问题依旧可以调换新的排线。2 单模组不亮：检查该模组的电源供应是否良好，主要是检查模组上的电源插座是否有松动。如整块模组出现颜色混乱或者色彩不一致（但有信号输入，有正确的画面）则为信号传输排县接触不良，重新插拔排线，或者更换测试过的排线。如更换良好的排线仍有同样问题，请察看PCB板的接口是否出现问题。3 单灯不亮问题检测方法：用万用表检查LED是否损坏，如果灯坏了就按下面第5项换灯。具体测灯方法：把万用表打到电阻X1档，指针式万用表黑表笔接LED的正极，红表笔接负极（数字表黑笔接负，红笔接正），如果LED亮，所测的灯是好的，如果灯不亮，所测的灯是坏的。4 LED坏点维护（失控点）：经过单灯检测确认为 LED损坏，则根据实际需求，选择性采用下列维护方法。4-1正面维护：用对应型号的螺丝刀从正面将固定面罩螺丝去除掉（注留好意保螺丝），取下面罩，进行换灯（请按照下面换灯方法换灯），换灯和胶体密封结束后，将原面罩复原，上紧螺丝（上螺丝时请注意不要压住灯），最后如有胶体残留在LED表面请细心清除胶体。4-2 背面维护：用对应型号的螺丝刀从背面将螺丝去除掉（注留好意保螺丝），拔掉信号排线，为安全请不要拔掉电源连接线，以防止意外，小心将模组从钣金孔中取出，移到箱体背面，然后依照正面维护方法对单个模组进行维护换灯（请按照下面换灯方法换灯）或者检修其它。5 换灯：将损坏LED周围的胶体用尖利工具（如镊子）去除掉，并使LED针脚清楚的表露在视线中，右手用镊子夹住LED，左手用烙铁（温度大约为40度左右，过高温度将对LED造成损伤）接触焊锡，并做稍许停留（不超过3秒钟，如超过时间但并不达到拆卸要求，请冷却后再重新尝试）将焊锡融化，用镊子将LED去掉。将符合要求的LED灯正确的插入PCB电路板的孔中，（LED灯的长脚为正极，短脚为负极，PCB上 “方孔”为LED正极针脚插孔，“圆孔”为LED的负极针脚插孔），将少许焊锡丝融化，黏合在烙铁头上，用镊子调整好LED方向，使其平稳，将焊锡焊于LED和PCB相连处，用相同类型的胶体（PH值=7）密封好LED。LED显示屏系统操作过程中常见的故障及其排除方法发布日期：2007-8-12整屏不亮（黑屏）1、检测电源是否通电。2、检测通讯线是否接通，有无接错。（同步屏）3、同步屏检测发送卡和接收卡通讯绿灯有无闪烁。4、电脑显示器是否保护，或者显示屏显示领域是黑色或纯蓝。（同步屏）整块单元板不亮（黑屏）1、连续几块板横方向不亮，检查正常单元板与异常单元板之间的排线连接是否接通；或者芯片245是否正常。2、连续几块板纵方向不亮，检查此列电源供电是否正常。单元板上行不亮1、查行脚与4953或127输出脚是否有通。2、查138是否正常。3、查4953或127是否发烫或者烧毁。4、查4953或127是否有高电平。5、查138与4953或127控制脚是否有通。单元板不亮1、查595是否正常。2、查上下模块对应通脚是否接通。3、查595输出脚到模块脚是否有通。单元板缺色1、查245R.G数据是否有输出2、查正常的595输出脚与异常的595输入脚是否有通。LED全彩屏的驱动芯片发布日期：2007-6-25目前，LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA(东芝)、TI(德州仪器)、SONY(索尼)、MBI聚积科技、SITI(点晶科技)等。在国内LED显示屏行业，这几家的芯片都有应用。 TOSHIBA产品的性价比较高，在国内市场上占有率也最高。主要产品有TB62705、TB62706、TB62725、TB62726、TB62718、TB62719、TB62727等。其中TB62705、TB62725是8位源芯片，TB62706、TB62726是16位源芯片。TB62725、TB62726分别是TB62705、TB62706的升级芯片。这些产品在电流输出误差(包括位间和片间误差)、数据移位时钟、供电电压以及芯片功耗上均有改善。作为中档芯片，目前TB62725、TB62726已经逐渐替代了TB62705和TB62706。另外，TB62726还有一种窄体封装的TB62726AFNA芯片，其宽度只有6.3mm(TB62706的贴片封装芯片宽度为8.2mm)，这种窄体封装比较适合在点间距较小的显示屏上使用。