基于AT91 M42800A设计的LED显示系统

2 工作原理
该系统与上位机的通信由AT91M42800A的USARTO的口与485接口电路完成，上位机仅需将要显示的数据，传送至AT91M42800A即可。开机后，Ar91M42800A初始化，读入启动代码后，将保存在Flash存储器内的程序代码和所要显示的字模数据，重映射到SDRAM中，使得系统的数据存取全部在高速SDRAM中完成。在接收到上位机的数据后，AT91M42800A将要显示的数据，转换成相对应的LED屏显示驱动信号，再加入相应的动态显示效果控制程序(画面左移、上移、开幕、覆盖、闪烁和直显等)后，用SPI口分别输出给行、列驱动电路。同时，若有需要，上位机所传来的数据或图像画面，也可以保存在Flash存储器中。

显示屏采用1／16动态逐次行扫描方式，先将SPIA端口中的24个字节数据依此串行移入对应的24个A6276列驱动电路，并锁存。接着，SPIB端口再将一行行选通信号串行移入行驱动电路，完成一行的LED显示。然后依理，逐次的显示LED屏的各行。

二极管亮灭时间的占空比可用软件进行设定，以选取合适亮度，提高发光二极管的使用寿命。在现场实际安装的LED显示屏，有效显示面积约为4．6 m2，共有288×384=110 592个像素，满帧刷新时间最短可小于8 ms，换帧频率125 Hz以上，比传统的用单片机组成的显示系统提高了10倍以上的帧频，保证了动态显示时的视觉效果。同时，在相同的条件下，还可以使得实际可视像素点增多。

3 软件部分简述
本系统的软件采用μC／0S-II操作系统，使得系统具有强大的多任务管理、定时器管理、中断管理、存储管理等功能，通过对相关寄存器的实时监控，可以大大提高系统的稳定性，这些是以往用单片机和部分DSP处理器所无法实现的。

显示应用程序采用定时器中断方法，通过设置合适的进入中断时间常数，即可以得到高于40 Hz的LED刷新帧频，使人眼得到稳定的动态视觉效果。

画面的实时动态处理，即各种动态显示方式均以子程序形式编写，每种显示方式都是独立的子程序。具体的动态显示方式有：画面左、右移，上、下移，拉幕，覆盖，闪烁，直显等多种方式。

4 本系统的优点
①使用高性能32位RIS架构的ARM微处理器，硬件上克服了传统8／16位单片机在处理能力、系统架构、寻址范围和外围接口能力上的不足；软件上使用实时多任务操作系统，使系统的管理功能强大，可进行实时监控，实现复杂的程序控制，程序的开发和扩展也很方便。和以往单片机组成的类似系统相比，本系统的软件稳定性和可靠性都得到了很大提高。
②该系统省去了传统做法中LED显示部分的总线驱动和译码电路，不像其他一些单片机系统，为提高显示速度而采用多处理器，使用双端口RAM，或是采用将LED屏分为多块的方案。系统使用AT9lM42800A的SPI接口直接实现LED显示逻辑驱动，不仅电路简单，并且简化了软件的相关编程，节省了MCU的GPIO硬件资源。
③AT91M42800A的SPI接口可以采用16位传输方式，配以A6276高速的16位专用LED驱动芯片，使得LED的显示刷屏速度比传统的单片机有了极大提高。

结语
由32位嵌入式RISC微处理器组成的大屏幕LED显示系统，与传统的基于8／16位单片机的LED显示系统相比，在不显著增加系统成本的情况下，性能有了极大提高。而与采用DVI接口方式的显示系统相比，省去了视频处理的相关电路，又具有硬件结构简单、成本低廉等优势。采用本设计方案，可节省单片机的端口资源，有效简化显示屏的电路结构，提高了整个显示系统的可靠性。在单色视频、动画、文字等LED信息显示方面，本系统有一定的应用价值。经过在某大型物流生产线上的长期实际运行，证明其设计方案是成功的。