嵌入式多媒体ＬＥＤ显示屏控制系统技术方案

本发明专利技术涉及嵌入式多媒体ＬＥＤ显示屏控制系统，包括单板硬件电路，该电路包括程序存储器、应用数据存储器、高速内存、中央处理器、安全加密保护模块、超大规模可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）集成电路、高速上屏时序隔离驱动模块、大容量高速显存、高保真立体音频流输出模块、网络驱动接口、ＵＳＢ扩展接口、串口驱动接口、时钟日历管理模块、高级电源管理模块。本发明专利技术运用成熟先进的３２位ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｎ　Ｃｈｉｐ，片上系统）高速处理器，百万门可编程的超大规模集成电路ＦＰＧＡ作ＬＥＤ显示扫描时序信号发生器，软件方面运用源码开放的Ｌｉｎｕｘ实时多任务操作系统，集电子、软件、存储、通讯、图形图像、音视频解码等多种技术含量于一身，为ＬＥＤ显示系统带来了质的飞跃。

Embedded multimedia LED display control system

The invention relates to an embedded multimedia LED display control system, including hardware circuit, the circuit includes a program memory, data memory, application of high speed memory, CPU, security encryption module, large scale programmable logic gate array (FPGA) integrated circuit, high speed screen timing isolation driving module, large capacity and high speed memory and high fidelity stereo audio output module, network driver interface, USB interface, serial port driver interface, calendar clock management module, power management module. The invention uses 32 bit SOC (advanced System On Chip system on chip, high speed processor), million gate programmable VLSI FPGA LED scan timing signal generator software using Linux real-time multi task operating system open source, set of electronics, software, storage, communication, graphics, audio and video decoding and other technical content in a LED display system to bring a qualitative leap.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED显示屏控制技术，特别是涉及一种嵌入式多媒体LED显 示屏控制系统。
技术介绍
LED:半导体发光二极管，广泛运用于诸多电器的工作状态指示，发出的 光主要有红、绿、蓝、黄、白色；LED单元板用LED组成的固定大小的点 阵模块，通常宽高分别由8X8、 16X8、 16X16、 32X32、 64X32等象素模块 构成，可以适应任意屏体的尺寸；有单色、双色和全彩屏之分；LED显示屏 用LED单元板拼接成需要显示的尺寸，来显示各种文字、图片、视频等信息， 区别于LCD (液晶)或CRT(显像管)电视的突出特点是能够显示的尺寸大，亮 度高，通常用于各种公共场所的信息指示；LED显示屏控制系统LED显示屏 中的核心控制部件，用于控制LED灯的亮暗程度，运用红绿蓝三基色定理可以 让LED屏显示出绚丽的图像，控制系统还要完成与有无线设备的通讯，节目的 存储与解码播放等功能。LED显示屏作为重要的公共信息显示设备，在交通系统、广告领域、舞台 演出背景、亮化工程、大型自动化生产流水线等场合都得到了越来越多的广泛 应用。随着现代化社会的不断进步，政府政策的大力支持，各地投入数百亿元打 造光谷产业基地，越来越多的资金、技术、人才投入了 LED显示屏这个如 火如荼的新兴行业，历经数年的发展，上下游产业链已经形成，我国的LED显 示技术达到了国际先进水平，出口势头十分强劲。作为显示屏的核心控制部件LED显示屏控制系统逐渐从该行业细分出 来，出现了百花齐放、竞相争艳的产品，其驱动显示屏的方式也千差万别。沿用至今，依赖计算机显卡取数来显示的同步型控制系统结构原理简 单，表现的媒体内容灵活，显示功能扩展相对较方便，不依赖于硬件平台，但5在成本上己经成了尖锐的问题，计算机长年无人值守、易受病毒攻击、工作环 境恶劣造成的先天不稳定性，也使维护成本增加，且布线施工麻烦，人们使用 此款控制系统的意愿在不断降低，但还没能找到完全替代的产品。