文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于FPGA的LED视频显示控制系统的设计
姓名:叶心明
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:范征宇
20090101
摘要
基于 FPGA 的 LED 视频显示控制系统的设计

摘要
LED 显示屏是 LED 点阵模块或者像素单元组成的平面显示屏幕。
自从诞生以来,以其亮度高、视角广、寿命长、性价比高的特点,在
交通、广告、新闻发布、体育比赛、电子景观等领域得到了广泛应用。
LED 显示屏控制器作为控制 LED 屏显示图像、数据的关键,是整
个 LED 视频显示系统的核心。本文研究的是对全彩色同步 LED 屏的控
制,控制 LED 屏同步显示在上位机显示系统中某固定位置处的图像。
根据已有的 LED 显示屏及其驱动器的特点,提出了一种可行的方案并
进行了设计。系统主要分为两个部分:视频信号的获取,视频信号的
处理。
经过分析比较,决定从显卡的 DVI 接口获得视频源,视频源经过
DVI 解码芯片 TFP401A 的解码后,可以获得图像的数字信息,这些信
息包括红、绿、蓝三基色的数据以及行同步、场同步、使能等控制信
号。这些信号将在视频信号处理模块中被使用。
信号处理模块在接收视频信号源后,对数据进行处理,最后输出
数据给驱动电路。在信号处理模块中,采用了可编程逻辑器件 FPGA
来完成。可编程逻辑器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在线可
编程(ISP)等特点,所以特别适合于本设计。利用 FPGA 的可编程性,
在 FPGA 内部划分了各个小模块,各小模块中通过少量的信号进行联
系,这样就将比较大的系统转化成许多小的系统,使得设计更加简单,
容易验证。本文分析了驱动电路所需要的数据的特点,全彩色灰度级
的实现方式,决定把系统划分为视频源截取、RGB 格式转化、位平面
分离、读 SRAM 地址发生器、写 SRAM 地址发生器、读写 SRAM 选择控
I
摘要
制器、灰度实现等模块。
最后利用示波器和 SignalTap II 逻辑分析仪等工具,对系统进
行了联合调试。改进了时序、优化了布局布线,使得系统性能得到了
良好的改善。
在分析了所需要的资源的基础上,课题决定采用 Altera 的
Cyclone EP1C12 FPGA 设计视频信号处理模块,在 Quartus II 和
modelsim 平台下,用 Verilog HDL 语言开发。

关键词:FPGA,全彩色 LED 屏,DVI 接口,灰度实现,位平面分离

II
ABSTRACT
DESIGN OF CONTROL SYSTEM OF LED VIDEO DISPLAY
BASED ON FPGA

ABSTRACT
LED display screen is a kind of plane screen posed by
LED lattice module or LED pixel unit. Because of its advantages such as
high brightness, wide view angle, long life and high performance-price
ratio, LED display screen was widely used in many fields such as traffic,
advertisement, news publishing, stadium, etc. since its birth.
As the key of controlling LED screen to display video and data,
LED screen controller is the core of the whole LED display system. The
thesis focus on controlling full color LED screen synchronously,
controlling LED screen to display video in a fixed position of upper
computer synchronously. According to characteristic of LED driver, the
author proposed a feasible plan and desi