【正文】 用 8 位字節(jié)為例。 圖 34 湖點(diǎn)陣圖 圖 35 16 16 點(diǎn)陣圖 以顯示漢字“湖”為例，來(lái)說(shuō)明其掃描原理：在 UCDOS 中文宋體字庫(kù)中。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。每一個(gè)字由 16 行 16 列的點(diǎn)陣組成顯示。這樣依據(jù)所需顯示的圖形文字，按照顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件。對(duì)于只控制通斷的圖文顯示屏來(lái)說(shuō)，每個(gè) LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)位中的一位 (1bit)，在需要該 LED 器件發(fā)光時(shí)數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填 1，否則填 0。 LED 點(diǎn)陣顯示模塊的顯示原理 LED 點(diǎn)陣顯示屏不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的 LED 管器件發(fā)光即可。 圖 33 88LED 點(diǎn)陣模塊引腳圖 圖 33 為 88 LED 點(diǎn)陣模塊的引腳圖，左邊是平放著，從前向后看；右邊的是平基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 13 放著，從左向右看。 該設(shè)計(jì) LED 點(diǎn)陣顯示模塊采用單色模塊，其外形大小如下圖所示： 圖 31 LED 點(diǎn)陣顯示模塊 圖中為一個(gè)單色的 88 點(diǎn)陣模塊，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)際采用的是 1616 單色點(diǎn)陣顯示模塊。并且亮度可以 調(diào)節(jié)。 目前市場(chǎng)上流行的大型顯示器件各式各樣 。當(dāng)然， LED 背光源的使用壽命還受到散熱管理方面的影響 。 此外， LED 背光源的使用壽命要比 CCFL 長(zhǎng)。 LED 內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電壓遠(yuǎn)低于 CCFL，功耗和安全性均好于 CCFL(CCFL 交流電壓要求相對(duì)較高，啟動(dòng)時(shí)達(dá)到 1500～ 1600Vac，然后穩(wěn)定至 700 或 800Vac， 而 LED 只需要在 12～ 24Vdc 或更低電壓下就能工作 )。首先一點(diǎn)就是環(huán)保 。 另外，整個(gè)顯示屏需要加以裝飾方能投入使用。 控制模塊： 指驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏發(fā)光的控制電路、控制顯示屏顯示的控制軟 件（包括控制器內(nèi)及 PC 端通信及控制軟件）和控制顯示單元顯示的外圍通信及控制模塊。 LED 顯示屏的結(jié)構(gòu)及其示意圖 圖 21 LED 顯示屏組成框圖 如 圖 21， LED 顯示屏由三部分組成： LED 顯示屏、控制模塊、框架結(jié)構(gòu)。那 么利用嵌入式微機(jī) [8]的體積小，性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，將整個(gè)系統(tǒng)都做在 LED 文字屏系統(tǒng)的鐵盒中，使 LED 文字屏系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，使屏體的位置更加的靈活，這樣就解決了傳統(tǒng) LED 文字屏系統(tǒng)的控制室在某些場(chǎng)合難以解決的難題。 部分潛在的市場(chǎng)需求和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)有所突破，如公共交通、停車(chē)場(chǎng)、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯示屏需求量將有更大的提高，大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系列 LED 顯示屏在 LED 顯示屏市場(chǎng)總量中將會(huì)占有多數(shù)份額。預(yù)計(jì)大型或超大型 LED顯示屏的主流產(chǎn)品局面將會(huì)發(fā)生改變，適合于服務(wù)行業(yè)特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)性要 求， 小型 LED顯示 將 會(huì)有較大提高 。近幾年內(nèi)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力在傳統(tǒng)產(chǎn)品條件下是以?xún)r(jià)格作為主要的競(jìng)爭(zhēng)手段，幾番價(jià)格回落調(diào)整達(dá)到基本均衡 ， 產(chǎn)品質(zhì)量 、 系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競(jìng)爭(zhēng)因素，這就對(duì) LED 顯示屏的 標(biāo)準(zhǔn)化和 規(guī)范化有了 較高 要陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 10 求，業(yè)內(nèi)一些骨干企業(yè)已開(kāi)始在企業(yè)實(shí)施 ISO9000 系列標(biāo)準(zhǔn)。 