LED显示屏在很多场合用来显示少量文字信息，通常屏体的空间很小，计 算机在成本、体积方面不适合，出现了低成本用8位单片机控制的微型异步 控制系统的产品，弥补了计算机方面的部分空白。但随着LED显示屏的总体 成本快速下降，要求能显示与计算机类似的绚丽图片、动画、视频等媒体文件， 这种很低成本简单的控制系统在运行速度、内存容量、存储容量、通信接口等 方面显得越来越力不从心。不断放大的市场空白，要求低成本、小体积、高性能的替换方案首先是要 能有与计算机相媲美的能够解码播放所有媒体能力的高速处理芯片；需要强 大、高速的联网控制能力；其次需要很强的软件支撑，需要运用实时多任务操作系统、文件系统管理、通讯、解码等功能；为显示绚丽画面，还必须有对超大规模集成电路自行设计能力。此项技术密集型LED显示屏控制系统产品， 需要专业人员的多年从业经验，还需要综合的各科技能，开发团队难以形成， 因技术壁垒太多导致多数研发未取得成功，在市场中凤毛麟角，而其需求还在 与日俱增。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种嵌 入式多媒体LED显示屏控制系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现嵌入式多媒体LED显示屏控制 系统，其特征在于，包括单板硬件电路，该电路包括程序存储器，用于存储核心数据；应用数据存储器，用于存储用户数据；高速内存，用于动态存储程序运行数据；中央处理器，其内部集成有包括网络、串口、 USB口的电路模块； 安全加密保护模块，用于防止抄板和防止系统静态时烧毁LED显示屏； 超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路，用于产生LED显示屏显示的时序驱动控制信号，并产生图象的灰度、完成颜色伽玛矫正，及音频时钟的分频;高速上屏时序隔离驱动模块，用于提供外接LED显示屏接口需要的信号电压， 并将本系统与外部隔离开来，起到保护作用；大容量高速显存，用于存储显示的帧信息；高保真立体音频流输出模块，用于输出各种需要的声音；网络驱动接口，用于接入标准的局域网，可与计算机通讯或访问互联网的资源， 完成LED显示屏参数的设置、测试，节目的下载等功能；USB扩展接口，用于连接接大容量优盘，便于储存容量扩展、节目维护和程 序升级；串口驱动接口，用于连接各种串口通讯设备； 时钟日历管理模块，用于自动维护日期时间；高级电源管理模块，用于提供系统需要的各种电压，提供过流保护； 所述的程序存储器、应用数据存储器、高速内存和超大规模可编程逻辑门阵列 (FPGA)集成电路均通过总线与中央处理器相互连接，所述的中央处理器、超大 规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路、高速上屏时序隔离驱动模块依次连接， 所述的安全加密保护模块连接于中央处理器与超大规模可编程逻辑门阵列 (FPGA)集成电路之间，所述的大容量高速显存与超大规模可编程逻辑门阵列 (FPGA)集成电路相互连接，所述的高保真立体音频流输出模块、网络驱动接口、 USB扩展接口、串口驱动接口、时钟日历管理模块和高级电源管理模块均与中央 处理器相互连接。还包括运行于上述的单板硬件电路上的Linux操作系统，该操作系统具有实时 多任务调度器、文件系统管理器，以及用于单板硬件电路各种驱动。所述的驱动包括显示驱动、网络驱动、USB驱动、串口驱动、时钟驱动、存 储驱动、音频驱动、通用IO扩展驱动、FPGA时序加载管理驱动。所述的Linux操作系统上运行有应用程序，该应用程序包括用户网络接口交互程序，用于为用户提供系统参数设置、屏体测试、节目下载 等功能；用户优盘接口升级维护程序，用于为用户提供优盘接入的方案，自动检测优盘 的插入与拔出，可以更新系统内的运行程序、节目、扩展存储等功能；软件安全、加密管理程序，用于保护软件不被盗版、反向编译等； 屏幕多区域链表管理程序，用于将LED显示屏分成多个互不相关的多个区域 来播放不同的节目，可以动态地建立区域，并分层显示；节目文件更新管理程序，用于高效地提供节目文件地更新； 屏幕参数配置程序，用于兼容LED显示屏各种接口及走线方式； 节目列表播放解析程序，用于将计算机中编辑好的节目按要求播放出来； 用户实时插播数据解析程序，用于为用户提供可定制的实时显示内容，可以单 图片、闪烁区域及列表文件的播放；文字解码程序，用于为系统提供多种文字显示的方案； 图片解码程序，用于为系统显示多种主流的图片格式； 图像特技播放显示程序，用于提供多种图像的显示方式； 视频解码程序，用于对多种视频格式进行高效解码； 时钟显示程序，用于提供灵活的时钟区显示方案； 测屏显示程序，用于提供屏体各种参数测试； 音频解码程序，用于提供音乐播放的功能。 所述的中央处理器采用高速32位ARM9架构的片上系统芯片。 与现有技术相比，本专利技术运用成熟先进的32位SOC(System On Chip,片上系统) 高速处理器，百万门可编程的超大规模集成电路FPGA作LED显示扫描时序信号 发生器，软件方面运用源码开放的Linux实时多任务操作系统，集电子、软件、存 储、通讯、图形图像、音视频解码等多种技术含量于一身，为LED显示系统带来 了质的飞跃；本专利技术是个小巧的单板系统，可以部分取代与计算机相连的同步系统，在 稳定性方面更胜一筹；在不失功能与性能前本文档来自技高网...

