摘 要：本文介紹一種LED顯示屏獲取數(shù)據(jù)的新型方法。該方法運(yùn)用高精度的數(shù)字化處理技術(shù)將計(jì)算機(jī)顯示卡輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)傳送給顯示屏，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)同步顯示，解決了目前顯示屏用多媒體卡的尷尬境地，從而提高了顯示屏的顯示效果，拓寬了顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域，達(dá)到國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
1、引言
LED顯示屏作為一種新興的顯示媒體，是集光電及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品。隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，得到了飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
在LED顯示系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用來進(jìn)行傳輸、處理、控制的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，而目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)與外部顯示設(shè)備之間都是通過模擬VGA接口連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的D／A(數(shù)字／模擬)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行、場同步信號(hào)，信號(hào)通過電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。對(duì)于模擬顯示設(shè)備，如模擬CRT顯示器，信號(hào)被直接送到相應(yīng)的處理電路，驅(qū)動(dòng)控制顯像管生成圖像。而對(duì)于LCD、DLP等數(shù)字顯示設(shè)備，顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的A／D(模擬／數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。
雖然現(xiàn)在市場上也有很多的數(shù)字顯示接口產(chǎn)品，它們有專門的計(jì)算機(jī)屏幕上的數(shù)字化紅、綠、藍(lán)三種基色信號(hào)和控制信號(hào)的輸出接口，但這些產(chǎn)品大多價(jià)位較高，有時(shí)還存在兼容性問題，而且還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
所以就模擬接口而言，顯示屏獲得數(shù)據(jù)的方法主要有兩種：其一是通過廠家提供的LED顯示屏專用多媒體視頻卡采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)LED顯示屏和計(jì)算機(jī)的同步顯示；其二是通過截獲顯示卡輸出的模擬信號(hào)來獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)LED顯示屏和計(jì)算機(jī)的同步顯示。這兩種技術(shù)都已經(jīng)有了成型產(chǎn)品并應(yīng)用于LED顯示屏的實(shí)際工作中。
對(duì)于第一種方案，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必然會(huì)導(dǎo)致各種產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，多媒體視頻卡將會(huì)因?yàn)椴粩嗟募夹g(shù)更新而造成不必要的經(jīng)濟(jì)、資源浪費(fèi)，從而被市場所淘汰。對(duì)于第二種方案，由于對(duì)應(yīng)不同的顯示卡和分辨率設(shè)置需要不斷的變換設(shè)置參數(shù)，從而使產(chǎn)品的適應(yīng)性很差。
基于以上情況，本文提出了一種實(shí)現(xiàn)LED顯示屏和計(jì)算機(jī)同步顯示的全新方法，可以完全取代多媒體視頻卡，從而避免了現(xiàn)有多媒體視頻卡的一些弊端，實(shí)現(xiàn)與國際顯示屏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接軌。
2、VGA轉(zhuǎn)換接口卡的設(shè)計(jì)原理
VGA轉(zhuǎn)換接口卡的基本工作原理是：采用A／D采集技術(shù)，直接從通用的顯示卡模擬輸出采集圖像信息，無需再安裝多媒體視頻卡。將一路模擬信號(hào)通過A／D轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入顯示屏；將另一路模擬信號(hào)通過視頻前置放大器后仍以模擬信號(hào)的形式送回CRT顯示器，這樣可使顯示器的顯示內(nèi)容和LED顯示屏顯示的內(nèi)容保持實(shí)時(shí)一致，并可隨時(shí)監(jiān)控采集效果，A／D系統(tǒng)的采用，同時(shí)也降低了安裝、操作的復(fù)雜程度。VGA轉(zhuǎn)換接口卡作為計(jì)算機(jī)的外設(shè)可以做到“不開機(jī)安裝”，從而提高了整套系統(tǒng)的兼容性。其原理結(jié)構(gòu)框圖見圖1。
