引言
LED大屏幕显示屏是当今室外平面显示的主流，其控制系统的技术发展也日趋成熟，控制系统按数据传输方式分为两类：同步显示和异步显示。同步显示控制系统即LED显示屏和视频数据源实时保持一致，视频信号实时变化。异步显示控制系统通过USB、通用串行接口、以太网等数据通信方式，更新大屏幕控制系统的视频数据存储区。数据更新由上位机控制，LED显示屏的视频信息变化由视频数据存储区的数据决定。在异步显示系统中，可实现将显示屏分为若干区域，不同的区域对应不同的存储区，数据更新时可以只更新其中的一个或几个窗口。本设计采用嵌入式操作系统μC／OS-II的多线程控制方式，分别控制各个窗口的数据区域，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
采用SOPC技术在FPGA上构建Nios II软核作为LED显示控制系统的处理器，实现32位的嵌入式系统操作。通过基于μC／OS-II的嵌入式操作系统的软件设计，完成对DVI视频显示数据的接收和预处理。扫描电路接收视频数据后进行存储，同时将数据进行再组织并送往扫描屏。
计算机显卡数据通过DVI接口将数据传送给显示屏控制系统的解码电路部分，DVI解码芯片将获得的视频数据解码，得到RGB视频数据和控制信号。控制信号中包含行扫描信号和场扫描信号，显示屏控制系统根据场扫描信号判断采集1帧视频数据是否结束，并将视频数据写入发送系统的数据存储器RAM进行缓存。FPGA从RAM存储器中读取数据，将该数据按照灰度级分为8个区域模块进行重新组织、转换，然后通过移位串行时钟送入LED显示屏进行显示。本系统的数据处理模块、数据存储模块、扫描控制模块3部分均在FPGA上实现。
1．2 软件总体设计
全彩色LED大屏幕数据量大，本设计将显示屏从逻辑上划分为多个窗口，软件部分基于μC／OS-II嵌入式操作系统编程实现。μC／OS-II操作系统的任务调度算法比较先进，在显示系统中，可以将每个窗口的显示操作都交给某个任务来执行，这样可以从很大程度上提高整个系统的运行速度和软件的可靠性。
软件基于Nios II IDE开发完成，应用程序基于μC／OS-II实时操作系统实现。软件主要由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。计算机系统的显卡数据经DVI解码模块解码后得到RGB视频数据。任务1接收RGB视频信息，并对视频信息进行滤波、数据的位组合、数据存储区的重新组合等处理操作。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。利用μC／OS-II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。 |