【技术保护点】
嵌入式多媒体ＬＥＤ显示屏控制系统，其特征在于，包括单板硬件电路，该电路包括：　程序存储器，用于存储核心数据；　应用数据存储器，用于存储用户数据；　高速内存，用于动态存储程序运行数据；　中央处理器，其内部集成有包括网络、串口、ＵＳＢ口的电路模块；　安全加密保护模块，用于防止抄板和防止系统静态时烧毁ＬＥＤ显示屏；　超大规模可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）集成电路，用于产生ＬＥＤ显示屏显示的时序驱动控制信号，并产生图象的灰度、完成颜色伽玛矫正，及音频时钟的分频；　高速上屏时序隔离驱动模块，用于提供外接ＬＥＤ显示屏接口需要的信号电压，并将本系统与外部隔离开来，起到保护作用；　大容量高速显存，用于存储显示的帧信息；　高保真立体音频流输出模块，用于输出各种需要的声音；网络驱动接口，用于接入标准的局域网，可与计算机通讯或访问互联网的资源，完成ＬＥＤ显示屏参数的设置、测试，节目的下载等功能；　ＵＳＢ扩展接口，用于连接接大容量优盘，便于储存容量扩展、节目维护和程序升级；　串口驱动接口，用于连接各种串口通讯设备；　时钟日历管理模块，用于自动维护日期时间；　高级电源管理模块，用于提供系统需要的各种电压，提供过流保护；　所述的程序存储器、应用数据存储器、高速内存和超大规模可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）集成电路均通过总线与中央处理器相互连接，所述的中央处理器、超大规模可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）集成电路、高速上屏时序隔离驱动模块依次连接，所述的安全加密保护模块连接于中央处理器与超大规模可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）集成电路之间，所述的大容量高速显存与超大规模可编程逻辑门阵列（ＦＰＧＡ）集成电路相互连接，所述的高保真立体音频流输出模块、网络驱动接口、ＵＳＢ扩展接口、串口驱动接口、时钟日历管理模块和高级电源管理模块均与中央处理器相互连接。...

【技术特征摘要】
1. 嵌入式多媒体LED显示屏控制系统，其特征在于，包括单板硬件电路，该电路包括程序存储器，用于存储核心数据；应用数据存储器，用于存储用户数据；高速内存，用于动态存储程序运行数据；中央处理器，其内部集成有包括网络、串口、USB口的电路模块；安全加密保护模块，用于防止抄板和防止系统静态时烧毁LED显示屏；超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路，用于产生LED显示屏显示的时序驱动控制信号，并产生图象的灰度、完成颜色伽玛矫正，及音频时钟的分频；高速上屏时序隔离驱动模块，用于提供外接LED显示屏接口需要的信号电压，并将本系统与外部隔离开来，起到保护作用；大容量高速显存，用于存储显示的帧信息；高保真立体音频流输出模块，用于输出各种需要的声音；网络驱动接口，用于接入标准的局域网，可与计算机通讯或访问互联网的资源，完成LED显示屏参数的设置、测试，节目的下载等功能；USB扩展接口，用于连接接大容量优盘，便于储存容量扩展、节目维护和程序升级；串口驱动接口，用于连接各种串口通讯设备；时钟日历管理模块，用于自动维护日期时间；高级电源管理模块，用于提供系统需要的各种电压，提供过流保护；所述的程序存储器、应用数据存储器、高速内存和超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路均通过总线与中央处理器相互连接，所述的中央处理器、超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路、高速上屏时序隔离驱动模块依次连接，所述的安全加密保护模块连接于中央处理器与超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路之间，所述的大容量高速显存与超大规模可编程逻辑门阵列(FPGA)集成电路相互连接，所述的高保真立体音频流输出模块、网络驱动接口、USB扩展接口、串口驱动接口、时钟日历管理模块和高级电源管理模块均与中央处理器相互连接。2. 根据权利要求1所述的嵌入式多媒体LED显示屏控制系统，其特征在于， 还包括运行于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张纲，付翼翔，徐荣生，叶英勇，
申请(专利权)人：上海熙讯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]