同事 ， 由于全彩色顯示屏 性?xún)r(jià)比 的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年的發(fā)展中，全彩色 LED 顯示屏在戶(hù)外廣告媒體中會(huì)越來(lái)越多的替代傳統(tǒng)的燈箱 、霓虹燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場(chǎng)館的顯示方面全彩色 LED 屏更會(huì)成為主流產(chǎn)品。全彩色 LED 顯示屏將是 LED 顯示屏的重要發(fā)展方向 。二十一 世紀(jì)將是平板顯示的時(shí)代， LED 顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一無(wú)疑會(huì)有更大的發(fā)展，并有望成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。 （ 4）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 主要應(yīng)用的領(lǐng)域有：證券交易、金融信息顯示，機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示，港口、車(chē)站旅客引導(dǎo)信息顯示，體育場(chǎng)館信息顯示，道路交通信息顯示，調(diào)度指揮中心信息顯示，郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示，廣告媒體新產(chǎn)品等等。 1998 年初，中國(guó)光協(xié)光電器件分會(huì)加強(qiáng)了 LED顯示屏行業(yè)的管理，在引導(dǎo)規(guī)范行業(yè)發(fā)展、開(kāi)展光電器件與 LED 顯示屏產(chǎn)品技術(shù)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)交 流協(xié)調(diào)等方面積極開(kāi)展工作 ， 目前正在就標(biāo)準(zhǔn)體系和具體標(biāo)準(zhǔn)的建立組織力量進(jìn)行有關(guān)工作。 （ 3）行業(yè)發(fā)展正在逐步規(guī)范 1995 年以前 ， LED 顯示屏的生產(chǎn)無(wú)行業(yè)規(guī)范。 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)形成了一批 LED 顯示屏科技隊(duì)伍，在全國(guó) LED 顯示屏行業(yè)的從 業(yè)人數(shù) 6000 人中，科技人員有 2800 多人，將近 50%。 （ 2）技術(shù)水平相對(duì)領(lǐng)先 我國(guó) LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)在規(guī)模發(fā)展的同時(shí) ， 產(chǎn)品技術(shù)推陳出新 ， 一直保持比較先進(jìn)的水平。一家正在投產(chǎn)的公司利用 MOVPE 技術(shù)，生產(chǎn) InGaAlP 超亮度的發(fā)光材料和芯片；臺(tái)灣有七家生產(chǎn) LED 芯片的公司，生產(chǎn)各色傳統(tǒng)芯片占世界產(chǎn)量的七成以上，主要廠商有光磊、鼎元、光寶、國(guó)聯(lián)等，歐美、日本等著名光電公司也使用臺(tái)灣芯片，臺(tái)灣封裝工廠有30 余家，有 10 個(gè)是大公司，主要有光寶、億光、今臺(tái)等 ， 這些廠商大多在大陸設(shè)廠 ，以擴(kuò)大產(chǎn)量 ， 降低成本 ， 增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。中國(guó)的發(fā)展在世界 LED產(chǎn)業(yè)中緊挨美國(guó)、日本，位居世界第三。 LED 顯示屏是發(fā)光二極管的主要應(yīng)用之一，近年來(lái)發(fā)展迅速。全國(guó)從事 LED 顯示屏的各類(lèi)企業(yè)有 100 余家，從業(yè)人員近 6000 人，行業(yè)年度銷(xiāo)售總額近 8 億元人民幣， 1996年、 1997 年的增長(zhǎng)速度均保持 40%左右， 1998 年略有回落。 LED 顯示屏的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模 我國(guó)的 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。 （ c） 1995 年以來(lái)， LED 顯示屏的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時(shí)期。這一階段 ， LED 顯示屏在我國(guó)發(fā)展速度非常迅速，從初期的幾家企業(yè)、年產(chǎn)值幾千萬(wàn)元發(fā)展到幾十家企業(yè)、年產(chǎn)值幾億元，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及金融證券、體育、機(jī)場(chǎng)、鐵路、車(chē)站、公路交通、商業(yè)廣告、郵電電信等諸多領(lǐng)域，特別是 1993 年證券股票業(yè)的發(fā) 展更引發(fā)了 LED 顯示屏市場(chǎng)的大幅增長(zhǎng)。進(jìn)入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)，信息 技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域不斷突破， LED 顯示屏在 LED 材料和控制技術(shù)方面陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 8 也不斷出現(xiàn)新的成果。