CN105118441A - 用于异步控制系统的led显示屏控制卡 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，包括微处理器模块、显示模块以及外围接口电路，所述微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，所述显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，所述嵌入式处理器核与其他外围接口电路连接，所述嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及外围接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及外围接口电路通信连接。有益效果为：可搭载异步控制系统，不需要上位机的参与就可以独立完成多媒体显示，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示屏控制领域，尤其涉及一种用于异步控制系统的LED显示屏控制卡。
背景技术
现有的LED显示屏被广泛应用于社会的各个领域，主要被用于显示视频、图片、文字等多媒体信息。
LED显示屏控制系统根据控制方式的不同可分为同步控制系统和异步控制系统。同步控制系统采用上位机—>发送卡—>接收卡—>LED显示屏的连接方式工作，在多媒体显示时，每块LED屏的显示都需要上位机和发送卡的参与。但是异步控制系统在多媒体显示时却无须上位机和发送卡参与，它可以将多媒体数据通过SD卡、U盘或者网络放到控制卡上，由控制卡自身控制显示。因此，与同步控制系统相比，异步控制系统可以节约成本。
目前，市场上的LED显示屏控制卡电路板功能比较单一，其带载能力也有限，无法满足高清多媒体信息的显示。而且，电路板不具有通用性，为了满足不同的需求，只能重新设计，这样就会大大增加开发成本。
发明内容
本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，具体有以下技术方案实现：
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，包括微处理器模块、显示模块以及外围接口电路，所述微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，所述显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，所述嵌入式处理器核与其他外围接口电路连接，所述嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及外围接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及外围接口电路通信连接。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述外围接口电路包括以太网接口、一个SD卡接口、两个USB接口、两路URAT接口以及三环路光隔离开关量控制接口，所述以太网接口与所述处理芯片通信连接。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述两路URAT接口中一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述处理芯片为FPGA芯片，FPGA芯片型号为Spartan-6XC6SLX16。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述显示驱动芯片采用8个74HC245驱动芯片，所述74HC245驱动芯片分别通过GPIO接口与FPGA芯片通信连接。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述嵌入式处理器核采用ARM嵌入式处理器核，所述ARM嵌入式处理器核型号为FreescaleIMX6处理器的Cortex-A9核心。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述微处理器模块与所述处理芯片间的通信连接是通过两组5通道LVDS接口、一组I2C接口以及三个GPIO接口实现的，所述LVDS接口传输数据信号，所述I2C接口传输控制信号，所述GPIO作为保留接口。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述微处理器模块集成在一块独立的电路板，通过3x100Pin的插槽连接在所述控制卡电路板底板上。
所述用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的进一步设计在于，所述控制卡还包括电源管理电路，所述电源管理电路包括1.2V、1.8V、2.5V、3.0V，3.3V和5.0V数字稳压电源输出，用于为控制卡提供电源。
本发明的优点如下：
1）本发明可搭载异步控制系统，不需要上位机的参与就可以独立完成多媒体显示，节约了成本；
2）本发明外围接口丰富，可扩展性强。SD卡接口和U盘接口可外接存储设备，存储多媒体显示数据；URAT接口可作为调试接口，并且还能作为与上位机软件通信的接口；光隔离开关量控制接口可远程控制电路板电源；以太网接口可接入以太网，也可用于多媒体显示数据传输。
3）本发明在保证自身带载的情况下支持通过千兆网络接口级联接收卡，可进一步提高带载能力，级联显示时带载能力可达到1920*1080，此外，级联显示可以使得显示屏配置更加灵活。
4）本发明中搭载ARM嵌入式处理器核的电路板和控制卡电路板底板相互独立，两部分都可以独立升级，既节省了电路板空间，又降低开发成本。
附图说明
图1是本发明用于异步控制系统的LED显示屏控制卡的电路图。
图2是搭载ARM嵌入式处理器核的电路板的接口示意图。
图3是LVDS接口连接示意图。
图4是SPI配置模式接口示意图。
图5是系统电源设计方案框图。
1-微处理器模块，2-显示模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
本实施例的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，主要由微处理器模块1、显示模块2以及外围接口电路组成，参见图1。微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，嵌入式处理器核与其他外围接口电路连接，嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及外围接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及外围接口电路通信连接。本实施例中的微处理器模块集成在一块独立的电路板，通过3x100Pin的插槽连接在所述控制卡电路板底板上。上述的LPDDR存储容量为512M，数据位宽为16bit，与FPGA芯片的BNAK3相连接，其接口电路与微处理器模块上的单片DDR3接口电路（如图2）相似。
