基于HDMI协议的LED显示屏控制系统的设计.pdf

摘要 摘要 随着社会信息时代的到来，信息交流变得更加频繁。LED 显示屏由于其出色的显示 效果，在工业、商业和交通等诸多领域得到了广泛的应用。网络技术的更新迭代让丰富 多彩的多媒体信息有了更加高效的传输平台。蓝光LED 的技术成熟使得LED 全彩屏的 显示效果得到显著提高。LED 显示屏的市场需求在各个领域都在逐渐增长。 首先，本文研究了市场上主流LED 控制系统的结构及工作原理，设计了基于HDMI 协议、FPGA 控制和以太网传输的发送系统控制方案，利用1360 ×768@60Hz 的视频数 据作为显示数据源，对系统中的FPGA 控制技术以及视频图像处理技术进行了研究和分 析。 其次，确定以Sparten6-FPGA 作为核心控制芯片，并根据需求设计数据处理和传输 的方案。对方案中涉及的接口与协议进行研究，其中主要有用于获取显示数据源信息的 HDMI 接口、用于发送控制参数的UART 接口、用于数据缓存的DDR3 SDRAM 存储器 以及用于远距离数据传输的千兆以太网，对相关接口的工作原理以及传输协议进行了研 究，合理地选择相应的配置电路。 然后，为了实现用户对于LED 显示的控制要求，利用VC++设计了友好的人机交互 软件。用户可以利用该软件选择LED 显示控制的相关参数，利用串口通信的方式将显 示控制参数传输给发送系统，然后发送系统完成对视频数据的相关处理。 接着，根据方案中的需求，自顶向下地设计了发送控制系统中的各模块，主要包括 串行通信模块、HDMI 视频接收模块、视频格式转换模块、视频图像截取模块、DDR 存 储控制器模块，千兆以太网发送模块。利用 Verilog 硬件描述语言完成对各模块的功能 设计，并结合Modelsim 仿真软件对各模块编写Testbench，进行功能仿真验证，仿真结 果表明各模块达到设计要求。 最后，在仿真通过的基础上，搭建实验测试环境，主要对系统中视频数据的处理电 路以及以太网传输电路进行测试。实验结果表明，系统可以实现对视频源的数据处理及 传输过程，具有不错的应用价值，本文所提出的基于HDMI 接口的视频处理和传输方案 是可行的。 关键词：现场可编程门阵列，LED 显示屏，HDMI，千兆以太网，DDR3 I Abstract Abstract With the advent of the social information age, there have been more and more information exchange occasions. LED video display has been widely used in many fields such an industry, commerce and transportation due to its excellent performance . The rapid popularization of network technology provides a reliable medium for the long-distance transmission of multimedia information. The display quality of LED full color screen has been significantly improved because of the mature technology of blue LED. In recent years, the application fields of LED large screen have been gradually expanded, and the market demand is also growing year by year. In the thesis, the architecture and working methods of the mainstream control