需要注意的是，AFNA封装与普通封装的引脚定义不一样(逆时针旋转了90度)。TB62718、TB62719是TOSHIBA针对高端市场推出的驱动芯片，除具有普通恒流源芯片的功能外，还增加了256级灰度产生机制(8位PWM)、内部电流调节、温度过热保护(TSD)及输出开路检测(LOD)等功能。此类芯片适用于高端的LED全彩显示屏，当然其价格也不菲。TB62727为TOSHIBA的新产品，主要是在TB62726基础上增加了电流调节、温度报警及输出开路检测等功能，其市场定位介于TB62719(718)与TB62726之间，计划于2003年10月量产。 TI作为世界级的IC厂商，其产品性能自然勿用置疑。但由于先期对中国LED市场的开发不力，市场占有率并不高。主要产品有TLC5921、TLC5930和TLC5911等。TLC5921是具有TSD、LOD功能的高精度16位源驱动芯片，其位间电流误差只有4，但其价格一直较高，直到最近才降到与TB72726相当的水平。TLC5930为具有1024级灰度(10位PWM)的12位源芯片，具有64级亮度可调功能。TLC5911是定位于高端市场的驱动芯片，具有1024级灰度、64级亮度可调、TSD、LOD等功能的16位源芯片。在TLC5921和TLC5930芯片下方有金属散热片，实际应用时要注意避开LED灯脚，否则会因漏电造成LED灯变暗。 SONY产品一向定位于高端市场，LED驱动芯片也不例外，主要产品有CXA3281N和CXR3596R。CXA3281N是8位源芯片，具有4096级灰度机制(12位PWM)、256级亮度调节、1024级输出电流调节、TSD、LOD和LSD(输出短路检测)等功能。CXA3281N主要是针对静态驱动方式设计的，其最大输出电流只有40mA。CXA3596R是16位源芯片，功能上继承了CXA3281N的所有特点，主要是提高了输出电流(由40mA增加到80mA)及恒流源输出路数(由8路增加到16路)。目前CXA3281N的单片价格为1美元以上，CXA3596R价格在2美元以上。 MBI(聚积科技)的产品基本上与TOSHIBA的中档产品相对应，引脚及功能也完全兼容，除了恒流源外部设定电阻阻值稍有不同外，基本上都可直接代换使用。该产品的价格比TOSHIBA的要低1020，是中档显示屏不错的选择。MBI的MBl5001和MBl5016分别与TB62705和TB62706对应，MBl5168千口MBl5026分另(j与TB62725禾口TB62726对应。另外，还有具有LOD功能的其新产品MBl5169(8位源)、MBl5027(16位源)、64级亮度调节功能的MBl5170(8位源)和MBl5028(16位源)。带有LOD及亮度调节功能的芯片采用MBI公司的Share-I-OTM技术，其芯片引脚完全与不带有这些功能的芯片，如MBl5168和MBl5026兼容。这样，可以在不变更驱动板设计的情况下就可升级到新的功能。 SITI(点晶科技)是台湾一家专业研发生产LED驱动芯片的公司，其产品性能稳定。点晶科技的定位与TOSHIBA差不多，其产品的性能与价格也相当。但引脚并不兼容。点晶的产品主要有ST2221A、ST2221C、DMl34、DMl35、DMl36，DMl33和ST2226A等。除了ST2221A为8位源外，其余都是16位源芯片。DMl34、DMl35禾口DMl36是ST2221C的升级产品。这三款芯片之间的区别只是输出电流不同，DMl34的输出电流为40-90mA，DMl35的输出电流为10-50mA，DMl36的输出电流为3-15mA。DMl33具有64级亮度可调、LOD及TSD功能。ST2226A具有1024级灰度机制(10位PWM)，属于高端芯片。 从这几家LED驱动芯片主要制造商的产品结构来看，目前LED恒流芯片主要分为三个档次。第一档次是具有灰度机制的芯片，这类芯片内部具有PWM机构，可以根据输入的数据产生灰度，更易形成深层次灰度，达到高品质画面。第二档次是具有LOD、TSD、亮度调节功能的芯片，这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合，如用于可变情报板，具有侦测LED错误功能。