基于FPGA的LED大屏幕控制系统的设计与实现.pdf

基于 FPGA 的LED 大屏幕控制系统的 设计与实现 作者: 文华武 王斌波 指导老师：汪涛 （重庆大学，重庆，400044 ） 摘要：LED 大屏幕相对其他大屏幕显示技术有着亮度高、色彩丰富等独特的优越性，使得 它在室内外大屏幕显示上得到广泛应用。本文基于 FPGA 芯片 EP2C8Q208C 设计了一种低 成本，高性能的 LED 大屏幕控制系统。结合现有系统特点，本系统对 SDRAM 乒乓式数据 缓存提出了改进，同时提出了反 γ校正与灰度级调节、颜色调节等在 FPGA 中的实现。本 系统实现了 1280*1024 分辨率，最低 240Hz 刷新率的超大 LED 屏显示，同时实现了对 LED 屏幕亮度、对比度、色温、灰度级等参数的灵活调节。 关键词：LED 大屏幕；FPGA ；反 γ 校正；SDRAM Design and implementation of FPGA-based LED large-screen control system Abstract: Relative to other large-screen display, LED large-screen has unique advantages of high brightness, rich colors and some others, which make it has been widely used in indoor and outdoor large-screen display. This paper designed a low-cost, high performance LED large screen control system, based on FPGA chip EP2C8Q208C. According to the existing systems, the system proposed some improvements on Ping-Pong type SDRAM data cache and the implementation of Gamma correction and color adjustment in FPGA. The system implements 1280 * 1024 resolution, 240Hz refresh rate of the large LED screen display, while achieving the flexible adjustment of LED screen brightness, contrast, color temperature, gray-scale. Key words: LED large screen ； FPGA ；Gamma correction ；SDRAM 1 引言 奥运会开幕上的 LED 长画卷给我们都留下了深刻的印象。相比于液晶显示，投影显示 等其他大屏幕显示技术，LED 显示屏有其独特的优越性：高亮度、宽可视角度、丰富的色 彩以及可定制的屏幕形状。这些特点使得 LED 显示屏被广泛应用于工业、交通、商业广告、 信息发布、体育比赛等各个领域。 LED 大屏幕控制系统是一个融合计算机控制技术、视频技术、光电子技术、通信技术 ［ ］ ［ ］ 的综合系统。当前主流的LED 大屏幕控制系统是以 FPGA 1 或 FPGA 结合其他芯片 2 为主 控芯片。系统一般分为发送卡和接收卡两部分，发送卡接收视频源的数字视频数据以及 PC 机软件的各种控制命令，然后通过千兆网络发送到接收卡，接收卡接收视频数据并按屏幕要 ［ ］ 求驱动屏幕 3 。目前 LED 大屏幕正朝着显示面积更大，显示亮度更高，颜色更鲜艳的方向 发展。这些都给 LED 大屏幕控制系统提出了新的挑战。 本文基于Altera公司的低成本Cyclone II系列芯片EP2CQ208C所设计的LED大屏幕控制系