LED顯示屏控制系統(tǒng)，簡稱LED控制系統(tǒng)，是專門為滿足用戶需求而設計的，用于確保LED大屏幕能夠準確顯示內容的系統(tǒng)。根據聯網方式，該系統(tǒng)可分為兩大類：聯網版和單機版。聯網版，亦被稱為LED信息發(fā)布控制系統(tǒng)，它能夠通過云端系統(tǒng)實現對多個LED終端的集中控制。而單機版，又常被稱作LED顯示屏控制器或LED顯示屏控制卡，它是LED顯示屏的核心組件。其主要功能是將外部視頻輸入信號或板載多媒體文件轉換為LED大屏幕能夠理解的數字信號，進而驅動LED屏幕的點亮。這種轉換功能類似于家用PC中的顯卡，但二者最大的區(qū)別在于，家用PC的顯示器通常是CRT或LCD屏幕，而在此系統(tǒng)中，顯示器則是巨大的LED屏幕。此外，該系統(tǒng)還可根據信號接入方式進一步細分為同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)。

只要在現在的市場上走一圈就會發(fā)現，大部分的中小規(guī)模 LED顯示系統(tǒng)，采用的是傳統(tǒng)的單片機作為主控芯片。但是內部資源較少、運行速度較慢的單片機，很難滿足LED大屏幕的顯示屏，因為系統(tǒng)要求數據傳輸量大，掃描速度要快。以FPGA作為控制器，一方面，FPGA采用軟件編程實現硬件功能，可以有效提高運行速度;另一方面，它的引腳資源豐富，可擴展性強。因此，用單片FPGA和簡單的外圍電路就可以實現大屏幕LED顯示屏的控制，具有集成度高、穩(wěn)定性好、設計靈活和效率高等優(yōu)點。LED大屏幕顯示系統(tǒng)由上位機(PC機)、單片機系統(tǒng)、FPGA控制器、LED顯示屏的行列驅動電路等模塊組成，如圖1所示。上位機負責漢字、字符等數據的采集與發(fā)送。單片機系統(tǒng)與上位機之間以異步串行通信工作方式，通過串行端口從上位機獲得已完成格式轉換的待顯示的圖形點陣數據，并將其存入EEPROM存儲器。之后通過FPGA控制器，將存儲器的顯示數據還原到LED顯示屏。掃描控制電路采用可編程邏輯芯片Cyclone EP1C6，利用VHDL語言編程實現，采用1/16掃描方式，刷新頻率在60 Hz以上。本文著重介紹256×1024的單色圖文顯示屏的FPGA控制模塊。

對大屏幕LED顯示屏來說，列顯示數據通常采用的是串行傳輸方式，行采用1/16的掃描方式。為16×32點陣屏單元模塊的基本結構，列驅動電路采用4個74HC595級聯而成。在移位脈沖SRCLK的作用下，串行數據從74HC595的數據端口SER一位一位地輸入，當一行的所有32列數據傳送完后，輸出鎖存信號RCLK并選通行信號Y0，則第1行的各列數據就可按要求顯示。按同樣的方法顯示其余各行，當16行數據掃描一遍(即完成一個周期)后，再從第1行開始下一個周期的掃描。只要掃描的周期小于20 ms，顯示屏就不閃爍。