第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片，此类芯片只为LED提供高精度的恒流源，保证屏体显示画面的质量良好。 LED显示屏动态显示和远程监控的实现发布日期：2007-6-25广东工业大学 贾东耀 汪仁煌摘要：由于普通LED点阵显示屏动态显示通常采用硬件扫描驱动，这在一些需要特殊显示的场合显得不够灵活。文中提出了一种利用PC机和单片机的通讯来实现显示屏灵活的动态显示和远程监控的设计方法，同时该方法还可以将显示内容在PC机上进行预览。关键词：LED；动态显示；远程控制；显示预览1引言LED 点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成 为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。 目 前大多数的LED点阵显示系统自带字库。其显示和动态效果（主要是显示内容的滚动）的实现主要依靠硬件扫描驱动，该方法虽然比较方便，但显示只能按照预先 的设计进行。而实际上经常会遇到一些特殊要求的动态显示，比如电梯运行中指示箭头的上下移动、某些智能仪表幅值的条形显示、广告中厂家的商标显示等。这时 一般的显示系统就很难达到要求。另外，由于受到存储器本身的局限，其特殊字符或图案也往往难以显示，同时显示内容也不能随意更改。本文提出一种利用PC机 和单片机控制的LED显示系统通讯方法。该方法可以对显示内容（包括汉字和特殊图符）进行实时控制，从而实现诸如闪动、滚动、打字等多种动态显示效果。该 方法同时还可以调节动态显示的速度，同时用户也可以在PC机上进行显示效果的预览，显示内容亦可以即时修改。另外，通过标准的RS232485 转换模块还可以实现对显示系统的远程控制。2系统硬件设计本系统主要的硬件设计是下位机单片机的显示 控制部分。而上位机（PC机）与单片机显示控制部分的接口为标准RS232通讯方式。若需实现远程监控，只需增加RS232485转换模块即可，该部分已有成熟的电路设计，故不再详细叙述。 具体的LED显示屏控制电路如图1所示。整个电路由单片机89C52、点阵数据存储器6264、列驱动电路ULN2803、行驱动电路TIP122、移 位寄存器4094及附属电路组成。该电路所设计的电子屏可显示10个汉字，需要40个88 LED点阵模块，可组成16160的矩形点阵。由于AT89C52仅有8k存储空间，而显示的内容由PC机控制，因此不可能预先把需要显示的内容做成点 阵存在单片机中，而只能由PC机即时地把所需显示的点阵数据传给单片机并存入缓冲区6264。 该电路的显示采用逐行扫描方式。工作时，由单片 机从缓冲区取出第一行需要显示的20字节点阵数据，再由列点阵数据输入端P12口按位依次串行输入至列移位寄存器，其数据输入的顺序与显示内容的顺序相 反。然后置行点阵选通端P13为1，即置行移位寄存器的D为高电平，STR使能（所有4094的OE 引脚接5V电平），从而使列移位寄存器中的数据同时并行输出以选通该行。经延时一段时间后再进行下一行点阵数据的显示。需要注意的是，每次只能选通一行 数据，即要通过不断的逐行扫描来实现汉字或字符的显示。3显示与控制的设计在笔者设计的PC机控制多单片机显示系统中，用PC机实现的主要功能包括单片机显示子系统的选择，显示方式选择（包括静态、闪动、滚动、打字等），滚动方向 选择（包括上下滚动和左右滚动），动态显示速度调节（即文字闪动频率、滚动速度、打字显示速度等），显示内容输入及显示预览等。单片机一般通过 RS232485串行接收PC机发出的显示指采用定时器中断方式进行行扫描，每次中断显示一行，定时中断时间为125ms，这样整屏的刷新率为 50Hz，因而无闪烁感。实现动态显示速度调节的方法通常 是改变定时器的中断时间，但是当显示速度很慢的时候，该方法容易使整屏的刷新率降低，从而使显示内容出现闪烁。因此，本设计采用一种“软定时”方法，即在 程序中命名一变量作为“软定时器”，以用来设定两次动态显示的时间间隔。在对定时中断调用计数时，如果调用次数达到设定值，则改变显示内容。为保证能够正 常显示，“软定时器”的设定值必须大于整屏显示周期。由于显示屏每行显示125ms，整屏显示周期为20ms，考虑到余量的情况，可将软定时器的设定值 定在大于30ms。