一种基于FPGA的LED景观灯控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的LED景观灯控制系统，其特征是，包括SDRAM内存、SD卡模块、触摸屏、FPGA模块、以太网模块，PC上位机和驱动芯片，以太网模块设有RJ45接口，用于连接PC上位机，所述FPGA模块包括嵌入式处理器和通过Avalon总线与嵌入式处理器电连接的SDRAM控制模块、SD卡控制模块、触摸屏控制模块、SPI总线模块、自适应波特率串口模块、协议发送器，所述FPGA模块分别与SDRAM内存、SD卡模块、触摸屏和以太网模块驱动芯片电连接，驱动芯片的输出端连接LED灯具。这种控制系统的功能扩展方便、通用性强，适用于多通道且控制响应及时，能够满足高速度、大规模、全色彩,可远程下载控制等应用要求，具有节约成本、实时性好、易于维护升级等特点。

A LED landscape lamp control system based on FPGA

The invention discloses a LED landscape lamp control system based on FPGA, which is characterized in that the SDRAM memory module, touch screen, SD card, FPGA module, Ethernet module, PC host computer and driver chip, Ethernet module with RJ45 interface, used to connect the PC PC, the FPGA module includes embedded processor and control module through Avalon, the electric bus is connected with the embedded processor SDRAM SD card control module, touch screen control module, SPI bus module, serial port module, baud rate adaptive protocol transmitter, the FPGA module is respectively connected with the SDRAM memory module, touch screen, SD card and Ethernet module driver, output driver connected LED lamps. The control system functions easy expansion, strong versatility, is suitable for multi-channel control and timely response, which can satisfy the requirement of high speed, large scale, full color, may require remote control and other applications, it is cost saving, good real-time and easy to maintain and upgrade.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的LED景观灯控制系统
本专利技术属于灯光照明、LED显示屏控制技术，具体是一种基于FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列，简称FPGA）的LED景观灯控制系统。
技术介绍
当前市场上存在很多各种各样的LED灯光控制系统，这些控制系统通常是针对于固定的功能或者针对于客户的需求而定做的，所以对于大多数的控制器很难做到通用；现有LED灯光控制系统输出变化信号速度低,LED灯光链路的数量,色阶灰度,单位时间变化的帧数都比较小,满足不了大规模、全色彩的要求；现有LED灯光控制系统不易构建大型系统，随着景观灯控制系统规模的加大,系统需要配备的控制芯片将增多,成本增高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于FPGA的LED景观灯控制系统。这种控制系统的功能扩展方便、通用性强，适用于多通道且控制响应及时，能够满足高速度、大规模、全色彩,可远程下载控制等应用要求，具有节约成本、实时性好、易于维护升级等特点。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于FPGA的LED景观灯控制系统，包括SDRAM内存，所述SDRAM内存用来暂存PC上位机6发过来的光效文件及处理过程中的临时数据；SD卡模块，所述SD卡模块用于存储光效文件，当系统启动时默认从SD卡中读取光效文件；触摸屏，所述触摸屏用于对控制系统的现场控制调节，如菜单的选择、网络设置、演示效果文件的切换和数据包间的刷新率的调节等，采用触摸屏主要是为了提供一个友好的操作界面，用户能够通过界面看到当前演示的是哪个光效文件和光效文件基本信息，以及当前演示文件的刷新率等信息；FPGA模块，所述的FPGA模块包括嵌入式处理器和通过Avalon总线与嵌入式处理器连接的SDRAM控制模块、SD卡控制模块、触摸屏控制模块、SPI总线模块、自适应波特率串口模块、协议发送器，嵌入式处理器通过Avalon总线对SDRAM控制模块、SD卡控制模块、触摸屏控制模块、SPI总线模块、自适应波特率串口模块、协议发送器进行读写操作；以太网模块，所述以太网模块用于PC上位机和FPGA模块间传送光效数据，以太网模块设有RJ45接口，用于连接PC上位机；PC上位机，所述PC上位机用于对整个控制系统的控制操作，PC上位机可通过以太网模块向SPI总线模块发送光效数据，也可通过自适应波特率串口模块与FPGA模块通信，波特率可以在1800bps—3Mbps之间任意设定；驱动芯片，所述驱动芯片用于驱动LED灯具发出不同彩光；所述FPGA模块分别与SDRAM内存、SD卡模块、触摸屏、以太网模块和驱动芯片电连接，驱动芯片的输出端连接LED灯具。所述触摸屏为lcd触摸屏，lcd触摸屏显示清晰，方便操作。所述嵌入式处理器为NiosII嵌入式处理器。所述协议发送器为DMX512协议发送器。所述协议发送器为至少2个。所述以太网模块为W5500芯片。