基于μC／OS-II的多窗口顯示屏控制器設計

2.3 掃描控制模塊

將數字視頻信號進行緩存處理，并將RGB信號通過脈寬調制（PWM）轉換為供LED顯示所需的信號送往掃描模塊。掃描控制模塊由用戶自定義的PWM IP核和顯存組成，顯存采用1片SRAM實現，用來保存當前顯示的1幀點陣信息數據。PWM模塊通過AvalON總線和Nios IICPU連接，將從CPU接收到的數據按指定地址寫入顯存，然后再按一定的尋址方式從顯存中讀取點陣信息數據進行掃描。

2.4 其他功能模塊

串口控制器、定時器、存儲器控制器通過SOPC Builder軟件定制集成IP核自動生成。

3 控制系統軟件部分設計

該操作系統利用高效任務調度算法調度每個任務，而每個窗口的顯示由單個任務完成。

3.1 數據結構

數據在存儲器中的存儲形式直接影響數據的存取速度和控制的復雜度，本系統對顯存中的數據和緩存區的數據均重新組織，降低了數據處理和掃描控制復雜度。

3.1.1 顯存數據的組織

LED顯示屏的每個像素點都包括紅、綠、藍3種基色，每種顏色的灰度級均為256級，即由8位數據對像素點灰度級進行編碼，故每個像素點需要占用3字節的存儲空間。顯示時，每個像素的紅管、綠管、藍管是同時點亮的，也就是說，3種顏色的數據是并行上屏的。據此，可將紅綠藍3種顏色對應的數據分開存儲，以方便操作。數據存儲方式如圖4所示。每種顏色的數據集中存放在某個區中，每個區域的首地址作為3種顏色的基址，在進行數據存放時，每個像素點只需給出相對變化地址（變址），然后加上不同的基址就可以在3個區域中找到對應點的視頻數據。

圖4 存儲器分區圖

LED顯示屏灰度的實現方法，是分權重掃描的。這樣就需要把顏色數據位分離，然后同權重的位重新組合。為了方便操作，存儲時把圖4所示的分區中的每個區再分為8個權重區，所有同權重的數值集中放于對應權重區中。所謂位分離就是把數據的高低位按權重分開，然后重新組織。位分離的實現在可編程邏輯器件中也比較容易實現，可以劃出一塊邏輯矩陣，操作時橫向存入，縱向讀出即可。位分離示意圖如圖5所示。

圖5 位分離示意圖

3.1.2 緩存數據的組織

若要進行特技效果顯示，則當前顯示的數據幀和下一個數據幀存在著某種變換關系，由于CPU只能對顯存進行寫操作，所以需在緩存中劃分出一塊大小和顯存相等、地址一一對應的區域screen,用于存儲當前顯示的數據幀信息。如果各窗口之間存在重疊現象，且特技數據處理運算直接在screen區域進行，則窗口重疊部分信息可能發生混亂。故在緩存中再為每一個窗口劃分出一塊存取空間（part 1,part 2,…，part n），用于存儲本窗口顯示的前一幀數據信息。在特技數據處理運算時，先在part區域處理各窗口的數據信息，然后將轉換完的數據送往各窗口在screen區域所對應地址的存取空間，最后將screen中的數據寫入地址對應的顯存，從而完成顯示。