LED點(diǎn)陣屏控制卡的研制-2019年文檔

1、LED點(diǎn)陣屏控制卡的研制： LED Lattice screen control card was researchedaccording to use STM32. PC software via serial portcommunication to transmit data to the STM32 under controlcard machine.And It was driven by control card of LED dotmatrix display advertising.It was easy to control and isreliable to meet th

2、e design requirements.Experiments show that the design method is effective.1 引言LED點(diǎn)陣廣告屏作為一款高性價(jià)比顯示屏在戶內(nèi)外廣告被廣泛運(yùn)用， 用于顯示各種集漢字、字符和圖片信息于一體的商業(yè)廣告以及城市裝飾；于是目前市場上有各種款式，各種價(jià)格的點(diǎn)陣廣告屏控制器，并且有相當(dāng)部分也做得很專業(yè)，然其使用方便程度不高，且建立在系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)，編程開發(fā)相對復(fù)雜，使用起來需要專門的學(xué)習(xí)說明書或培訓(xùn)，所以要真正用起來，需用專業(yè)的人員，這對使用的銷售人員來說是一個(gè)考驗(yàn)，因此，做一個(gè)圖形化的、傻瓜式操作的、廉價(jià)的、易于推廣的點(diǎn)陣屏的控

3、制系統(tǒng)尤其重要。2 控制卡系統(tǒng)整體概述如圖1所示，LED點(diǎn)陣屏控制卡由STM3班理器及外圍Flash存儲電路、與PC上位機(jī)串口通信電路和 LED點(diǎn)陣屏驅(qū)動電路組成。獨(dú)自采用VC編寫PC上位機(jī)通信軟件，具軟件包括字模提取,動靜態(tài)顯示效果模擬，時(shí)鐘校準(zhǔn)功能與串口數(shù)據(jù)傳輸功能。STM32處理器從串口 RS232接收到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)存儲至外部 Flash芯片 中，再調(diào)入處理器片內(nèi) RAMfr運(yùn)行，通過驅(qū)動電路驅(qū)動LED點(diǎn)陣 屏顯示。3 控制卡硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)核心部分主要分成兩部分：Flash 數(shù)據(jù)存儲部分，負(fù)責(zé)存儲接收PC上位機(jī)數(shù)據(jù)，防止由于斷電數(shù)據(jù)流消失；串口 通信部分，負(fù)責(zé)下位機(jī)處理器與PC機(jī)的正常

4、通信與數(shù)據(jù)流傳輸。3.1 Flash 數(shù)據(jù)存儲部分外部Flash存儲器選用 W25X1窕片，通過 SPI與STM3選 理器通信；W25X1喀量為16Mbit (2MB ,足夠用來存儲 PC上 位機(jī)數(shù)據(jù)，因?yàn)樯衔粰C(jī)數(shù)據(jù)主要由驅(qū)動控制指令數(shù)據(jù)與字模數(shù)據(jù)組成，數(shù)據(jù)主體部分為字模。且本文介紹STM32F103RBJ部RAM為20K,其中部分要用來放置處理器片內(nèi)程序的動態(tài)變量數(shù)據(jù)， 同一時(shí)刻用來調(diào)用外部 Flash的大小大致為10K;而10K則能驅(qū) 動40個(gè)08接口 LED點(diǎn)陣屏的靜態(tài)字模顯示。圖2為Flash控制引腳圖片，這里利用STM32勺SPI主機(jī)模 式；SPI通信只占用4根線：SPI2_NSS從

5、設(shè)備片選信號，由主設(shè) 備控制；SPI2_MISO主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出；SPI2_MOSI 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入；SPI2_SCK寸鐘信號，由主設(shè)備控制。從串口接收到數(shù)據(jù)后每次 256Byte開始從W25X1轉(zhuǎn)作為起始地址順序?qū)懭?，即可看成每帖寫入?shù)據(jù)為256Byte,每次中斷進(jìn)入寫完256Byte 后從串口輸出0xFF 作為接收并寫入Flash 成功標(biāo)志信號，上位機(jī)接收到標(biāo)志信號后依次發(fā)下一帖數(shù)據(jù)，并依次存儲寫入，直至發(fā)送完成4 。3.2 串口通信部分串口通信電路較為簡單，如圖3所示，只是通過 MAX232K片電平轉(zhuǎn)換即可完成串口通信；該部分主要體現(xiàn)在串口中斷程序上：一方面

6、要實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)數(shù)據(jù)流傳輸并寫入至外部Flash 中；另一方面實(shí)現(xiàn)處理器時(shí)鐘校準(zhǔn)信號，于是在上位機(jī)做時(shí)鐘信號校正處理時(shí)，在此數(shù)據(jù)后面加上標(biāo)志位，如回車標(biāo)識符號（0x0D和 0x0A） 4 。3.3 控制卡硬件核心代碼本下位機(jī)LED點(diǎn)陣屏程序顯示代碼的核心二字為“步驟”。我們知道08 接口是用于十六分之一掃的點(diǎn)陣屏，該接口是一行一行推送數(shù)據(jù)的，因此比其他接口掃描點(diǎn)陣屏更為簡單。我們就以一塊 08 接口點(diǎn)陣屏為例，該點(diǎn)陣屏是32*64 ，因此同時(shí)掃描第一和第十七行，我們需要掃描16 次，所以稱之為十六分之一掃。我們重點(diǎn)分析特效部分。我們將特效部分分為顯示部分和動畫部分， 顯示部分即點(diǎn)陣屏掃描顯示亮點(diǎn)

