基于linux平臺的全彩LED顯示屏脫機控制系統設計

文章來源:恒光電器

發布時間:2013-10-14

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 1 引言

高分辨率LED顯示屏的應用日益廣泛，LED照明企業，恒光電器，而目前國內LED顯示屏的播放控制系統主要采用聯機方式來實現，口碑，即PC機+視頻發送板，通過千兆以太網或者光纖，將視頻實時發送到LED顯示屏端的視頻接收板上完成顯示。這種方式具有良好的人機操作界面和優秀的視頻顯示質量，對于近距離LED顯示屏聯機播放是一種重要的顯示手段。而對于超長距離、戶外LED顯示屏而言，聯機播放顯然需要付出很高的代價才能實現，有些場合甚至無法實現。而脫機方式在這些場合則顯示出其獨特的優勢。脫機方式的特點在于無人值守，專用性強，占用資源少，經濟便攜。同時可以通過一定的控制途徑如Internet、GSM網絡等可對播放過程及內容進行實時的干預和修改。目前國內的脫機控制系統多由嵌入式系統如單片機、 SOC、DSP、RISC處理器等實現。大多數脫機控制卡只能顯示較小的分辨率，支持偽彩或者單色，LED照明工程，不能播放高質量的視頻。本設計旨在實現具有高分辨率、高質量視頻播放、流媒體播放、多區域顯示等功能的小型專用LED脫機播放系統。 本文將從系統的硬件結構和原理、軟件各模塊設計與實現、性能測試及結論三個方面進行說明。

2 脫機播放系統的硬件結構和工作原理

目前國內LED屏脫機控制系統多采用高性能RISC處理器作為核心，恒光電器，典型的以ARM9為核心的 SoC芯片工作頻率大多在200~600MHz之間。然而顯示方面的性能依然比較低下，LED照明企業，大多數芯片，典型的如S3C24X0，通過內部集成LCD控制器來實現顯示功能，一般只支持到640X480的顯示分辨率，照明產品，16bit顏色深度。處理器芯片內置的LCD控制器是在系統內存中設置一小部分作為幀存(Frame Buffer)，LCD控制器使用一個專用的高速DMA通道不斷地讀取幀存中的象素數據到FIFO memory中，最后生成視頻時序輸出到外部LCD接口，因此視頻顯示直接占用系統總線帶寬。支持更高的分辨率和色彩深度意味著占用更多的系統帶寬，比如 1024×768分辨下，24位深度，60Hz場頻的顯示輸出，恒光，顯示占用的系統帶寬在1.1Gbps以上。小型嵌入式系統有限的總線帶寬顯然不可能很好地支持高分辨率真彩顯示。

另一方面，恒光，對于一般的2D圖形操作如象素復制、縮放、色空間轉換等需要軟件實現，處理器對Frame Buffer的頻繁操作帶來的系統性能下降十分突出，極大的影響了CPU在視頻解碼方面的效率。

鑒于上述分析，使用普通的面向手持設備的嵌入式體系結構無法滿足全彩大型LED屏幕的顯示要求，口碑，本文選擇了工業級ARM芯片S3C2440+SM501顯示加速協處理器的解決方案，從根本上解決了上述分析兩個影響顯示性能的關鍵問題。

圖1 脫機播放系統硬件組成框圖

3 建立嵌入式Linux系統平臺

Linux內核具有體積小，效率高，成熟穩定，源代碼開放，資源豐富，內核直接提供豐富的網絡協議，照明方案，支持多種文件系統等諸多優點。本課題移植了Linux2.6.18內核，質量，該版本內核具有穩定性好、開發工具支持度好的優點。這部分工作主要包括：

1)針對硬件平臺移植u-boot.

2)剪裁并交叉編譯Linux內核。移植USB存儲盤、DM9000A網絡芯片、SM501顯卡的驅動到內核

3)交叉編譯busybox，生成ext2格式的Initrd文件系統鏡像

4)通過u-boot將內核和Initrd鏡像燒寫到Nand Flash上，設置內核啟動參數和u-boot啟動命令來啟動內核

經過上述工作，建立了一個小型化的嵌入式Linux平臺。限于篇幅，口碑，本文對嵌入式Linux平臺的建立細節問題不深入介紹。

4 LED顯示屏脫機專用播放軟件設計與實現

LED顯示屏脫機播放軟件的主要設計目標是支持視頻播放、圖片顯示、多區域顯示、流媒體播放、遠程控制。由于整個軟件項目比較龐大，本文將只選擇幾個關鍵模塊進行詳細說明，照明產品，并側重介紹軟件方面如何利用SM501來實現高性能顯示及視頻播放。對流媒體播放和遠程控制部分不做介紹。

5 結論

本文采用高速MCU和SM501嵌入式顯卡作為硬件平臺，突破了嵌入式系統在顯示性能上的瓶頸，接口明確。在軟件上移植了Linux2.6內核作為軟件平臺，在效率和可移植性方面做了較好平衡，恒光電器,照亮您的生活，運用了良好的軟件設計思想，開發出具有開放式體系結構的 LED脫機播放軟件。該系統已經成功應用于全彩LED顯示屏的脫機播放和控制。