3.2 存儲器分配和總線調度

　　為了方便各模塊間的接口，有利于不同時鐘域的數據同步，系統的存儲器采用兩級存儲模式，即SDRAM 作為主存儲器，而各模塊也有相應FIFO作為Cache。SDRAM具有容量大、帶寬高、價格便宜等優點；但是控制比較復雜，每次讀寫有多個控制和等待周期。因此為了提高效率，通常采用地址遞增的猝發讀寫方式，而不能像SRAM那樣隨時讀取任意地址的數據。

　　本方案采用完全動態的內存分配機制，即每個模塊請求時，如果不是同一場數據，則可以分配到一塊新的內存，而一旦該內存的數據不再有效，則釋放這塊內存。這樣，每塊內存都有自己的屬性，標志是使用中的內存，還是空閑內存，以及當前內存中的數據是否在等待被使用的隊列中，因此內存需要分成3塊。其中一塊存儲逐點校正參數，一塊存儲當前場數據，另一塊存儲上一場數據（即正在發送的數據）。這就要求在一個場同步周期內需要將數據發送完畢，而這一要求是完全可以達到的。

　　總線調度是本模塊的核心部分，必須精確計算總線帶寬的占用情況，確定各部分FIFO的深度，以保證各個FIFO不會出現溢出或讀空的現象。

　　總線調度器需要調度3塊存儲器，還需要為每一個模塊維護一個偏移地址的首地址，以及一個偏移地址計數寄存器。為了便于計算偏移地址，用SDRAM物理上的兩行存儲一行的數據，而將多余部分空余。

　　總線調度器的仲裁算法為：逐點校正參數與校正后數據寫入SDRAM的優先級一樣，采用先來先得的方式占用總線，分別由各自FIFO的指針來觸發總線占用。一場數據寫入SDRAM完畢之后，開始發送。需要依次讀出第n、n+128、n+256行的數據給數據發送FIFO0、1、2，等待數據發送單元啟動發送。

　　3.3 LCD接口和逐點校正

　　PXA255的LCD接口配置為smart panel形式，具體時序關系可參考PXA255的手冊。FPGA根據這些時序關系，將數據讀入，進行下一步的處理。

　　由于在生產過程中LED管的參數不可能完全一致，因此為了獲得良好的圖像顯示效果，必須對LED管進行篩選。這也是LED屏價格昂貴的一個重要原因。

　　采用逐點校正技術，可逐點調節LED的亮度，將顯示屏亮度的一致性提高一個數量等級，從而可以使采購廠商放寬LED在亮度和顏色方面的要求，LED采購的成本也隨之大大降低。此外，系統采用的逐點校正技術，可以在線修改校正參數，使得LED屏在投入運營之后也可以修改校正參數，補償由于LED管老化對顯示效果的影響，提高LED屏的使用壽命。因此，逐點校正技術使LED模塊作為室內外全彩色顯示屏的基本元件成為理想方案。

　　逐點校正參數存于SD卡中，在系統上電之后，ARM首先將該數據通過LCD接口（此時配置為GPIO）傳送到FPGA，FPGA將其存入SDRAM中。此后，即可對LCD接口輸入的數據進行校正。

　　3.4 數據發送

　　在數據發送時，每行數據作為1幀，加入特定的幀頭之后開始發送。為了減少總線數量，采用串行總線形式，每組信號共有4路，分別是源同步時鐘和RGB三基色的串行數據。信號均以LVDS（Low Voltage Differential Signal，低電壓差分信號）的形式傳輸。LVDS采用差分方式傳送數據，有比單端傳輸更強的共模噪聲抑制能力，可實現長距離、高速率和低功耗的傳輸。 Altera公司的Cyclone II系列FPGA可以方便地通過I／O配置獲得LVDS的能力。

　　發送幀頭由4字節的同步頭+數據當前行號+ID號組成。由于圖像的連續像素值的相關性比較高，因此使用偽隨機碼作為同步頭，其同步性能比較可靠。當前行號用于控制器判斷是否出現丟幀，并根據當前的行號決定當前數據的存儲地址。由于每一組數據實際上由兩個控制器分別處理（見圖1），所以需要判斷標志來截取不同的數據部分。ID號即是不同控制器截取某行中不同列數的標準，數據在發送時ID為零。

　　4 全彩色LED顯示控制器

　　全彩色LED顯示控制器負責接收、轉換和處理串入的RGB三基色信號，以一定的規律和方式將信號傳送到LED顯示屏上顯示。控制器直接決定了顯示屏的顯示效果，也決定了LED顯示屏性能的優劣?？刂破鞯慕Y構如圖3所示。

　　控制器的架構與數據分發類似，也采用二級存儲模式，主要有數據接收、Gamma校正和交織、掃描控制輸出以及總線調度和SDRAM控制四部分。

　　4.1 存儲器分配和總線調度

　　由于數據輸入場頻與LED掃描場頻通常不能成整數倍關系，可能出現輸入一場數據結束，該場數據的處理結果（Gamma校正和交織后）需要寫入SDRAM，而此時掃描一場沒有結束，即正在讀的那個區域不能覆蓋，而上一場的數據還沒有顯示也不能覆蓋，因此交織地寫入（即掃描的讀出）需要開辟三塊分區。

　　總線仲裁算法為：控制輸出模塊和寫入模塊采用先來先得的算法，而校正和交織過程的讀寫，則優先級最低，可以在前面二者申請時被掛起，只有當前二者不再需要總線時，才可以分配到總線的使用權。

　　4.2 數據接收

　　數據接收單元除了需要同步判決、串并轉換之外，還要確定一行中哪些數據需要本控制器處理。控制器截取每行中第128*ID～128*（ID+1）-1列的數據，同時將ID號加1，其他數據原樣輸出，送給下一級控制器。這樣的控制方法比常用的撥碼開關法更加靈活可靠。

　　4.3 Gamma校正和交織

　　Gamma校正可以使LED顯示效果更接近于人眼的生理特性，而且由于PXA255輸出的是8位數據，系統需要將其校正為12位，大大提高了顯示的對比度。

　　由于LED顯示控制器采用逐位顯示的方法，輸入的數據與輸出到LED顯示屏上的數據組織形式不一樣：前者按像素點排列，而后者則按像素數值的不同位數組織。

　　4.4 控制輸出

　　12位數據顯示的時間分別為（64、32、16、8、4、2、1、1／2、1／4、1／8、1／16、1／32）*128*Tsclk，其中Tsclk為串行移位時鐘。交織之后，不同權重的數據顯示信號顯示有效時間不同，即可達到顯示的效果。

　　總線調度器將交織后的數據寫入本模塊的FIFO。由模塊內部生成讀取該FIFO的控制信號，并對其進行計數。模塊內需要對移位個數及權重進行計數，以決定發出鎖存信號及顯示信號的有效時間。