如此循环计数，即可实现动态显示。“软定时器”的设定值可以通过上位机PC机来改变，这样既可实现 LED动态显示的速度调节，又可保持显示内容的流畅和无闪烁感。31单片机动态显示控制以上提到的静态、闪动、滚动和打字等4种显示方式，实际上是单片机定时中断程序进行行扫描处理的不同方法。下面将分别说明如何实现这4种显示方式。 静态显示只需在定时中断处理程序中从显示缓冲区调入相应的一行显示数据，然后选中该行即可实现该行的显示，如此循环，便可显示整个内容。闪动显示与此类 似，不同的是要间隔一个“软定时器”的定时时间，在行扫描时，行移位寄存器的D端打入的全为0，可使得整屏不显示，以确保黑屏时间与显示时间相等，从而实 现汉字或图符的闪动显示。 滚动显示要求需要显示的内容每隔一定时间向指定方向（这里以从右向左为例）移动一列，这样显示屏可以显示更多的内容。为此，需要在下次移动显示之前对显示缓冲区的内容进行更改，从而完成相应点阵数据的移位操作。具体操作方法是： 设置一个显示缓冲区（如图2所示），该区应包括两部分：一部分用来保存当前LED显示屏上显示的10个汉字点阵数据；另一部分为点阵数据预装载区，用来保 存即将进入LED显示屏的1个汉字的点阵数据。滚动指针始终指向显示屏的最右边原点。当滚动指针移动到需要显示的点阵数据存储区的第1个汉字的首地址时， 显示缓冲区LED显示区为空白，而预装载区已保存了第1个待显示汉字的点阵数据。当需要滚动显示时，则可在接下来的扫描周期的每个行扫描中断处理程序中， 将对显示缓冲区的相应行点阵数据左移一位，同时更改显示缓冲区的内容。（需要注意的是，要确保该操作能在125ms的中断时间内完成。这里89C52采 用22MHz晶振，实验证明可以实现该操作）。这样，在一个扫描周期后，整个汉字将左移一列，而显示缓冲区的内容也同时更改。由于预装载区保存了1个汉字 点阵数据，即1616点阵，所以当前显示缓冲区的内容只能移动16列。当下一个滚动到来时，滚动指针将移动到点阵数据存储区的下一个汉字的首地址，并在 预装载区存入该汉字的点阵数据。然后重复执行上述操作便可实现滚动显示。特殊字符或图形的显示与此类似，这里不再赘述。 打字显示要求汉字在显示屏上按从左到右的顺序一个个的出现，如同打字的效果。设计时可采用如下方法：首先将LED显示屏对应的显示缓冲区全部清零，即 LED显示空白，然后每间隔一个“软定时器”设定的动态显示时间，显示缓冲区依次加入一个汉字点阵数据并进行扫描显示，这样就可达到打字显示的效果。32 PC机控制程序a通讯功能的实现 在Windows环境下，实现PC与单片机的通讯可利用Windows的通讯API函数或者利用VC（或其它语言）的标准通讯函数inp、 outp来实现。但上述两种方法比较繁琐，而采用ActiveX控件MSComm32来实现则非常方便。该控件用事件的方式简化了对串口操作的编程，并 可设置串行通信的数据发送和接收，还可对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。其初始化程序如下： 一般情况下，PC要与多个单片机89C51系统进行主从式通讯，为了区分各单片机系统，可以使89C51采用串口工作方式3，即11位异步接收发送方 式，该方式的有效数据为9位，其中第9位为地址数据信息的标志位，其作用是使从机据此判断发送的数据是否为地址，从而实现多机操作。但现在由于采用的是 MSCOMM控件来实现PC机和单片机之间的通讯，这是一种标准的10位串口通信方式，即8位标准数据位和该数据的起始位、停止位各1位。因此二者格式不 相符，故很难利用上述方案。因此可考虑将单片机串口设为工作方式1，即改为10位异步接收发送方式来解决，其通讯流程如下： 首先发通信开始标志，接着发送需要操作的单片机系统地址，然后发送显示工作命令字，该命令包括2个字节，前一字节用于设定显示方式和滚动方向，后一字节 则用于设定显示速度。再往下是传送显示内容的点阵数据，最后对数据进行校验。该通讯规约非常简便，能够较好的解决上述问题，从而实现PC机与多单片机之间 的主从式通讯及对显示的控制。 需要注意的是，当显示内容需要改变时，为了避免在单片机串行中断接收数据时，显示屏出现乱码，应使显示屏暂不显示（处于“黑屏”状态），直到数据接收完全，串行中断处理结束时再显示。 