7、形成圖像，而動畫部分是將圖像變成一幀幀的動畫。我們來講一個(gè)分區(qū)函數(shù)，全部特效都是圍繞著該函數(shù)進(jìn)行的。這里分幾個(gè)步驟，初始化變量，調(diào)用特效函數(shù)，判斷時(shí)間，重新更新時(shí)鐘。首先初始化變量就不用說了，這是必備的。調(diào)用特效函數(shù)就是這部分的核心，而 n_screen_module 在這里是用來判斷點(diǎn)陣屏的接口，因?yàn)椴煌膾呙璺绞?，全局變量傳遞給特效函數(shù)行列位置也不一樣。判斷時(shí)間也是很重要的，每個(gè)特效都會有不同的時(shí)間，其中時(shí)間分為每幀動畫時(shí)間，字模顯示時(shí)間，特效切換時(shí)間等。4 PC上位機(jī)軟件PC上位機(jī)軟件采用MFC勾架，如圖4所示，簡約易用，與下位控制板卡配套使用。且有多種顯示效果，增加靈活性和多樣性，兼容

8、多種字庫，兼容不同規(guī)格組合LED屏幕，簡單圖形化人機(jī)交換界面，面對非專業(yè)用戶群體能輕松掌握使用，減低使用門檻，且操作步驟方便。以下是部分代碼：OnPaint （）函數(shù)主要用來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)效果的顯示，當(dāng)屏幕顯示變化時(shí)，都會調(diào)用此函數(shù)。但只用這個(gè)函數(shù)有個(gè)缺點(diǎn)，就是切換屏幕后就會再次調(diào)用這個(gè)函數(shù)。（不斷更新）這時(shí)，不能很好實(shí)現(xiàn)動態(tài)效果的播放。因此， 需要用到另外一個(gè)繪圖函數(shù)，OnDraw（）函數(shù)3-5 。4.1 視圖分割技術(shù)上位機(jī)軟件采用視圖分割技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對話框與視圖界面數(shù)據(jù) 的同步交換，從而使操作更方便，且顯示效果更加美觀。采用分割技術(shù)，數(shù)據(jù)不能正常交換；在此，則應(yīng)當(dāng)有一個(gè)交通中樞，將其各部分相聯(lián)系在

9、一起，而主類就有此功能。然其不足之處是數(shù)據(jù)的交換通過“全局變量”來實(shí)現(xiàn)而造成數(shù)據(jù)量龐大、 容易混淆的缺點(diǎn)。為了達(dá)到操作與顯示的同步，還用到關(guān)聯(lián)、自定義消息函數(shù)等技術(shù)。自定義消息函數(shù)的作用比較明顯的，能夠在某種意義上達(dá)到自動更新的作用，實(shí)現(xiàn)非人手操作的更新，顯得更加智能化。4.2 雙緩沖技術(shù)上位機(jī)的動態(tài)效果顯示采用雙緩沖技術(shù)。最初由于界面的不斷更換，促使屏幕閃爍。最后變換的數(shù)據(jù)整理到一起，大大減少變化的范圍。在實(shí)現(xiàn)動靜態(tài)效果時(shí)，需要將窗口顯示函數(shù)斷開，使 OnPaint 與OnDraw；函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)靜動態(tài)效果的顯示。在實(shí)現(xiàn)動態(tài)效果時(shí)，由于屏幕大小， 字體大小等的不斷變化，在此分配了一個(gè)特殊的繪圖

10、區(qū)域（裁剪區(qū)域cliooing region ），使顯示能容只能在該區(qū)域內(nèi)顯示。4.3 取模轉(zhuǎn)換上位機(jī)能夠調(diào)用多種類型字庫，且字模沒有以圖片的形式獲取， 而采用動態(tài)獲取輸入的字模的方法，即能減少字模的數(shù)據(jù)量。由于字庫的種類繁多，在某些字庫的調(diào)用上需要特殊處理。例如 對 24*24 字體字獲取上作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整！其他規(guī)格的大小，例如16*16， 32*32 等，無論字符還是字體的最小單位都是字節(jié)數(shù)，而 24*24 就不一樣，它的字符（例如0等）只是12 位，對此采用平移方式處理。4.4 時(shí)鐘校準(zhǔn)上位機(jī)時(shí)鐘與計(jì)算器時(shí)鐘的時(shí)間同步，改變計(jì)算器上的時(shí)間， 上位機(jī)時(shí)鐘的時(shí)間也隨之變化，還可以通過校準(zhǔn)來改變下位機(jī)的時(shí)間。4.5 串口傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換上位機(jī)采用的多個(gè)ActiveX 控件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。它的一個(gè)好處是， 采用這種控件就不需要再自行開發(fā)