LED顯示屏控制系統(tǒng)，簡稱LED控制系統(tǒng)，是專門為滿足用戶需求而設(shè)計的，用于確保LED大屏幕能夠準(zhǔn)確顯示內(nèi)容的系統(tǒng)。根據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式，該系統(tǒng)可分為兩大類：聯(lián)網(wǎng)版和單機版。聯(lián)網(wǎng)版，亦被稱為LED信息發(fā)布控制系統(tǒng)，它能夠通過云端系統(tǒng)實現(xiàn)對多個LED終端的集中控制。而單機版，又常被稱作LED顯示屏控制器或LED顯示屏控制卡，它是LED顯示屏的核心組件。其主要功能是將外部視頻輸入信號或板載多媒體文件轉(zhuǎn)換為LED大屏幕能夠理解的數(shù)字信號，進(jìn)而驅(qū)動LED屏幕的點亮。這種轉(zhuǎn)換功能類似于家用PC中的顯卡，但二者最大的區(qū)別在于，家用PC的顯示器通常是CRT或LCD屏幕，而在此系統(tǒng)中，顯示器則是巨大的LED屏幕。此外，該系統(tǒng)還可根據(jù)信號接入方式進(jìn)一步細(xì)分為同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)。

只要在現(xiàn)在的市場上走一圈就會發(fā)現(xiàn)，大部分的中小規(guī)模 LED顯示系統(tǒng)，采用的是傳統(tǒng)的單片機作為主控芯片。但是內(nèi)部資源較少、運行速度較慢的單片機，很難滿足LED大屏幕的顯示屏，因為系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸量大，掃描速度要快。以FPGA作為控制器，一方面，F(xiàn)PGA采用軟件編程實現(xiàn)硬件功能，可以有效提高運行速度;另一方面，它的引腳資源豐富，可擴展性強。因此，用單片F(xiàn)PGA和簡單的外圍電路就可以實現(xiàn)大屏幕LED顯示屏的控制，具有集成度高、穩(wěn)定性好、設(shè)計靈活和效率高等優(yōu)點。LED大屏幕顯示系統(tǒng)由上位機(PC機)、單片機系統(tǒng)、FPGA控制器、LED顯示屏的行列驅(qū)動電路等模塊組成，如圖1所示。上位機負(fù)責(zé)漢字、字符等數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送。單片機系統(tǒng)與上位機之間以異步串行通信工作方式，通過串行端口從上位機獲得已完成格式轉(zhuǎn)換的待顯示的圖形點陣數(shù)據(jù)，并將其存入EEPROM存儲器。之后通過FPGA控制器，將存儲器的顯示數(shù)據(jù)還原到LED顯示屏。掃描控制電路采用可編程邏輯芯片Cyclone EP1C6，利用VHDL語言編程實現(xiàn)，采用1/16掃描方式，刷新頻率在60 Hz以上。本文著重介紹256×1024的單色圖文顯示屏的FPGA控制模塊。

對大屏幕LED顯示屏來說，列顯示數(shù)據(jù)通常采用的是串行傳輸方式，行采用1/16的掃描方式。為16×32點陣屏單元模塊的基本結(jié)構(gòu)，列驅(qū)動電路采用4個74HC595級聯(lián)而成。在移位脈沖SRCLK的作用下，串行數(shù)據(jù)從74HC595的數(shù)據(jù)端口SER一位一位地輸入，當(dāng)一行的所有32列數(shù)據(jù)傳送完后，輸出鎖存信號RCLK并選通行信號Y0，則第1行的各列數(shù)據(jù)就可按要求顯示。按同樣的方法顯示其余各行，當(dāng)16行數(shù)據(jù)掃描一遍(即完成一個周期)后，再從第1行開始下一個周期的掃描。只要掃描的周期小于20 ms，顯示屏就不閃爍。