汉字字模的提取非常关键，本文的字模数据取自UCDOS下的字库文件HZK16。关于这方面的介绍较多，文献2给出了较为具体的在VC下提取汉字字模的方案，这里不再赘述。对于特殊字符或图形点阵数据的提取，简便的方法可以先做一个BMP文件，然后用一些取模软件（如字模提取v21）来获得。为了显示方便，点阵数据的格式应为n（168），不足要求的则应以0数据补充。 b动态效果模拟显示 为了方便调节LED的显示效果，笔者在PC机的控制界面上设计了LED显示屏的模拟显示，它同实际的显示效果完全一样。用户可以设定显示的模式，并调节显示速度，然后在界面上对显示效果进行预览，同时还可以随时修改和设定参数，因而十分方便简捷。 为此，可先在界面上描绘出虚拟的LED显示屏，由于实际的显示屏为16016点阵，故须在界面 上设定相同的区域。 实现动态显示效果的方法和以上几种基本类似，这里以滚动显示为例作一说明。对于需要滚动的文字，可以将其设置为位图格式，暂存于内存中，然后利用VC 提供的位图拷贝函数BitBlt将位图复制到显示位置。对于特殊字符或图形，则可以直接利用BitBlt函数调用到显示位置。然后在类CLEDDlg的 OnTimer函数中调用该函数，以实现文字的滚动显示。另外，也可以通过设定不同的响应时间间隔来改变文字的滚动速度。 4结束语本文提出的实现LED点阵显示屏的动态显示和控制的解决方案，已成功地应用于实际系统。如将该系统联入计算机网络，还可实现对显示屏的远程控制。 参考文献1罗民基于信息分段动态预装的滚动显示：电 子技术，200162王保华利用VC实现汉字字模的提取与小 汉字库的生成单片机与嵌入式系统应用，200213马忠梅单片机的C语言应用程序设计北京 航空航天大学出版社，199914David JKJruglinski，潘爱民Visual C技术内 幕，19991LED显示屏高速数据通讯接口设计发布日期：2007-6-25虞鹤松 张 飙 范 刚摘要：本文阐述了利用CYPRESS公司EZ-USB FX2系列USB2.0集成芯片CY7C68013的高速Slave FIFO通用外部接口来实现PC机和LED点阵显示屏间数据通讯的设计方案，给出了其接口电路的硬件原理及底层软件的设计过程。 关键词：USB2.0；CY7C68013;FIFO;LED显示 引言显示屏具有亮度高，故障低、能耗少、使用寿命长、显示内容多样、显示方式丰富等优点，可广泛用于公路、金融、证券、车站、码头、体育场馆等公 共场合，其显示数据通常来自上位机，这就要求有一个高速通道来传输大量的显示数据，接口无疑是一个很好的解决方案。由总线提供电源，传输时具有检错、纠错能力，能实现真正的实时热插拔，并支持多个外设连接到同一个连接器上，从而缓解系统资源冲 突，这些突出的优点使得在机外部设备上得到了广泛的应用, 传输速度高达，是的倍,并向下兼容。这样就使得快速大量的数据传输得以实现。在此强调一下两个下文将要用到的概念：端点和端点。此处的、都是相对于上位机而言，端点指用来接收上位机数据的端点，端点则是往机发送数据的端点。简述带高速通用外部接口的是公司推出的集成微处理芯片，片上集成了收发器 （）、增强型单片机（其指令系统与普通单片机完全兼容）及程序存储区共有个支持高速传输的“大”端点（个 端点和个端点）和片内该可配置为个“大”端点的，其中个“大”端点可以配置为双、三、四缓冲区 （），一个“大”端点最大可配置为，更重要的是该芯片提供了两个用于实现高速传输的可编程外部设备接口以及 和，这个通用外部接口可通过与个“大”端点协调工作来实现的高速传输，本文只讨论 可编程外部设备接口的应用。有、三种封装，其中已具备所有功能，而则在 基础上增加了更多和更多模式下的控制信号，又在基础上增加了用于扩充数据存储区的地址总线和数据总线。本应用就是 基于可编程外部设备接口，大量数据传输可直接由处理而无需扩充外部数据存储区，在此选择最经济的 即可满足设计要求，其体系结构如图所示。 简介虽然可以用内置增强型单片机直接处理数据，但这样会受到单片机速度的限制而无法实现的高速传 输。