所述驱动芯片为DMX512PF芯片。所述驱动芯片7为至少2个。所述LED灯具8为至少2个。当系统上电以后,首先进行FPGA模块的配置,然后FPGA模块完成对触摸屏、SD卡模块、以太网模块的初始化工作，进入主菜单界面，等待后续操作；SD卡控制模块从SD卡模块读取配置文件，如果需要更改控制系统的工作模式，可以通过修改SD卡内的配置文件，还可以通过触摸屏的菜单选项，方便得进行控制系统菜单的选择、网络设置、演示效果文件的切换和数据包间的刷新率的调节；配置完成后，FPGA模块根据设置的两种模式工作，如果为本地模式，则从SD卡读取光效文件；若为远程模式，则FPGA模块接收PC上位机通过以太网模块或者自适应波特率串口模块发过来的景观光效数据，缓存在SDRAM内存中，此时，通过点击触摸屏的开始播放按钮，缓存的光效信息转化为满足驱动芯片协议的信号发送给下游的链路的LED驱动芯片,驱动芯片会自动的截取三个字节的数据，剩余的数据接着往后传输，而驱动芯片截取的三个数据则被解析为三个输出管脚对应级别的电流大小，从而得到三个通道不同的电流值，全彩LED灯具也呈现出对应的混合颜色。这种控制系统的功能扩展方便、通用性强，适用于多通道且控制响应及时，能够满足高速度、大规模、全色彩,可远程下载控制等应用要求，具有节约成本、实时性好、易于维护升级等特点。附图说明图1为实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步的阐述，但不是对本专利技术的限定。实施例：参照图1，一种基于FPGA的LED景观灯控制系统，包括SDRAM内存1，所述SDRAM内存1用来暂存上位机发过来的光效文件及处理过程中的临时数据；SD卡模块2，所述SD卡模块2用于存储光效文件，当系统启动时默认从SD卡中读取光效文件；触摸屏3，所述触摸屏用于对控制系统的现场控制调节，如菜单的选择、网络设置、演示效果文件的切换和数据包间的刷新率的调节等，采用触摸屏3主要是为了提供一个友好的操作界面，用户能够通过界面看到当前演示的是哪个效果文件和效果文件基本信息，以及当前演示文件的刷新率等信息；FPGA模块4，所述FPGA模块4包括嵌入式处理器9和通过Avalon总线与嵌入式处理器9电连接的SDRAM控制模块10、SD卡控制模块11、触摸屏控制模块12、SPI总线模块13、自适应波特率串口模块14、协议发送器15，嵌入式处理器9通过Avalon总线对SDRAM控制模块10、SD卡控制模块11、触摸屏控制模块12、SPI总线模块13、自适应波特率串口模块14、协议发送器15进行读写操作；以太网模块5，所述以太网模块5用于PC上位机6和FPGA模块4间传送光效数据，以太网模块5设有RJ45接口，用于连接PC上位机6；PC上位机6，所述PC上位机6用于对整个控制系统的控制操作，PC上位机6可通过以太网模块5向SPI总线模块13发送光效数据，也可通过自适应波特率串口模块14与FPGA模块4通信，波特率可以在1800bps—3Mbps之间任意设定；驱动芯片7，所述驱动芯片7用于驱动LED灯具8发出不同彩光；所述FPGA模块4分别与SDRAM内存1、SD卡模块2、触摸屏3和以太网模块5驱动芯片7电连接，驱动芯片7的输出端连接LED灯具8。所述触摸屏3为lcd触摸屏，lcd触摸屏显示清晰，方便操作。所述FPGA模块4本例为EP4CE10F17C8所述嵌入式处理器9为NiosII嵌入式处理器。所述协议发送器15为DMX512协议发送器。所述协议发送器15为至少2个，本例为8个。所述以太网模块5为W5500芯片。所述驱动芯片7为DMX512PF芯片。所述驱动芯片7为至少2个。本例LED灯具8为至少2个。当系统上电以后,首先进行FPGA模块4的配置,然后FPGA模块4完成对对触摸屏3、SD卡模块2、以太网模块5的初始化工作，进入主菜单界面，等待后续操作；SD卡控制模块11从SD卡模块2读取配置文件，如果需要更改控制系统的工作模式，可以通过修改SD卡内的配置文件，还可以通过触摸屏3的菜单选项，方便得进行控制系统菜单的选择、网络设置、演示效果文件的切换和数据包间的刷新率的调节；配置完成后，FPGA模块4根据设置的两种模式工作，如果为本地模式，则从SD卡读取光效文件；若为远程模式，则FPGA模块4接收P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的LED景观灯控制系统，其特征是，包括SDRAM内存，所述SDRAM内存用来暂存上位机发过来的光效文件及处理过程中的临时数据；SD卡模块，所述SD卡模块用于存储光效文件，当系统启动时默认从 SD卡中读取光效文件；触摸屏，所述触摸屏用于对控制系统的现场控制调节；FPGA模块，所述FPGA模块包括嵌入式处理器和通过Avalon总线与嵌入式处理器电连接的SDRAM控制模块、SD卡控制模块、触摸屏控制模块、SPI总线模块、自适应波特率串口模块、协议发送器；以太网模块，所述以太网模块用于PC上位机和FPGA模块间传送光效数据，以太网模块设有RJ45接口，用于连接PC上位机；PC上位机，所述PC上位机用于对整个控制系统的控制操作；驱动芯片，所述驱动芯片用于驱动LED灯具发出不同彩光；所述FPGA模块分别与SDRAM内存、SD卡模块、触摸屏和以太网模块驱动芯片电连接，驱动芯片的输出端连接LED灯具。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的LED景观灯控制系统，其特征是，包括SDRAM内存，所述SDRAM内存用来暂存上位机发过来的光效文件及处理过程中的临时数据；SD卡模块，所述SD卡模块用于存储光效文件，当系统启动时默认从SD卡中读取光效文件；触摸屏，所述触摸屏用于对控制系统的现场控制调节；FPGA模块，所述FPGA模块包括嵌入式处理器和通过Avalon总线与嵌入式处理器电连接的SDRAM控制模块、SD卡控制模块、触摸屏控制模块、SPI总线模块、自适应波特率串口模块、协议发送器；以太网模块，所述以太网模块用于PC上位机和FPGA模块间传送光效数据，以太网模块设有RJ45接口，用于连接PC上位机；PC上位机，所述PC上位机用于对整个控制系统的控制操作；驱动芯片，所述驱动芯片用于驱动LED灯具发出不同彩光；所述FPGA模块分别与SDRAM内存、SD卡模块、触摸屏和以太网模块驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱天顺，田丹兰，黄植功，徐航，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西,45