外围接口电路包括以太网接口、一个SD卡接口、两个USB接口、两路URAT接口以及三环路光隔离开关量控制接口，以太网接口与处理芯片通信连接。
进一步的，两路URAT接口中一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口。
本实施例的处理芯片为FPGA芯片，FPGA芯片型号为Spartan-6XC6SLX16。如图4，上述FPGA是基于SRAM架构来实现逻辑设计，所以在掉电后编程信息立即丢失，于是FPGA采用SPI配置模式来解决每次上电都必须重新烧写程序的问题。本发明使用的Flash存储器容量为128M，位宽为8bit。JTAG接口为FPGA芯片调试专用接口。
显示驱动芯片采用8个74HC245驱动芯片，74HC245驱动芯片分别通过GPIO接口与FPGA芯片通信连接，用于放大GPIO输出信号功率，提高GPIO的驱动能力，所述GPIO功能由FPGA芯片内部逻辑自定义。
为了保证自身带载的情况下支持级联接收卡，FPGA芯片也通过一种高集成度的以太网物理层芯片连接RJ45实现千兆网络通信，发送端以太网电路实现方式同接收端以太网电路。
更为优选的设计，嵌入式处理器核采用ARM嵌入式处理器核，ARM嵌入式处理器核型号为FreescaleIMX6处理器的Cortex-A9核心。Cortex-A9外接2片位宽为16bit的DDR3存储器，单片容量为512M，由两片组成32bit宽度的数据总线。此外，ARM嵌入式处理器内集成MMC接口，故外接一片eMMC非易失性存储器，保证掉电后系统程序的存储。ARM嵌入式处理器与DDR3、eMMC存储器的接口如图2所示。
ARM嵌入式处理器内集成有LVDS接口、RGMII（ReducedGigabitMediaIndependentInterface）接口、URAT接口、GPIO接口、JTAG接口、IIS（InterICSoundbus）音频接口、I2C接口、SDIO（SecureDigitalInput/Output）接口和USB控制器，这些接口引脚被引出并通过3x100Pin的插槽与电路板底板相连。RJ45以太网接口（接收）通过一种高集成度的以太网物理层芯片与RGMII接口相连，该以太网物理层芯片提供网络层的10/100/1000Mbps的三种速度传输方式；本发明使用了两路URAT通信接口，一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口，每一路都需要利用电平转换芯片将TTL电平转换成PS232/RS485电平；SDIO接口支持SD卡，MMC卡；USB控制器支持标准USB；IIS音频接口支持音频的输入输出。
如图3，微处理器模块与处理芯片间的通信连接是通过两组5通道LVDS接口、一组I2C接口以及三个GPIO接口实现的，LVDS接口传输数据信号，I2C接口传输控制信号，GPIO作为保留接口。
为了使发明的电路板更具有稳定性和扩展性，本发明的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡采用了电源管理电路，该电源管理电路的带载能力至少是现有估计功耗的两倍。由于本发明电路板的搭载ARM核的电路板需要5.0V数字稳压电源，Spartan-6FPGA芯片需要1.2V的内核供电、2.5V辅助电源供电、3.3VBANK0&1&2供电和1.8V的BANK3供电，所以系统需要1.2V、1.8V、2.5V、3.0V，3.3V和5.0V数字稳压电源，同时还需要3.3V的模拟稳压电源作为以太网物理层芯片的模拟电源输入。对于3.3V模拟稳压电源可以直接由数字稳压电源通过串接一个磁珠给出，本发明的电源方案如图5所示。
Claims (9)
1.用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，包括微处理器模块、显示模块以及外围接口电路，所述微处理器模块包括嵌入式处理器核、DDR3存储器以及eMMC存储器，所述显示模块包括处理芯片、Flash存储器、显示驱动芯片以及LPDDR存储器芯片，所述嵌入式处理器核与其他外围接口电路连接，所述嵌入式处理器核分别与DDR3存储器、eMMC存储器、处理芯片以及外围接口电路通信连接，处理芯片分别与Flash存储器、LPDDR存储器、显示驱动芯片以及外围接口电路通信连接。
2.根据权利要求1所述的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述外围接口电路包括以太网接口、一个SD卡接口、两个USB接口、两路URAT接口以及三环路光隔离开关量控制接口，所述以太网接口与所述处理芯片通信连接。
3.根据权利要求2所述的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述两路URAT接口中一路配置成RS232接口，另一路配置成RS232和RS485复用接口。
4.根据权利要求1所述的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述处理芯片为FPGA芯片，FPGA芯片型号为Spartan-6XC6SLX16。
5.根据权利要求4所述的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述显示驱动芯片采用8个74HC245驱动芯片，所述74HC245驱动芯片分别通过GPIO接口与FPGA芯片通信连接。
6.根据权利要求1所述的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述嵌入式处理器核采用ARM嵌入式处理器核，所述ARM嵌入式处理器核型号为FreescaleIMX6处理器的Cortex-A9核心。
7.根据权利要求1的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述微处理器模块与所述处理芯片间的通信连接是通过两组5通道LVDS接口、一组I2C接口以及三个GPIO接口实现的，所述LVDS接口传输数据信号，所述I2C接口传输控制信号，所述GPIO作为保留接口。
8.根据权利要求1所述的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述微处理器模块集成在一块独立的电路板，通过3x100Pin的插槽连接在所述控制卡电路板底板上。
9.根据权利要求1的用于异步控制系统的LED显示屏控制卡，其特征在于，所述控制卡还包括电源管理电路，所述电源管理电路包括1.2V、1.8V、2.5V、3.0V，3.3V和5.0V数字稳压电源输出，用于为控制卡提供电源。
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