通常为了解决这一矛盾，可使的片上增强型单片机仅用于辅助处理设备请求和设备列举以及协调内部“大”端点和外部数据 处理设备（如，等）的工作，这样数据流就可绕过慢速的单片机而直接从“大”端点进入快速外部主设 备或从外部主设备进入“大”端点，以实现高速传输。由于“大”端点的读写是受外部数据处理设备控制的，所 以这些称为 ，上述这种实现高速传输的模式称为 模式固件程序设计为方便应用开发， 公司为所属的系列提供了免费下载的环境下的固件库，以及编写的固件构架程序和一些典型应用的 范例程序，这使得开发者只需理解数据传输原理，而不用钻入艰深的底层协议就可完成开发，从而大大缩短开发时间，以便把更多的精力放在外部接口 设计上。下面仅就固件程序设计进行论述，整个固件应用程序通常包含个程序文件：设备描述符表文件，该文件详细记录了外围设备的相关信息，这里需要注意的是设备描述符和端点描述符。设备描述符给出了 的一般信息，其中码十分重要，上位机根据这个码值才能正确加载应用设备驱动程序。至于端点描述符，每个端点都有，上位 机根据端点描述符的内容来决定每个端点的带宽要求。本设计用个“大”端点来接收上位机的显示数据；另用一个“小”端点来处理上位机和通 讯接口间开发者自定义的通讯协议，以使上位机可以在需要的时候查询已被传送的显示数据的接收状况，从而进一步保证显示数据的有序传输。固件构架程序。该固件构架程序主要用于实现设备列举的诸多控制传输和总线协议的相关工作，完成了与外部兼容设备所需 的基本功能。该程序的核心函数 称作设备请求剖析器，用于处理上位机发送的标准设备请求以实现设置命令。 开发者在相关范例应用程序的基础上通过修改或增加一些应用程序段而形成的面向实际的应用程序。本应用中主要修改了的操作方式以使 接收数据的速度能够达到最大值，所采用的设置方法如下：通过寄存器可将设置为端点。当需要首先考虑数据准确性时，可将该端点传输模式设置为批量传输，其最大包长为字节， 缓冲区（）。而当需要传输视频数据时，可将该端点的传输模式设置为同步传输，最大包长字节，双缓冲区（）。通过寄存器设置下面的内容：将“大”端点设置为位操作模式（一次可以操作个字节）以与 位宽度总线匹配；再设置该端点为模式，这样来自上位机的数据就可以不通过上的单片机，而是自动地 填充相应的“大”端点。通过寄存器设置这样的工作模式：用产生时钟，将该时钟作为片上与外部主 设备的工作时钟；数据的接收与发送设置为同步读写方式，这样在每个时钟的上升沿就可以读写个字节，从而使数据读写速度可以达到 。本设计只使用了这个“大”端点，而且 已将其配置为操作模式。因此，可绕过片上而自动将数据接收到的-中。需要增加的程序段是片内单片机根据上位机查询回应当前数据接收状况，这个程序段和普通的单片机串口通讯程 序类似，不同的只是原来的串行口中断被 和 这两个中断所替换，当 端点收到上位机发来的数据时，将产生中断来处理接收到的数据；同样当片内欲发往上位机的数据已通过 发送完毕时，也会产生中断以使片内可以在该端点放入新的发送数据。硬件设计图所示是与的连接图，除将作为输入时钟外，其它信号均在-和之间互连。 由于片内很小，本系统还使用了一片的高速静态（型号为，读写周期为）作为数据暂存器。 与、的硬件连接见图。从收到的来自上位机数据最终将被远端安装在显示屏屏体内的显示控制部件中，当被填入预定数量的显示数据时，会从 中连续取出数据并送到与连接的位数据输出端口，收到位数据后，其内部会自动按照规范对该数据进行 转换位数据数据码为位数据码重新编码，然后将码送扰频器，再经片内整形后输出给以太网变压器，以驱动五类双绞线并将数据传给远端显示 控制部件。软件设计本系统的外部主设备接口逻辑采用硬件描述语言，利用公司开发平台进行设计。软件设计是以为核心的，主要由下面个并行执行的部分组成，在此每个部分分别设计为一个进程：进程：外部主设备同步读写“大”端点的时序逻辑并把接收到的数据存入 中。这部分只需要根据 读写时序进行设计， 时序图如图所示。这里需要引起注意的是两个建立时间：其一是，这个建立时间是从拉低到 数据有效。其二是，即从信号拉低到第个同步读时钟上升沿的时间。这两个建立时间应大于等于数据手 册规定的时间。由于该有的片上，这里使用其中 的 来生成结构，这样从同步接收到的数据就可以直接存入片上的 -中。图是此进程的设计流程图。进程：用于完成将的中数据写入的设计。