256×1024大屏幕顯示屏由16×32個的16×32點陣屏級聯而成。為了縮短控制系統(tǒng)到屏體的信號傳輸時間，將顯示數據分為16個區(qū)，每個區(qū)由16×1024點陣組成，每行數據為1024/8=128字節(jié)，顯示屏的像素信號由LED顯示屏的右側向左側傳輸移位，把16個分區(qū)的數據存在同一塊存儲器。一屏的顯示數據為32 KB，要準確讀出16個分區(qū)的數據，其存儲器的讀地址由16位組成，由于數據只有32 KB，因此最高可置為0。其余15位地址從高到低依次為：行地址(4位)、列地址(7位)、分區(qū)地址(4位)。4位分區(qū)地址的譯碼信號(Y0～Y15)作為鎖存器的鎖存脈沖，在16個讀地址發(fā)生周期內，依次將第1～16分區(qū)的第1字節(jié)數據鎖存到相應的鎖存器，然后在移位鎖存信號上升沿將該16字節(jié)數據同時鎖存入16個8位并轉串移位寄存器組中。在下一個16個讀地址發(fā)生時鐘周期，一方面，并轉串移位寄存器將8位數據移位串行輸出，移位時鐘為讀地址發(fā)生時鐘的二分頻;另一方面，依次將16個分區(qū)的第2字節(jié)數據讀出并鎖入相應的鎖存器，按照這種規(guī)律將所有分區(qū)的第一行數據依次全部讀出后，在數據有效脈沖信號的上升沿將所有串行移位數據輸出，驅動LED顯示。接下來，移位輸出第2行的數據，在此期間第1行保持顯示;第2行全部移入后，驅動第2行顯示，同時移入第3行……按照這種各分區(qū)分行掃描的方式完成整個LED大屏幕的掃描顯示。

LED大屏幕控制系統(tǒng) 是用于控制LED顯示屏顯示內容的核心系統(tǒng)，主要功能是將視頻信號或多媒體文件轉換為顯示屏可識別的數字信號，實現文字、圖形、視頻等內容的實時顯示。 ?根據聯網方式可分為? 聯網版 ?( 信息發(fā)布控制系統(tǒng) )和? 單機版 ?( 控制卡 )：聯網版?：通過云端系統(tǒng)集中控制多個終端，支持遠程實時更新內容，適用于大型網絡化部署場景。 ?12?單機版?：作為顯示屏核心部件，直接將輸入信號轉換為顯示數據，需配合電腦或獨立存儲設備使用，常見于固定內容展示場景。 ?13功能特點

?信號轉換?：將視頻/圖片/文字等多媒體內容轉換為LED屏幕可識別的數字信號。 ?13?脫機/同步控制?：支持脫機運行(異步控制)或實時同步電腦內容(同步控制)，滿足廣告、交通誘導等場景需求。 ?23?遠程管理?：部分系統(tǒng)支持通過3G/GPRS遠程更新內容，降低維護成本。 ?24應用場景，廣泛應用于戶外廣告、交通指引、商超展示、車載屏幕等領域，部分高端系統(tǒng)還支持智能參數調節(jié)和動畫播放功能。

LED全彩屏控制系統(tǒng)是LED顯示屏的核心組件，主要用于接收并處理視頻信號，生成顯示屏可識別的數據和時序。該系統(tǒng)廣泛應用于戶外廣告、交通誘導、商超展示等場景 [1]。系統(tǒng)分為異步與同步兩類：異步控制系統(tǒng)支持脫機運行，可通過3G/GPRS遠程控制，適用于廣告發(fā)布及交通信息引導;同步系統(tǒng)需連接電腦實時傳輸數據，適用于動態(tài)內容顯示。核心控制卡包含A型(支持3G無線群控)、M型(全彩/圖文顯示)、G型(多協議兼容)等類型，具備網絡、串口、U盤等多種接口，支持多窗口編輯、動畫播放及智能參數設置，灰度等級最高達4096級。LED全彩屏控制系統(tǒng)是led顯示屏的核心組成部分，主要負責責接收來自計算機串行口或DVI接口的畫面及視頻顯示信息，置入幀存儲器，按分區(qū)驅動方式生成LED顯示屏所能識別的串行顯示數據和掃描控制時序。該系統(tǒng)可以支持各類單色，雙色和全彩LED顯示屏顯示，支持多區(qū)域，多顯示對象、多種特技，邊框效果顯示，并支持Windows的TureType字庫、硬件智能設置、顯示屏實時監(jiān)控等多項創(chuàng)新功能。

