引言

　　目前，LED大屏幕显示系统按数据传输方式分为两类：一是同步实时显示，即计算机显示系统的内容同时在LED视频显示屏上显示；二是异步通信更新数据显示，计算机通过USB、通用串行接口、以太网等通信方式将数据传送给独立视频源显示屏。通常，异步通信控制方式只能将屏幕作为一个完整的区域显示，对于较大屏幕的显示系统，有时需要将整屏分为若干个窗口分别显示不同的内容，且内容的更新只是某一个或几个窗口。针对这种情况，本文提出了一种基于NiosII32位处理器的设计方案，能有效地实现单屏幕多窗口的任意位置显示，使得显示方式更加灵活方便。

　　1　系统总体设计

　　1.1　系统硬件结构

　　LED显示系统主要由计算机系统、数据通信传输模块、数据处理模块、扫描控制模块、显示驱动模块和LED屏构成，如图1所示。计算机系统将要显示的点阵信息通过RS485串行接口送往存储设备，数据处理模块读取存储设备的数据并进行各种特技显示处理，将处理好的数据送往扫描控制模块，显示驱动模块接收到扫描控制模块的数据后送往LED屏上显示。数据通信传输模块、数据处理模块、扫描控制模块3部分均在FPGA上实现，即构成LED异步控制器。

　　1.2　系统软件方案

　　软件基于NiosIIIDE开发完成，应用程序基于μC/OS2II实时操作系统实现。软件程序主要由2个任务和1个定时器中断服务程序组成，任务间采用信号量的方式进行通信。任务1将上位机传送到CF卡存储设备的数据写入内存中；任务2从内存中读取数据并进行分析处理，把分析处理完的数据送往扫描控制模块。为了充分利用μC/OS2II的实时性和多任务的特点，采用嵌入式文件系统进行数据管理。

　　2　控制系统硬件部分设计

　　数据处理模块由NiosII软核CPU、1片SDRAM和1片Flash存储器组成。NiosII软核CPU是整个控制器的核心，负责数据的处理；SDRAM作为CPU处理数据时的缓存使用；Flash存储器用于存储点阵信息数据和LED屏显示控制参数。

　　扫描控制模块由用户自定义的PWMIP核和显存组成。显存采用1片SRAM实现，用来保存当前显示的一帧点阵信息数据。PWM模块通过Avalon总线和NiosIICPU连接，将从CPU接收到的数据按指定地址写入显存，然后再按一定的寻址方式从显存中读取点阵信息数据进行扫描。

　　串口控制器、定时器、存储器控制器、CF卡控制器通过SOPCBuilder软件定制集成IP核自动生成。本控制器的硬件结构如图2所示。

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