CN101582238B - 一种led显示控制系统中并行数据重构方法 - Google Patents

一种led显示控制系统中并行数据重构方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及LED显示控制系统中对灰度数据进行数据重构的方法。针对传统方法数据重构的时间效率低的缺点，提出了一种零时间等待的连续数据重构方法。采用两个环形多路器，都是以8个时钟周期为一个旋转周期，在一个旋转周期内实现8个周期的旋转接通，每个RAM存储单元的读写地址都依靠同一个地址产生器产生，在一个时钟周期所有RAM存储单元的写地址相同，读地址不同，中间RAM存储单元是一个双端口的RAM，每个RAM分为两个区块，每个区块8个存储单元，在写入一个区块的同时可以读出前一个已经写入数据的区块，形成乒乓双缓冲结构，实现了零时间等待的连续数据重构，并减小了系统的硬件资源消耗。

Description

一种LED显示控制系统中并行数据重构方法 
技术领域
本发明涉及LED显示控制系统，尤其是一种LED显示控制系统中灰度数据的重构方法。 
背景技术
LED显示控制系统中数据重构电路完成RGB灰度数据的转换，将不同像素的同权位值组合在一起，然后存放在相邻的单元中，从而以位的形式完成灰度数据重新组合。数据重构单元是LED显示控制系统重要部件之一，其对图像数据进行重组的效率与方式直接影响显示屏的显示质量与效果。常规的数据重构方法主要通过移位寄存器来实现。以8*8位灰度图像数据的数据重构为例：8位灰度数据并行横向存入8个8位移位寄存器中，然后依次纵向读出各权值数据输出到下一级。该方法对移位寄存器的写操作和读操作不能同时进行，需要16个时钟周期才能完成8个像素点的数据重构。此方法数据重构的时间效率低，在处理连续的数据流时存在瓶颈，并且在可编程器件中实现时消耗的硬件资源多。 
发明内容
为克服以上缺点，本发明提出一种双缓冲流水线并行数据重构方法，将数据重构效率提高二倍，实现零时间等待的连续数据重构；同时利用可编程器件的内部RAM实现，显著提高可编程器件的资源利用率。 
本发明的技术方案是：一种LED显示控制系统中并行数据重构方法，其数据重构系统由灰度数据输入模块1、输入环形多路器2、读写地址产生模块3、输出环形多路器4、灰度数据按权值输出模块5和RAM存储单元6组成；重构方法是：写操作时通过输入环形多路器2实现每个时钟周期改变一次灰度数据输入模块1与RAM存储单元6的接入顺序，读操作时通过输出环形多路器4实现每个时钟周期改变一次RAM存储单元6与灰度数据按权值输出模块5的接入顺序，两个环形多路器，都是以8个时钟周期为一个旋转周期，在一个旋转周期内实现8个时钟周期的旋转接通，每个RAM存储单元6的读写地址都依靠读写地址产生模块3产生，在一个时钟周期内所有RAM存储单元6的写地址相同，读地址不同，RAM存储单元6 是一个双端口的RAM，每个RAM分为两个区块，每个区块8个存储单元，在写入一个区块的同时读出另一个已经写入数据的区块，形成乒乓双缓冲结构，整个数据重构模块在FPGA中实现。 
该数据重构模块采用流水线结构，最小阶为13，每阶流水线消耗一个时钟周期。 
本发明的有益效果是：实现了零时间等待的连续数据重构；整个数据重构模块在FPGA中实现，与其他数据重构方法相比，该模块占用FPGA内部逻辑资源的数量节省近50％，极大地减小了系统的硬件资源消耗。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。 
图1是本发明的并行数据重构结构图； 
图2是本发明实施例1的写操作示意图； 
图3是本发明实施例1的读操作示意图； 
图4是应用本发明的LED显示系统流程图。 
具体实施方式
实施例1 
并行数据重构的写操作实施方式：如图1，输入环形多路器2实现每个时钟周期改变一次灰度数据输入模块1与RAM存储单元6的接入顺序，每个RAM的写入地址随时钟周期顺序递增，依次从0增加到7，每周期增加1。将第m个像素点灰度值二进制表示法的第n位权值用符号amn表示，amn取值为0或1。如图2所示，以第一个像素点的灰度值为213为例，其二进制表示法为(11010101)，分别对应(a11a12a13a14a15a16a17a18)，则第二个像素点灰度值对应(a21a22a23a24a25a26a27a28)，以此类推。第一个时钟周期：接受灰度数据输入模块1的数据(a11a12a13a14a15a16a17a18)，输入环形多路器2将输入数据右移0位变成(a11a12a13a14a15a16a17a18)，依次存入8个RAM存储单元中地址为0的单元；第二个时钟周期：接受灰度数据输入模块1的数据(a21a22a23a24a25a26a27a28)，输入环形多路器2将输入数据右移1位变成(a28a21a22a23a24a25a26a27)，同时依次存入8个RAM存储单元中地址为1的单元， 以此类推，直到存完八个时钟周期为止。 
并行数据重构的读操作实施方式：如图1，输出环形多路器4实现每个时钟周期改变一次RAM存储单元6与灰度数据按权值输出模块5的接入顺序，每个RAM块每次读出地址随时钟周期而变换，且同一个时钟周期不同的RAM块有不同的地址。如图3所示，第一个时钟周期，8个RAM存储单元对应的读地址分别为(0，1，2，3，4，5，6，7)，读出的数据(a11a21a31a41a51a61a71a81)经输出环形多路器4左移0位变成(a11a21a31a41a51a61a71a81)，对应输入数据的第一列；第二个时钟周期，8个RAM存储单元对应的读地址分别为(7，0，1，2，3，4，5，6)，读出的数据(a82a12a22a32a42a52a62a72)经输出环形多路器4左移1位变成(a12a22a32a42a52a62a72a82)，对应输入数据的第二列，以此类推，读完八个时钟周期完成8*8位灰度值的数据重构。 
实施例2 
图4为应用本发明的LED显示系统流程图。该系统由上位机图像发送单元、灰度数据接受模块、并行数据重构模块、灰度数据存储模块、灰度图像扫描模块、LED显示屏组成。图像数据由上位机图像发送单元发送至灰度数据接受模块，并行数据重构模块依照实施例1实现灰度数据重构，然后通过灰度数据存储模块及灰度图像扫描模块最终显示在LED显示屏上。 