LED顯示屏異步控制系統(tǒng)又稱LED顯示屏脫機控制系統(tǒng)或脫機卡，支持3G和GPRS以及串口網口等通訊功能，該系統(tǒng)通過異步技術有效的解決了同步系統(tǒng)無法進行集群管理、無法進行遠程控制的技術薄弱環(huán)節(jié)。解決了廣告LED行業(yè)前幾年的發(fā)展困惑問題。簡易的LED顯示屏異步控制系統(tǒng)只可以顯示數字時鐘、文字、特殊字符。而圖文led顯示屏異步控制系統(tǒng)則可以分區(qū)域控制顯示屏幕內容，支持模擬時鐘顯示、倒計時、圖片、表格及動畫顯示，并且具有定時開關機、溫度控制、濕度控制等功能。系統(tǒng)具有操作簡單、價格低廉、使用范圍較為廣泛的優(yōu)點，廣泛應用于戶外廣告，交通誘導，商超，銀行，美容院，醫(yī)院等領域!

LED同步控制系統(tǒng)就是用電腦和LED顯示屏聯接起來工作，靠電腦來存儲資料再通過發(fā)送卡發(fā)送到屏里的控制卡上，離開電腦不行;此系統(tǒng)主要用來實時顯示視頻、圖文、通知等。其主要特點是：實時性、表現力豐富、操作較為復雜、價格高。

LED顯示屏控制系統(tǒng)可以根據不同的標準進行分類。首先，根據聯網方式，該系統(tǒng)可分為聯網版和單機版。聯網版系統(tǒng)，也被稱為LED信息發(fā)布控制系統(tǒng)，它能夠通過云端系統(tǒng)實現對多個LED終端的集中控制，從而實現信息的遠程發(fā)布和實時更新。而單機版系統(tǒng)，通常被稱為LED顯示屏控制器或LED顯示屏控制卡，它是LED顯示屏的核心部件，負責將外部視頻輸入信號或板載多媒體文件轉換為LED大屏幕能夠理解的數字信號。

此外，LED顯示屏控制系統(tǒng)還可以根據信號接入方式進行分類，主要包括同步系統(tǒng)和異步系統(tǒng)。同步系統(tǒng)適用于與外部視頻源同步顯示的場合，能夠實時反映視頻源的內容變化;而異步系統(tǒng)則更側重于獨立顯示，即使在沒有外部視頻源的情況下，也能保持穩(wěn)定的顯示效果。這種靈活的分類方式，使得LED顯示屏控制系統(tǒng)能夠適應不同的應用場景和用戶需求。

圖文顯示屏系統(tǒng)：主要指那些僅用于顯示圖形和文字的LED顯示屏，這類屏幕的LED點陣中的發(fā)光器件只能亮或滅，無法控制亮度，因此不具備灰度等級控制。

圖像顯示屏系統(tǒng)：與圖文屏相對，這類顯示屏具有灰度等級，能夠顯示出更為生動逼真的畫面。其特點是利用有限的灰度等級和顏色調制技術，滿足對顏色和灰度要求不高的圖像顯示需求。

視頻顯示屏系統(tǒng)：基于先進的顯示屏控制系統(tǒng)，這類LED顯示屏能夠接收并顯示清晰的視頻信號，呈現出運動的、全彩色的圖像，畫質細膩、逼真。

二、依據控制方式，顯示屏系統(tǒng)可劃分為兩大類：

通信顯示屏系統(tǒng)：此類顯示屏采用異步控制方式，意味著LED屏體具備存儲及自動播放功能。在PC機上編輯好的文字、無灰度圖片等顯示信息，以及漢字區(qū)位碼、圖片號和控制命令等，可通過串口或網絡接口傳入LED屏控制器?？刂破鲿{用預先存儲的數據信息，將接收的指令轉化為顯示屏所需的點陣數據，進而呈現于屏幕上。此類顯示屏主要用于顯示文字和簡單圖形信息，支持多屏聯網，但一般不具備多級灰度顯示能力，且需要帶CPU的控制器進行信息處理。

實時映射屏系統(tǒng)：這是一種同步顯示屏，其核心功能是實時映射計算機屏幕內容至LED顯示屏上，支持在多媒體卡輔助下顯示Video視頻圖像。通過從主機顯卡的特征口或視霸卡上獲取顯卡處理后的顯示數據，經過適當處理后即可送至LED顯示屏進行呈現。這種方式無需帶CPU的控制器，甚至只需一塊硬件卡即可實現功能。