目前采用的LED大屏幕顯示系統(tǒng)的控制電路，大多由單個(gè)或多個(gè)CPU及復(fù)雜的外圍電路組成，這種電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)編程比較復(fù)雜，整個(gè)電路的調(diào)試比較麻煩，可靠性和實(shí)時(shí)性很難得到保證。針對(duì)這種情況，介紹一種基于cyclone EP1C6的LED大屏幕設(shè)計(jì)方案,該設(shè)計(jì)方案無(wú)須外掛FLASH ROM和RAM，無(wú)須任何外部功能電路，所有功能均由一片cyclone EP1C6和一片單片機(jī)SPCE061A來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有數(shù)據(jù)處理速度快、可靠性高的特點(diǎn)。其中FPGA內(nèi)部雙口RAM的運(yùn)用，為不同總線間的數(shù)據(jù)通信提供了一個(gè)新的解決方案。　
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能概述
設(shè)計(jì)對(duì)象是一塊具有192×128個(gè)紅色LED點(diǎn)陣的電子屏。整塊電子屏是模塊化的結(jié)構(gòu)，每4個(gè)16×16的點(diǎn)陣塊為一個(gè)單元，共3×8個(gè)這樣的單元。屏上要求連續(xù)顯示5屏內(nèi)容，且每屏具有上下左右移動(dòng)等動(dòng)畫(huà)效果，實(shí)際應(yīng)用中主控制室距離電子屏約為200米。結(jié)合設(shè)計(jì)對(duì)象的要求和大屏幕設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

LED大屏設(shè)計(jì)系統(tǒng)由三個(gè)主要單元組成：上位機(jī)圖象/文字編輯與發(fā)送部分單元、主控板單元、LED電子屏。系統(tǒng)上位機(jī)由一臺(tái)PC機(jī)來(lái)控制，主要是編輯、發(fā)送圖象/文字信息到主控板，而主控板對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后發(fā)送到大屏幕上顯示出來(lái)。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要是對(duì)主控板的設(shè)計(jì)，主控板的主要功能包括：數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、掃描控制等。傳統(tǒng)LED大屏設(shè)計(jì)由作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的FLASH ROM和數(shù)據(jù)處理緩存器的RAM、CPU和可編程邏輯器件FPGA/CPLD、作為數(shù)據(jù)掃描緩沖區(qū)的RAM組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

傳統(tǒng)主控板硬件設(shè)計(jì)需要較多的外圍器件（有的設(shè)計(jì)中還不止一個(gè)CPU和CPLD），不僅硬件結(jié)構(gòu)和連線復(fù)雜，而且設(shè)計(jì)成本較高。此外，由于LED大屏幕數(shù)據(jù)量很大，各個(gè)分立存儲(chǔ)器之間、單片機(jī)與FPGA/CPLD之前數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠的傳輸也是一個(gè)問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題，主控板硬件電路的設(shè)計(jì)選用一片凌陽(yáng)單片機(jī)SPCE061A和一片F(xiàn)PGA cyclone EP1C6，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

2.1 cyclone EP1C6和SPCE061A簡(jiǎn)介
cyclone EP1C6是Altera推出的一款高性價(jià)比FPGA，工作電壓3.3V，內(nèi)核電壓1.5V。采用0.13μm工藝技術(shù)，全銅SRAM工藝，其密度為5980個(gè)邏輯單元，包含20個(gè)128×36位的RAM塊（M4K模塊），總的RAM空間達(dá)到92160位。內(nèi)嵌2個(gè)鎖相環(huán)電路和一個(gè)用于連接SDRAM的特定雙數(shù)據(jù)率接口，工作頻率高達(dá)200MHz[3]。
SPCE061A是凌陽(yáng)科技推出的一款16位微控制器，內(nèi)嵌32K字FLASH和2K字SRAM，并集成了ICE仿真電路接口p通用I/O端口p定時(shí)器/計(jì)數(shù)器p中斷控制pCPU時(shí)鐘p模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/DpDAC輸出p通用異步串行輸入輸出接口、串行輸入輸出接口p低電壓檢測(cè)/低電壓復(fù)位p看門(mén)狗等功能。CPU最高可工作在49MHz的主頻下，較高的處理速度使SPCE061A能夠非常容易、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)[1]。
2.2主控板結(jié)構(gòu)及功能