只要的中有数据，则该进程启动，会连续地把片内 中取出的数据存入片外的高速静态（）中，这个片外的分为两个区，两个区轮流接收来 自片内的数据，当一个区接收完规定的显示数据后，会置位 去启动进程，如果片内中还有数据，则会把切换到另一个区继续接收片内中的数据，其设计流程图如 图所示。进程:此进程由 信号启动，当发送数据标志被置位时，此进程启动。此后，开始从已完成显示数据接收的区读取数据并送到位宽度的数据输出 口，此输出口与相连。以时钟每次接收半个字节（），然后经片内编码、整形后将数据由差分输出口 和串行输出，以把数据从接口模块发给外部的显示处理模块。其设计流程图如图所示。其中， 接收显示数据时序如图所示。每次接收后，芯片内部都将自动对每次接收到的数据进行处理并以的时钟频率串行差分输出给以太网变压器。基于CPLD的LED大屏幕视频控制系统发布日期：2007-6-25基于CPLD的LED大屏幕视频控制系统关键词 在系统可编程技术 复杂可编程逻辑器件,视频控制系统,灰度扫描1 复杂可编程逻辑器件概述复杂可编程逻辑器件(CPLD)最早出现于80年代后期，由于其高速、设计灵活、成本低、延时可预测等特点，一经面世便得到广泛的应用。世界各主要PLD 厂商都纷纷推出了自己的 CPLD产品，如 Altera公司的 MAX系列，Xilinx的XC9500和Spartan系列，Lattice公司的 ispLSI系列等。1.l 复杂可编程逻辑器件的特点与 传统的FPGA相比，CPLD最大的特点在于其延时可预测性。在互连特性上，CPLD采用连续互连方式，即用固定长度的金属线实现逻辑单元之间的互连，避 免了分段式互连结构中的复杂的布局布线和多级实现问题，能够方便地预测设计时序，同时保证了CPLD的高速性能。用户的仿真与实际系统集成后无太大的时间 差异，不会给系统造成性能的波动，即系统具有稳定的可编程性，这使得软件控制下硬件的改变不受器件的影响。1.2 isp LSI简介Lattice 公司研制的在系统可编程大规模集成电路(ispLSI)系列芯片具有高密度、高速度和在线可编程等特点2，使设计变得容易，并且不需要更改线路板就可 以立即更改设计，代表了大规模可编程逻辑器件的发展方向。ispLSI包括以下几个主要部分:GLB(通用逻辑块)，GRP(集总布线区)，ORP(输出 布线区)，I/O单元和时钟分配网络。(1) GLBispLSI的基本单元是GLB。每个GLB有18个输入，4个输出，以及实现标准逻辑功能的必要逻辑。GLB的输入来自G RP和专门输入端，GLB的输出反馈回GLB，以便它们能连接到任何别的GLB的输入端。(2) GRPispLSI芯片中部有一个集总布线区，该布线区在连线延时恒定且可预知的前提下，提供了完善的片内逻辑互连性能。(3) ORPORP提供了GLB输出与芯片输出引脚之间灵活的连接途径。(4) I/O单元每 一个I/O单元直接连接到一个I/O引脚。每个I/O都可编程为输入、输出和双向单元，并可根据所需要编程为锁存或寄存功能。每16个I/O Cell分为一组。8个GLB，16个I/O Cell，一个ORP和2个专用输入连在一起，组成一个 Megablock(组合模块)。8个GLB的输出通过ORP连到16个I/O Cell。每个Megablock共享一个OE信号。(5) 时钟分配网络以1032 为例，时钟分配网络有4个专用的时钟输入端:Y0，Y1，Y2和Y3;另外的一个专用时钟输入来自GLB的输出。5个时钟输出:CLK0，CLK1， CLK2，I/O CLK0和I/O CLK1，用来提供到GLB和I/O单元的时钟线路。CLK0，CLK1和CLK2用作GLB的时钟信号;I/O CLK0和I/O CLK1则用作I/O Cell的时钟信号。2 LED大屏幕视频显示系统原理LED大屏幕视频显示系统由于具有亮度高、视角广、寿命长、性价比高，因此在银行、交通、广场、体育场馆等公共场合得到了广泛的应用。笔者用按位分时显示的方法研制了256256灰度级的LED大屏幕视频显示系统，画面清晰稳定，颜色丰富，取得了良好的视觉效果。视 频控制系统是LED大屏幕视频显示系统的核心，它负责产生各种显示控制信号，对视频数据进行分割、存储、灰度扫描并按特定的方式输出数据到显示屏体供驱动显示。