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基于ARM和CPLD的LED显示屏设计与实现

作　者: 夏萌
导　师: 刘文波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: ARM处理器 CPLD LED显示系统 USB 文件系统
分类号: TN873
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 253次
引　用: 4次
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内容摘要

随着信息时代高新技术的飞速发展,人们对及时获取并显示各类信息的愿望日益强烈,由此带动了信息传媒的飞速发展,LED显示屏就是信息显示的重要传媒之一。LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的大面积显示屏幕,广泛应用于金融市场、医院、体育场馆、机场、码头、车站、高速公路等公共场所的信息显示和广告宣传。本课题采用基于ARM核的新一代32位嵌入式RISC微处理器组成前级驱动电路,结合CPLD作为协处理器,PC机用于后级管理和控制,并成功地将USB通信加入硬件平台中,成为本课题重要特色部分,为LED显示屏未来的发展提供了良好的前景。本文主要完成以下工作:(1)深入了解大屏幕LED显示系统的结构和工作原理,分析传统LED显示控制器系统的主要不足,提出了本文关于LED显示系统设计的总体方案。(2)设计完成了基于ARM和CPLD的大屏幕LED显示系统的总体设计平台,分析了芯片的结构和使用方法,完成了该系统的原理图和PCB电路板的设计,实现了硬件电路板的制作与调试。(3)重点研究了USB大容量存储设备类规范和FAT32文件系统,分析了USB1.1协议,成功开发了主控制器驱动程序和USB核心驱动程序,使得基于USB通讯的大屏幕LED显示系统具有更好的实际应用价值。(4)开发了基于ARM硬件平台的大屏幕LED显示系统的应用软件,主要包括通信模块、控制模块、显示模块以实现LED显示屏的图文显示,其中基于ARM微处理器控制系统的程序采用ARM汇编语言和C语言编写,在PC机上使用C++Builder开发环境进行了串口通信程序的设计,并通过PCOMM组件来实现数据传输。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-16
  1.1 LED 大屏幕及其应用  12-13
  1.2 LED 大屏幕的发展状况与趋势  13-14
    1.2.1 LED 大屏幕的发展状况  13
    1.2.2 LED 大屏幕的发展趋势  13-14
  1.3 课题意义  14-15
  1.4 本论文的主要研究内容及结构安排  15-16
第二章 LED 显示屏工作原理与系统的总体结构  16-23
  2.1 LED 器件发光工作原理  16
  2.2 LED 器件驱动原理  16-17
  2.3 LED 显示屏的特点  17-18
  2.4 基于ARM 和CPLD 的LED 显示屏系统的总体结构  18-22
    2.4.1 传统大屏幕LED 显示屏的组成  19
    2.4.2 本设计系统的总体结构  19-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 LED 显示屏系统的硬件设计  23-39
  3.1 ARM 和CPLD 芯片介绍  23-26
    3.1.1 ARM 芯片技术介绍  23-25
    3.1.2 CPLD 芯片技术介绍  25-26
  3.2 显示控制电路设计  26-34
    3.2.1 存储器映射  26-27
    3.2.2 串口电路  27-29
    3.2.3 电平转换电路  29-30
    3.2.4 晶振电路  30
    3.2.5 复位电路  30-31
    3.2.6 JTAG 接口电路  31-32
    3.2.7 实时时钟电路  32-33
    3.2.8 LED 显示屏驱动电路  33-34
  3.3 显示驱动电路设计  34-36
    3.3.1 CPLD 选择  34-36
    3.3.2 数据缓冲电路  36
    3.3.3 通信方式选择电路  36
  3.4 电路板设计  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 LED 显示屏系统的软件设计  39-56
  4.1 显示控制软件设计  39-49
    4.1.1 启动程序设计  39-42
    4.1.2 串口通信协议  42-43
    4.1.3 图片存储的数据结构设计  43-45
    4.1.4 显示控制软件设计  45-46
    4.1.5 日历显示软件设计  46-47
    4.1.6 显示效果软件设计  47-49
  4.2 显示驱动软件设计  49-55
    4.2.1 CPLD 内部功能模块  49-53
    4.2.2 LED 显示屏的工作分区  53-54
    4.2.3 总体的仿真结果  54
    4.2.4 软硬件联调及其结果分析  54-55
  4.3 本章小结  55-56
第五章 USB 主机开发  56-81
  5.1 USB 通信协议简介  56-63
    5.1.1 USB 体系结构  56
    5.1.2 USB 数据传输类型  56-59
    5.1.3 USB 设备描述符  59-60
    5.1.4 USB 海量存储协议  60-63
  5.2 USB 主控制器硬件设计  63-65
  5.3 USB 主机软件设计  65-80
    5.3.1 USB 控制器初始化  65-67
    5.3.2 USB 设备枚举软件设计  67-68
    5.3.3 传输方式软件设计  68-72
    5.3.4 文件系统实现  72-80
  5.4 本章小结  80-81
第六章总结与展望  81-83
  6.1 本文的主要工作  81
  6.2 展望  81-83
参考文献  83-86
致谢  86-87
在学期间的研究成果及发表的学术论文  87-88
附录一系统软件数据接口协议  88-94
附录二硬件电路图  94

基于ARM和CPLD的LED显示屏设计与实现

内容摘要

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