AM335x平台在全彩LED显示墙异步控制卡的应用 微软雅黑

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摘要
全彩LED 显示墙异步控制卡以成本低，集中管理等特点，逐渐成为全彩LED 显示墙控制卡的主流。AM335x 具有丰富的硬件外设，基于 Linux 的软件方案，包含GPU Composition模块能提供完整的多图层叠加缩放等功能，十分适合全彩 LED 显示墙的异步控制卡应用。本文将从硬件和软件两个方面介绍基于AM335x 提供的相应解决方案。
1 全彩LED 显示墙控制卡简介
全彩 LE D显示显控制卡根据控制方式，可以分显两大显：同步控制卡和异步控制卡。
由上图，异步控制卡主要由两个大的部分组成：
• 视频处理模块。
在此模块中，SOC 从网口得到视频流以及UI 的素材，进行视频解码和UI 绘制，最后通过LCD 接口传送给FPGA。
• 视频信号转换模块。
在此模块中，FPGA 将视频信号转换成LED 显示模组所需的信号，并通过网口输出，该功能和同步控制卡的功能一样。
对比两种方案，可见异步控制卡具体有成本低，便于集中管理的特点。
2 异步控制卡系统分析
下面从硬件和软件两个方面分析其主芯片的系统需求。
2.1 硬件部分
从硬件上看，视频处理模块部分主要由最小系统和外围模块两大部分组成。
• 最小系统
最小系统由主芯片，电源系统，DDR 和存储四部分组成。
不同级别的全彩屏对SOC 的处理能力有不同要求，具体的要求在软件部分有说明。
• 外围模块
音频接口，LCD 接口。即LED 显示墙的基本需求。网络接口。百兆甚至千兆网口可以有效保证显示内容更新的高效性。USB 接口。便于系统升级，以及扩展基于USB 各种外设。SD 卡/TF 卡支持。便于系统升级以及内容的本地更新。
此外，异步卡一般和LED 显示墙一起放置于室外，所以需要可工作在宽温度范围的工业级芯片。
2.2 软件部分
软件部分主要由操作系统和应用软件两大部分组成。
2.2.1 操作系统
在异步控制卡行业中，主流系统选择了Linux。
2.2.2 应用软件
应用软件主要包含三个部分：
• 多媒体部分。
用于对音视频码流的解码。
全彩屏主要分为高端和中低端两个档次：
高端，视频分辨率以及显示分辨率要求在720p 分辨率以上。中低端，视频分辨率以及显示分辨率在640x480 以内。
由于LED 墙一般显示物理面积大，而且亮度高，所以对视频流的帧率要求较高，要求在每秒25 帧以上。因此，对于高端产品，一般需带有视频硬解码模块的主芯片，其价格一般较高;对于低端产品，使用软解码可实现，所以需要运算性能较强的主芯片，成本优势较好。
• UI 部分。
用于显示字幕，图片等，并处理UI 元素和视频层的叠加。叠加部分。由于涉及到透明度，尺寸变换等，运算需求也很大，所以需要主芯片具有相关的硬件加速模块。
• 远程控制部分。
该部分主要实现上位机对各控制卡的远程控制，内容更新等功能。该部分一般通过网络应用层实现，各控制厂家有自己的协议。
3 AM335x 的解决方案
AM335x 是TI 新近推出的基于ARM Cortex-A8 的SOC，外设丰富，主要针对工业应用领域。针对异步控制卡应用，TI 也提供了基于Linux 的解决方案。下面将从硬件和软件两方面分别介绍该方案。
3.1 硬件方案
AM335x 具有一个强劲的核心Cortex-A8，该核的运算能力可达2.0DMIPS/MHz, 而且AM335x的主频可到1GHz，即运算总的能力可达2000 DMIPS，可流畅解码640x480 的MPEG4 视频流，而且有足够的运算余量绘制各种UI。
此外，AM335x 还有一个3D 图形加速核，SGX530，可支持OpenGL ES2.0。TI 在OpenGL ES2.0 之上提供了相应的软件方案，将SGX530 用于视频帧的尺寸缩放以及实现对UI 层和视频层的透明叠加的加速，后面软件部分会详细介绍该方案。