256×1024大屏幕顯示屏由16×32個的16×32點陣屏級聯(lián)而成。為了縮短控制系統(tǒng)到屏體的信號傳輸時間，將顯示數(shù)據(jù)分為16個區(qū)，每個區(qū)由16×1024點陣組成，每行數(shù)據(jù)為1024/8=128字節(jié)，顯示屏的像素信號由LED顯示屏的右側(cè)向左側(cè)傳輸移位，把16個分區(qū)的數(shù)據(jù)存在同一塊存儲器。一屏的顯示數(shù)據(jù)為32 KB，要準(zhǔn)確讀出16個分區(qū)的數(shù)據(jù)，其存儲器的讀地址由16位組成，由于數(shù)據(jù)只有32 KB，因此最高可置為0。其余15位地址從高到低依次為：行地址(4位)、列地址(7位)、分區(qū)地址(4位)。4位分區(qū)地址的譯碼信號(Y0～Y15)作為鎖存器的鎖存脈沖，在16個讀地址發(fā)生周期內(nèi)，依次將第1～16分區(qū)的第1字節(jié)數(shù)據(jù)鎖存到相應(yīng)的鎖存器，然后在移位鎖存信號上升沿將該16字節(jié)數(shù)據(jù)同時鎖存入16個8位并轉(zhuǎn)串移位寄存器組中。在下一個16個讀地址發(fā)生時鐘周期，一方面，并轉(zhuǎn)串移位寄存器將8位數(shù)據(jù)移位串行輸出，移位時鐘為讀地址發(fā)生時鐘的二分頻;另一方面，依次將16個分區(qū)的第2字節(jié)數(shù)據(jù)讀出并鎖入相應(yīng)的鎖存器，按照這種規(guī)律將所有分區(qū)的第一行數(shù)據(jù)依次全部讀出后，在數(shù)據(jù)有效脈沖信號的上升沿將所有串行移位數(shù)據(jù)輸出，驅(qū)動LED顯示。接下來，移位輸出第2行的數(shù)據(jù)，在此期間第1行保持顯示;第2行全部移入后，驅(qū)動第2行顯示，同時移入第3行……按照這種各分區(qū)分行掃描的方式完成整個LED大屏幕的掃描顯示。

LED大屏幕控制系統(tǒng) 是用于控制LED顯示屏顯示內(nèi)容的核心系統(tǒng)，主要功能是將視頻信號或多媒體文件轉(zhuǎn)換為顯示屏可識別的數(shù)字信號，實現(xiàn)文字、圖形、視頻等內(nèi)容的實時顯示。 ?根據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式可分為? 聯(lián)網(wǎng)版 ?( 信息發(fā)布控制系統(tǒng) )和? 單機版 ?( 控制卡 )：聯(lián)網(wǎng)版?：通過云端系統(tǒng)集中控制多個終端，支持遠(yuǎn)程實時更新內(nèi)容，適用于大型網(wǎng)絡(luò)化部署場景。 ?12?單機版?：作為顯示屏核心部件，直接將輸入信號轉(zhuǎn)換為顯示數(shù)據(jù)，需配合電腦或獨立存儲設(shè)備使用，常見于固定內(nèi)容展示場景。 ?13功能特點

?信號轉(zhuǎn)換?：將視頻/圖片/文字等多媒體內(nèi)容轉(zhuǎn)換為LED屏幕可識別的數(shù)字信號。 ?13?脫機/同步控制?：支持脫機運行(異步控制)或?qū)崟r同步電腦內(nèi)容(同步控制)，滿足廣告、交通誘導(dǎo)等場景需求。 ?23?遠(yuǎn)程管理?：部分系統(tǒng)支持通過3G/GPRS遠(yuǎn)程更新內(nèi)容，降低維護(hù)成本。 ?24應(yīng)用場景，廣泛應(yīng)用于戶外廣告、交通指引、商超展示、車載屏幕等領(lǐng)域，部分高端系統(tǒng)還支持智能參數(shù)調(diào)節(jié)和動畫播放功能。

LED全彩屏控制系統(tǒng)是LED顯示屏的核心組件，主要用于接收并處理視頻信號，生成顯示屏可識別的數(shù)據(jù)和時序。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于戶外廣告、交通誘導(dǎo)、商超展示等場景 [1]。系統(tǒng)分為異步與同步兩類：異步控制系統(tǒng)支持脫機運行，可通過3G/GPRS遠(yuǎn)程控制，適用于廣告發(fā)布及交通信息引導(dǎo);同步系統(tǒng)需連接電腦實時傳輸數(shù)據(jù)，適用于動態(tài)內(nèi)容顯示。核心控制卡包含A型(支持3G無線群控)、M型(全彩/圖文顯示)、G型(多協(xié)議兼容)等類型，具備網(wǎng)絡(luò)、串口、U盤等多種接口，支持多窗口編輯、動畫播放及智能參數(shù)設(shè)置，灰度等級最高達(dá)4096級。LED全彩屏控制系統(tǒng)是led顯示屏的核心組成部分，主要負(fù)責(zé)責(zé)接收來自計算機串行口或DVI接口的畫面及視頻顯示信息，置入幀存儲器，按分區(qū)驅(qū)動方式生成LED顯示屏所能識別的串行顯示數(shù)據(jù)和掃描控制時序。該系統(tǒng)可以支持各類單色，雙色和全彩LED顯示屏顯示，支持多區(qū)域，多顯示對象、多種特技，邊框效果顯示，并支持Windows的TureType字庫、硬件智能設(shè)置、顯示屏實時監(jiān)控等多項創(chuàng)新功能。