Claims (2)

1.一种LED显示控制系统中并行数据重构方法，其特征在于：数据重构系统由灰度数据输入模块(1)、输入环形多路器(2)、读写地址产生模块(3)、输出环形多路器(4)、灰度数据按权值输出模块(5)和RAM存储单元(6)组成；重构方法是：写操作时通过输入环形多路器(2)实现每个时钟周期改变一次灰度数据输入模块(1)与RAM存储单元(6)的接入顺序，读操作时通过输出环形多路器(4)实现每个时钟周期改变一次RAM存储单元(6)与灰度数据按权值输出模块(5)的接入顺序，两个环形多路器，都是以8个时钟周期为一个旋转周期，在一个旋转周期内实现8个时钟周期的旋转接通，每个RAM存储单元(6)的读写地址都依靠读写地址产生模块(3)产生，在一个时钟周期内所有RAM存储单元(6)的写地址相同，读地址不同，RAM存储单元(6)是一个双端口的RAM，每个RAM分为两个区块，每个区块8个存储单元，在写入一个区块的同时读出另一个已经写入数据的区块，形成乒乓双缓冲结构，整个数据重构模块在FPGA中实现。
2.根据权利要求1所述的一种LED显示控制系统中并行数据重构方法，其特征在于：该数据重构模块采用流水线结构，最小阶为13，每阶流水线消耗一个时钟周期。
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