這一時(shí)期的 LED 顯示屏在國(guó)外應(yīng)用較廣，國(guó)內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主 ， 控制方式為通訊控制，灰度等級(jí)為單點(diǎn) 4 級(jí)調(diào)灰，產(chǎn)品的成本比較高。 （ a） 1990 年以前 —— LED 顯示屏的成長(zhǎng)形成時(shí)期。 LED 顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像 。它與傳統(tǒng)的顯示媒體 多彩霓虹燈、像素管電視墻、四色磁翻板相比較，有亮度高、動(dòng)態(tài)影像顯示效果好、故障低、能耗少、使用壽命低、顯示內(nèi)容多樣、顯示方式豐富等優(yōu)勢(shì)。 LED 的發(fā)展前景極為廣闊，正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。 LED 之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。可以根據(jù)不同場(chǎng)合的需要做出不同的調(diào)節(jié)，比如一般的廣告牌那些流動(dòng)的字畫(huà)，就是通過(guò) flash 制作一個(gè)動(dòng)畫(huà) ,儲(chǔ)蓄在顯示屏的一張內(nèi)存卡里 ,再通過(guò)技術(shù)手法顯 示出來(lái)的 ,可以根據(jù)不同的需要隨時(shí)更換，各部分組件都是模塊化結(jié)構(gòu)的顯示器件。用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 7 2 LED LED 顯示屏的發(fā)展 LED 顯示屏（ LED panel）： LED 就是 light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng) LED。 （ 2）硬件描述語(yǔ)言文本輸入 這種方式與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件語(yǔ)言編輯輸入基本一致，就是使用 了 某種硬件描述語(yǔ)言的電路設(shè)計(jì)文本，如 VHDL 或 Verilog 的源程序 。 然而，使用原理圖輸入的設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)同樣是十分明顯的，如由于圖形設(shè)計(jì)方式并沒(méi)有得到標(biāo)準(zhǔn)化，不同的 EDA 軟件中的圖形處理工具對(duì)圖形的設(shè)計(jì)規(guī)則、存檔格式和圖形編譯方式都不同，因此圖形文件兼容性差，難以交換和管理，隨著電路設(shè)計(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，原理圖輸入描述方式必然引起一系列難以克服的困難，如電路功能原理的易讀性下降，錯(cuò)誤排查困難，整體調(diào)整和結(jié)構(gòu)升級(jí)困難。對(duì)于 較小的電路模型，其結(jié)構(gòu)與實(shí)際電路十分接近，設(shè)計(jì)者易于把握電路全局 。 用原理圖表達(dá)的輸入方法的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，如設(shè)計(jì)者進(jìn)行電子線路設(shè)計(jì)不需要增加新的諸如 HDL 等的相關(guān)知識(shí) 。 原理圖輸入方法是一種類(lèi)似于傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)方法的原理圖編輯輸入方式，即在EDA 軟件的圖形編輯界面上繪制能完成特定功能的電路原理圖。 狀態(tài) 圖輸入方法就是根據(jù)電路的控制條件和不同的轉(zhuǎn)換方式 ， 用繪圖的方法 ， 在陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 6 EDA 工具的狀態(tài)圖編輯器上繪出狀態(tài)圖 ， 然后由 EDA 編譯器和綜合器將此狀態(tài)編譯綜合成電路網(wǎng)表。通常 EDA 工具的設(shè)計(jì)輸入可分為兩種類(lèi)型。 圖 13 是基于 EDA 軟件的 FPGA 開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)略圖，以下將分別介紹各設(shè)計(jì)模塊的功能特點(diǎn) [5]。 面向 FPGA 的 EDA開(kāi)發(fā)流程 完整地了解利用 EDA 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的流程對(duì)于正確的選擇和使用 EDA 軟件 、 優(yōu)化設(shè)計(jì)項(xiàng)目 、 提高設(shè)計(jì)效率十分有益。 （ e）由于 FPGA 的門(mén)級(jí)網(wǎng)表是采用可綜合的 RTL 級(jí)代碼經(jīng)過(guò)綜合器生成，其邏輯可以很容易地通過(guò)綜合器轉(zhuǎn)化為某種 ASIC 工藝，所以當(dāng)設(shè)計(jì)批量比較大時(shí)，可以考慮將 FPGA 整合為 SOC，以降低系 統(tǒng)的成本。 （ d） FPGA 的設(shè)計(jì)非常靈活，通過(guò)對(duì)邏輯門(mén)的不同組合可以實(shí)現(xiàn)特定的功能，這一點(diǎn)單片機(jī)也是難以辦到的。 （ c）單片機(jī)的引腳比較少，在顯示屏的控制電路中需要用到很多引腳 ， 而一般的單片機(jī)無(wú)法提供 ， 只能用其 它電路擴(kuò)展引腳，這樣就增加了電路的復(fù)雜性。 和單片機(jī)比較的優(yōu)勢(shì)： （ a）一股單片機(jī)的邏輯操作是串行執(zhí)行的，不能在同一時(shí)間完成多個(gè)操作，而FPGA 邏輯可以實(shí)現(xiàn)并行的電路，電路內(nèi)部不同的功能塊可以同時(shí)運(yùn)行。 （ c） FPGA 可以反復(fù)編程，重復(fù)使 用，沒(méi)有前期投資風(fēng)險(xiǎn)，且可以在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中直 接進(jìn) 行系統(tǒng)仿真，故也沒(méi)有工藝實(shí)現(xiàn)的損耗。 FPGA 主要優(yōu)點(diǎn)如下： （ a） FPGA 的用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)可編程的特性大大縮短了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)周期，可以在很短的時(shí)間由設(shè)計(jì)工程師現(xiàn)場(chǎng)提供樣機(jī)，使產(chǎn)品的上市時(shí)間大大縮短，適于現(xiàn)代的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需求。 簡(jiǎn)單的來(lái)講就包括頂層文件設(shè)計(jì)（例化）、創(chuàng)建工程、全程編譯、觀察 RTL 電路仿真、了解時(shí)序分析結(jié)果、引腳鎖定、再次編譯下載，對(duì) FPGA 的存儲(chǔ)單元在系統(tǒng)讀寫(xiě)測(cè)試、嵌入式邏 輯分析儀測(cè)試波形 [3]等。 （ 8）編譯后會(huì)生成 *sof 或 *pof 這樣的文件，通過(guò) JTAG 下載到 FPGA 內(nèi)部，設(shè)計(jì)無(wú)誤的話即能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。這個(gè)過(guò)程類(lèi)似軟件開(kāi)發(fā)里的編譯，但實(shí)際上這個(gè)編譯過(guò)程比軟件的編譯要復(fù)雜得多 ， 因?yàn)樗吘棺罱K要實(shí)現(xiàn)硬件里的物理結(jié)構(gòu) ， 包涵了優(yōu)化邏輯的組合、綜合邏輯以及布線等步驟。這一步的主要工作是：選擇芯片型號(hào) 、 為頂層圖的各個(gè)輸人輸出信號(hào)分配芯片的管腳 、 設(shè)置編譯選項(xiàng)， 其 目的是讓編譯器知道更多的信息。這個(gè)過(guò)程類(lèi)似電路圖設(shè)計(jì)，把各個(gè)芯片連接起來(lái)，組成電路系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程好比你要做一個(gè)電路，現(xiàn)在市面上沒(méi)有你想要的某個(gè)芯片，你就只能自己做一塊這樣的一塊芯片，然后添加到你的電 路板上?？梢园阉鼈儶?dú)立地當(dāng)作一個(gè)工程來(lái)設(shè)計(jì)，并生成模塊符號(hào) (Symbol)。當(dāng)然，有些設(shè)計(jì)中現(xiàn)有的模塊功能不能滿(mǎn)足具體設(shè)計(jì)的要求，那就只能自己設(shè)計(jì)。 一個(gè)設(shè)計(jì)中一般只有極少部分的模塊需要自己從零設(shè)計(jì)。 Q2 軟件環(huán)境里包含了大量的常用功能模塊 ， 例如計(jì)數(shù)器、累加器、比較器、譯 碼器等等。也可以理解為它是一個(gè)大元件，包含各個(gè)模塊 ， 編譯的時(shí)候就是生成一個(gè)這樣的大元件。 （ 2）建立頂層圖。 圖 12 FPGA 開(kāi)發(fā)流程 （ 1）建立工程是每個(gè)開(kāi)發(fā)工程的開(kāi)始 。 FPGA 的設(shè)計(jì)流程 下面我們以基于 Altera 公司的 QuantusII 軟件來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明一下設(shè)計(jì)流程。電路設(shè)計(jì)人員使用 FPGA/CPLD 進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，不需要具備專(zhuān)門(mén)的 IC（集成電路）基于 FPGA 的 LED 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 3 深層次的知識(shí) 。電路設(shè)計(jì)人員在很短的時(shí)間內(nèi)就可完 成電路的輸入、編譯、優(yōu)化、仿真， 直至最后芯片制作。所以，用目前 FPGA/CPLD 試制樣片 ， 能以最快的速度占領(lǐng)市場(chǎng) 。這種應(yīng)用要求用可編程器件來(lái)運(yùn)行軟件程序， 而不是對(duì)軟件程序進(jìn)行編譯在常規(guī)的 CPU 上執(zhí)行。 這些應(yīng)用領(lǐng)城包括：隨機(jī)邏輯、多個(gè) SPLD 器件系統(tǒng)的集成、設(shè)備控制器、通訊編碼和濾波、包含 SRAM 模塊的中小規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 共同決定了 PLD 技術(shù)的發(fā)展方向 。 全球 PLD|FPGA 產(chǎn)品 60%以上是由 ALTERA 和 Xilinx 提供的 。在反熔絲技術(shù)產(chǎn)品方面 Actel， Quicklo