LED顯示屏異步控制系統(tǒng)又稱LED顯示屏脫機控制系統(tǒng)或脫機卡，支持3G和GPRS以及串口網(wǎng)口等通訊功能，該系統(tǒng)通過異步技術(shù)有效的解決了同步系統(tǒng)無法進(jìn)行集群管理、無法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)。解決了廣告LED行業(yè)前幾年的發(fā)展困惑問題。簡易的LED顯示屏異步控制系統(tǒng)只可以顯示數(shù)字時鐘、文字、特殊字符。而圖文led顯示屏異步控制系統(tǒng)則可以分區(qū)域控制顯示屏幕內(nèi)容，支持模擬時鐘顯示、倒計時、圖片、表格及動畫顯示，并且具有定時開關(guān)機、溫度控制、濕度控制等功能。系統(tǒng)具有操作簡單、價格低廉、使用范圍較為廣泛的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于戶外廣告，交通誘導(dǎo)，商超，銀行，美容院，醫(yī)院等領(lǐng)域!

LED同步控制系統(tǒng)就是用電腦和LED顯示屏聯(lián)接起來工作，靠電腦來存儲資料再通過發(fā)送卡發(fā)送到屏里的控制卡上，離開電腦不行;此系統(tǒng)主要用來實時顯示視頻、圖文、通知等。其主要特點是：實時性、表現(xiàn)力豐富、操作較為復(fù)雜、價格高。

LED顯示屏控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。首先，根據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式，該系統(tǒng)可分為聯(lián)網(wǎng)版和單機版。聯(lián)網(wǎng)版系統(tǒng)，也被稱為LED信息發(fā)布控制系統(tǒng)，它能夠通過云端系統(tǒng)實現(xiàn)對多個LED終端的集中控制，從而實現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程發(fā)布和實時更新。而單機版系統(tǒng)，通常被稱為LED顯示屏控制器或LED顯示屏控制卡，它是LED顯示屏的核心部件，負(fù)責(zé)將外部視頻輸入信號或板載多媒體文件轉(zhuǎn)換為LED大屏幕能夠理解的數(shù)字信號。

此外，LED顯示屏控制系統(tǒng)還可以根據(jù)信號接入方式進(jìn)行分類，主要包括同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)。同步系統(tǒng)適用于與外部視頻源同步顯示的場合，能夠?qū)崟r反映視頻源的內(nèi)容變化;而異步系統(tǒng)則更側(cè)重于獨立顯示，即使在沒有外部視頻源的情況下，也能保持穩(wěn)定的顯示效果。這種靈活的分類方式，使得LED顯示屏控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和用戶需求。

圖文顯示屏系統(tǒng)：主要指那些僅用于顯示圖形和文字的LED顯示屏，這類屏幕的LED點陣中的發(fā)光器件只能亮或滅，無法控制亮度，因此不具備灰度等級控制。

圖像顯示屏系統(tǒng)：與圖文屏相對，這類顯示屏具有灰度等級，能夠顯示出更為生動逼真的畫面。其特點是利用有限的灰度等級和顏色調(diào)制技術(shù)，滿足對顏色和灰度要求不高的圖像顯示需求。

視頻顯示屏系統(tǒng)：基于先進(jìn)的顯示屏控制系統(tǒng)，這類LED顯示屏能夠接收并顯示清晰的視頻信號，呈現(xiàn)出運動的、全彩色的圖像，畫質(zhì)細(xì)膩、逼真。

二、依據(jù)控制方式，顯示屏系統(tǒng)可劃分為兩大類：

通信顯示屏系統(tǒng)：此類顯示屏采用異步控制方式，意味著LED屏體具備存儲及自動播放功能。在PC機上編輯好的文字、無灰度圖片等顯示信息，以及漢字區(qū)位碼、圖片號和控制命令等，可通過串口或網(wǎng)絡(luò)接口傳入LED屏控制器。控制器會調(diào)用預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)信息，將接收的指令轉(zhuǎn)化為顯示屏所需的點陣數(shù)據(jù)，進(jìn)而呈現(xiàn)于屏幕上。此類顯示屏主要用于顯示文字和簡單圖形信息，支持多屏聯(lián)網(wǎng)，但一般不具備多級灰度顯示能力，且需要帶CPU的控制器進(jìn)行信息處理。

實時映射屏系統(tǒng)：這是一種同步顯示屏，其核心功能是實時映射計算機屏幕內(nèi)容至LED顯示屏上，支持在多媒體卡輔助下顯示Video視頻圖像。通過從主機顯卡的特征口或視霸卡上獲取顯卡處理后的顯示數(shù)據(jù)，經(jīng)過適當(dāng)處理后即可送至LED顯示屏進(jìn)行呈現(xiàn)。這種方式無需帶CPU的控制器，甚至只需一塊硬件卡即可實現(xiàn)功能。