文档介绍：基于 Cyclone EP1C6 和 SPCE061A 的 LED 大屏幕系统设计
SPCE061A 和 CycloneEP1C6 简介
SPCE061A 是凌阳科技的一款 16 位微控制器，内嵌 32KB 闪存和 2KB 字 SRAM。CPU 最高可工作在 49MHz 的主频下，较高的处理速度使 SPCE061A 能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号。本文设计的是一个点阵大小为 192×128 的单色(红色)显示屏，且按要求连续显示 5 屏数据， SPCE061A 丰富的片内资源正好满足了如此大的数据处理和存储要求。本文采用由 UART 中断接收上位机数据并将数据写入 32KB 闪存中的方法，取代了传统 MCU+ROM+RAM 的设计，增加了系统的稳定性。
Cyclone EP1C6 是 Altera 推出的一款高性价比 FPGA。该器件提供的具有异步、双端口、带寄存器输入口、可选择的带寄存器输出口的存储模块—M4K 在本设计中被设置成一个双口 RAM，实现数据的读写同步，提高了系统的刷新频率。
整体设计方案
本系统设计的是一块具有 192×128 个红色 LED 点阵的电子大屏幕。整块大屏幕是模块化的结构，每 4 个 16×16 的点阵块为一个最小模块，每行点阵由 3 个同样的最小模块级联而成，共 8 行。大屏幕上要求连续显示 5 屏内容，且每屏都具有上下左右移动等动画效果。实际应用中主控制室距离电子屏约为 200 米。结合设计对象的要求和大屏幕设计的特点，本文提出了一种新颖的设计方案。该方案的整体框图如图 1 所示。
图 1 系统框图
LED 大屏幕系统由 3 个主要单元组成：上位机图像/文字编辑与发送部分单元、主控板单元、显示驱动电路单元。系统上位机由一台 PC 机来控制，它主要编辑、发送图像/文字信息到主控板的存储器中；主控板对这些字模数据进行处理后发送到大屏幕，并在大屏幕上显示出来。
系统硬件设计
上位机发出的信息经符合 RS-422 标准的接口通过双绞线传送到主控板上，通讯速率可在上位机软件中设置。接口所用芯片为 MC3487 和 MC3486,RS-422 在传输速率为 100kb/s 时，可传输的最大距离为 1200 米。本系统的传输距离约为 200 米，传输速率最大为 115kb/s，采用 RS-422 方式传输可满足这一长距离通讯的要求。
主控板单元设计
该单元的设计特点在于数据流接收、存储以及驱动扫描的单片集成，无须任何外围电路。主控板由一片 SPCE061A 和 EP1C6 组成,如图 2 所示。
图 2 主控板框图
该单元的设计思路是，由单片机的 IOB7 口以 UART 中断的方式接收上位机发送的数据。这是由于大屏幕处于被动、循环往复的显示状态，采用异步传输能减少系统不断查询串口接收标志位的系统消耗。单片机将接收的串口数据以两个字节为单位逐一写入内置的闪存中。单片机内部的 2KB SRAM 作为缓存区，每当单片机要向 FPGA 中写一屏新的数据时，先按特定的地址从闪存中读出数据并存放到 SRAM 中，再将 SRAM 中的数据并行写到