从电路组成看，视频控制系统包括计算机箱体内的预处理卡及显示屏体内的可级联的视频控制器单元;视频控制器单元(或预处理卡)由控制单元 (CPLD)和存储器单元(SRAM组)以及I/O接口单元等部分组成。计算机屏幕上每816行单色数据对应两片SRAM存储器(1024列816 行为1个存储器单元)81位数据口，所有存储器的地址和控制信号由一片控制芯片(ispLSI1032E)产生。它们在显示系统中的关系如图1所示。大 屏幕显示范围为1024列768行，时钟频率65MHz，整个显示区域分为6个存储器单元，每个存储器单元对应1024列128行数据，2个存储器单元及1片控制芯片共同组成一个视频控制器单元(3个视频控制器单元可以级联控制1024列768行)。计算机视频数据经过预处理卡(如反校正)后输出 到视频控制器单元，视频控制器单元根据时钟和行、场同步信号对数据进行分割并分时写入到2个存储器单元内，视频控制器的存储器单元同时读出的数据经灰度调 制后变成串行数据流，并行输出到显示屏体驱动电路经移位后以1行为周期打入到屏体显示，同时行扫描信号以19行数据刷新时间为周期进行垂直扫描。3 视频控制器单元的实现3.1 灰度扫描方法对于多灰度级LED大屏幕显示而言，灰度的分层(灰度扫描)显示方法是视频控制器设计的关键，由于LED的发光亮度与扫描周期内的发光时间近似成正比，所 以灰度等级的实现通常是由控制LED的发光时间与扫描周期的比值，即采用调制占空比来实现的。(1) 灰度扫描约束公式首 先给出几个定义:行周期h指视频控制器输入1行数据的时间，即计算机输出视频行周期。显示基本时间单位td定义为灰度级为1的像素在屏体的对应点亮时间。 帧扫描周期T定义为存储单元的存储器中1帧图像的读出时间，存储器中1帧图像对应2816行1/n屏(n=l，2，3，)输入视频图像。帧频F为帧 扫描周期的倒数，为满足人眼的视觉要求，假定帧频不低于60Hz。屏体显示效率定义为帧扫描周期内LED屏体全亮(即全屏数据皆为最高灰度级)时间与帧 扫描周期的比值。全屏显示指视频控制器每个存储单元存储的数据列数为计算机屏幕全屏的有效显示列数，相对应的是半屏显示、l/3屏显示等等。设显 示灰度等级数为N，由于灰度级为1的像素在屏体的对应点亮时间为td，因而灰度线性调制后灰度级为i的数据显示时间为itd，灰度级最高的数据显示时间 为(N-1)td。通常的考虑3是在td内完成对存储器一行数据的一次读出，同时以td为周期将读出的一行数据打入到屏体进行灰度显示。由于共有N 级灰度级数，帧扫描周期为由以上分析可知，高的灰度级数、高扫描帧频与低的存储器读出速率是相互矛盾的。要获得高的灰度级数，就必须提高存储器读出速率，或者降 低帧扫描频率，当灰度级数较高时，以目前的集成电路实现水平难以达到三者的兼顾。解决的方法之一是大量采用并行结构，但扫描频率每减小一倍成本就增加将近一倍，而且电路的复杂程度也有所增加;另一种方法是适当牺牲屏体显示效率以求得帧频与速率的折中，这种方法经实践验证是可行的。仍 然以td作为显示基本时间单位，以对存储单元1行数据的一次读出时间作为屏体数据更新时间(屏体数据打入周期)，引入“消隐时间”的概念:“消隐时间”指 屏体正常工作时间里的无效显示时间。屏体数据更新时间可以大于显示基本时间单位，即在屏体数据更新低灰度级时存在“消隐时间”，它虽然使显示效率有所下降，但可以实现较低的扫描速率和较高的扫描帧频。举例来说，若屏体数据更新时间为h，而显示基本时间单位td为h/16，则灰度级为1的数据会引入 15/16行“消隐时间”，灰度级为2的数据会引入7/8行“消隐时间”，灰度级为8的数据会引入1/2行“消隐时间”，而灰度级为16的数据则不会引 入“消隐时间”，这样就能在不提高存储器读出速率(1)的情况下(而且可以降低存储器读出速率Vo=32.5MHz，h=31.7，=0.5)实现 256级灰度扫描。这时帧扫描周期为T=(1+1+1+1+1+2+4+8)hm=304h=9.64(ms) (11)帧频为，F=1/T=103.6(Hz)? (12)但这时LED大屏幕显示屏体的显示效率降低为=(1/16+1/8+1/4+1/2+1+2+4+8)hm/T=83.88% (13)也可以取显示基本时间单位td为h/32或h/8，经计算得256级灰度td与帧频F的关系如图2所示，td与LED屏体显示效率的