3、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選取
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-Digital Converter,簡稱ADC)，作為組成轉(zhuǎn)換接口卡的主要器件，其主要作用是將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成大屏幕能夠識(shí)別的數(shù)字量［4］。我們使用的是美國AD公司最新推出的高速、專用于RGB視頻的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件AD9884A-140型。
AD9884是智能型VGA、SVGA、XGA顯示轉(zhuǎn)換專用的高速(500MHz模擬帶寬)8位A／D轉(zhuǎn)換芯片，要用單片機(jī)初始化此芯片的內(nèi)部寄存器，以串行的方式寫入預(yù)定的工作模式，編寫結(jié)束后AD9884開始工作。
要用好一種新的器件，必須首先把器件的工作原理、性能指標(biāo)、極限工作參數(shù)及典型電路連接了解清楚。如果是智能器件，還要了解它的編程特性與參數(shù)，并能在市場上買到它。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器件AD9884A是接口卡的主要芯片，其他器件都要圍繞該芯片進(jìn)行選擇。
3．1器件工作特性
3．2器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
［11］AD9884A是一個(gè)完全8位140MSPS集成電路，能夠從計(jì)算機(jī)和工作站獲取RGB圖形信號(hào)。其140MSPS的編碼能力和500Hz全功率的模擬帶寬能夠支持1280×1024分辨率和75Hz的刷新頻率，精確獲得并數(shù)字化每一個(gè)像素。
為了將系統(tǒng)消耗和能源浪費(fèi)降至最低，AD9884A包含一個(gè)內(nèi)部的+1．25v電壓參考，PLL從HSYNC產(chǎn)生一個(gè)像素時(shí)鐘，可編程增益、補(bǔ)償和箝位電路。使用者只需要提供一個(gè)+3．3v電源、模擬輸入、HSYNC信號(hào)。三態(tài)CMOS輸出可由2．5v-3．3v電源提供。
AD9884A的PLL鎖相環(huán)路從HSYNC信號(hào)輸入產(chǎn)生一個(gè)像素時(shí)鐘，像素時(shí)鐘的輸出頻率范圍從20MHz到140MHz。當(dāng)沒有HSYNC信號(hào)，COAST信號(hào)存在時(shí)，PLL維持它的輸出頻率。AD9884A提供32級(jí)采樣相位調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)、HSYNC信號(hào)和數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出相位關(guān)系是時(shí)刻保持一致的。可以用外部時(shí)鐘輸入作為像素時(shí)鐘而不使用PLL。
箝位信號(hào)由內(nèi)部產(chǎn)生或由使用者通過CLAMP輸入管腳提供。
模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
4顯示屏數(shù)據(jù)接收
從模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸出的三路RGB數(shù)字并行信號(hào)通過50針的數(shù)字輸出插座傳給顯示屏數(shù)據(jù)接收部分。接收部分由MC3486組成。掃描部分采用雙緩沖SRAM，每片存放一幀數(shù)據(jù)，一片用于接收數(shù)據(jù)寫入，另一片用于掃描數(shù)據(jù)讀出。用幀信號(hào)v進(jìn)行切換。數(shù)據(jù)寫入列地址由傳送時(shí)鐘計(jì)數(shù)產(chǎn)生。行地址由行信號(hào)計(jì)數(shù)產(chǎn)生。掃描部分地址由晶體和計(jì)數(shù)器產(chǎn)生、地址切換采用二選一開關(guān)完成。
5結(jié)論及未來發(fā)展方向
VGA轉(zhuǎn)換接口卡的設(shè)計(jì)目的就是為了解決目前多媒體視頻卡的尷尬境地，為顯示屏的發(fā)展提供實(shí)際的解決方案。無論微機(jī)技術(shù)如何發(fā)展，VGA轉(zhuǎn)換接口卡都能夠以不變應(yīng)萬變，提供顯示屏所需要的并行輸入數(shù)字信號(hào)。VGA接口卡具備銀河多媒體卡所具有的所有功能，同時(shí)它在標(biāo)準(zhǔn)化方面已滿足和國際化接軌的要求，提供了更高質(zhì)量的圖形信號(hào)。
該產(chǎn)品具有較高的性能價(jià)格比，目前已應(yīng)用于顯示屏產(chǎn)業(yè)中并取得了較好的效果。
從DVI技術(shù)的發(fā)展我們可以看到數(shù)字接口是未來的發(fā)展方向，這也為LED顯示屏技術(shù)的發(fā)展提出了一個(gè)全新的思路。隨著DVI技術(shù)的普及，我們可以通過兼容模擬、數(shù)字信號(hào)的DVI-I接口，使模擬信號(hào)送入CRT顯示器，而另一路數(shù)字信號(hào)通過一系列的整合可送入大屏幕，提供大屏幕所需的并行數(shù)字信號(hào)。屆時(shí)，LED顯示技術(shù)必將進(jìn)入一個(gè)更新的領(lǐng)域，為社會(huì)各行各業(yè)提供更高質(zhì)量的信息服務(wù)。
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