基于ARM处理器的显示屏控制器的设计

1 引言

LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕,主要应用在公众场合的信息发布。它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点。本文提出了一款基于32位高性能ARM处理器和μC/OS-II的显示屏控制器的设计方案。它充分利用了μC /OS-II高效的多任务管理功能和ARM处理器强大的运算能力,实现了单屏幕多窗口的任意位置显示,使得屏幕显示内容变得更加丰富,显示方式变得更加灵活。从而使得控制器同步化。

2 控制器硬件总体结构设计

本控制器的硬件结构框图如图1所示。数据处理模块由MCU,一片SRAM和一片FLASH存储器组成。MCU选用基于32位ARM内核的 LPC2214处理器,它有着丰富的外围接口资源和强大的运算能力,是整个控制器的核心。SRAM作为MCU进行特技处理时的缓存使用。FLASH存储器用于存储显示的点阵信息和一些必要的参数。扫描控制模块由CPLD和显存组成。显存为一片SRAM,它用于保存当前正在显示的一帧数据。通信模块包括以太网模块和串口通信模块,可以实现PC与控制器的RS232、RS485以及工业以太网通信。

图1 控制器的硬件结构框图

3 控制器硬件详细设计

1、RTC电路。LPC2214内部集成了RTC功能模块,但由于其时钟源为VPB时钟,故其不能在芯片断电时使用,故其不适合由电池供电的系统。故我们在这里采用了外置的RTC芯片--HOLTEK公司生产的低功耗串行实时时钟芯片HT1381。HT1381采用串行传输方式与微处理器接口,只需三根引线就可以实现微处理器对HT1381访问控制。RTC部分电路原理图如图2所示,图中,C1、C2、G1及X1和X2内部的振荡器组成了 HT1381的时钟发生电路。D1、D2、D3以及3V的可充电电池,＋3.3V的电源组成了HT1381的供电电路。系统采用外部供电时,D3、D2 导通,D1截止,外部电源一方面向芯片供电,另一方面对充电电池进行充电。当系统电源停止供电时,D3截止,D1导通,芯片由电池来供电。

图2 RTC电路

2、温度传感器电路。DS18B20是单总线数字温度传感器。DS18B20采用3脚封装,从DS18B20读出或写入数据仅需要一根I/O线。并且以串行通信的方式与微控制器进行数据通信。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等集成在一个很小的电路芯片上,传感器直接输出的就是温度信号的数字值。信号传输采用两芯(或三芯)电缆构成的单总线结构。一条单总线电缆上可以挂接若干个数字温度传感器,每个传感器有一个唯一的地址编码。微控制器通过对器件的寻址,就可以读取某一个传感器的温度值,从而简化了信号采集系统的电路结构。采集端口的连接线减少了50倍,既节省了造价,又给现场施工带来极大的方便。