一种新型的LED屏获取显示数据方法

1引言
  LED显示屏作为一种新兴的显示媒体，是集光电及计算机技术于一体的高技术产品。随着大规模集成电路和计算机技术的高速发展，得到了飞速发展，已广泛应用于各行各业。
   在LED显示系统中，绝大多数用来进行传输、处理、控制的信号都是数字信号，而目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的D／A(数字／模拟)转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A／D(模拟／数字)转换器，将模拟信号转变为数字信号。
   虽然现在市场上也有很多的数字显示接口产品，它们有专门的计算机屏幕上的数字化红、绿、蓝三种基色信号和控制信号的输出接口，但这些产品大多价位较高，有时还存在兼容性问题，而且还没有形成统一的标准。
所以就模拟接口而言，显示屏获得数据的方法主要有两种：其一是通过厂家提供的LED显示屏专用多媒体视频卡采集数据，实现LED显示屏和计算机的同步显示；其二是通过截获显示卡输出的模拟信号来获取数据，实现LED显示屏和计算机的同步显示。这两种技术都已经有了成型产品并应用于LED显示屏的实际工作中。
   对于第一种方案，由于科学技术的发展必然会导致各种产品的快速更新换代，多媒体视频卡将会因为不断的技术更新而造成不必要的经济、资源浪费，从而被市场所淘汰。对于第二种方案，由于对应不同的显示卡和分辨率设置需要不断的变换设置参数，从而使产品的适应性很差。
基于以上情况，本文提出了一种实现LED显示屏和计算机同步显示的全新方法，可以完全取代多媒体视频卡，从而避免了现有多媒体视频卡的一些弊端，实现与国际显示屏行业标准的接轨。
2VGA转换接口卡的设计原理
   VGA转换接口卡的基本工作原理是：采用A／D采集技术，直接从通用的显示卡模拟输出采集图像信息，无需再安装多媒体视频卡。将一路模拟信号通过A／D转换器件转换成数字信号，送入显示屏；将另一路模拟信号通过视频前置放大器后仍以模拟信号的形式送回CRT显示器，这样可使显示器的显示内容和LED显示屏显示的内容保持实时一致，并可随时监控采集效果，A／D系统的采用，同时也降低了安装、操作的复杂程度。VGA转换接口卡作为计算机的外设可以做到“不开机安装”，从而提高了整套系统的兼容性。其原理结构框图见图1。

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3模数转换芯片的选取
    模数转换器(Analog-Digital Converter,简称ADC)，作为组成转换接口卡的主要器件，其主要作用是将输入的模拟量转换成大屏幕能够识别的数字量［4］。我们使用的是美国AD公司最新推出的高速、专用于RGB视频的模数转换器件AD9884A-140型。
AD9884是智能型VGA、SVGA、XGA显示转换专用的高速(500MHz模拟带宽)8位A／D转换芯片，要用单片机初始化此芯片的内部寄存器，以串行的方式写入预定的工作模式，编写结束后AD9884开始工作。
要用好一种新的器件，必须首先把器件的工作原理、性能指标、极限工作参数及典型电路连接了解清楚。如果是智能器件，还要了解它的编程特性与参数，并能在市场上买到它。
模数转换器件AD9884A是接口卡的主要芯片，其他器件都要围绕该芯片进行选择。
3．1器件工作特性

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3．2器件内部结构及工作原理
［11］狝D9884A是一个完全8位140MSPS集成电路，能够从计算机和工作站获取RGB图形信号。其140MSPS的编码能力和500Hz全功率的模拟带宽能够支持1280×1024分辨率和75Hz的刷新频率，精确获得并数字化每一个像素。 [p]
   为了将系统消耗和能源浪费降至最低，AD9884A包含一个内部的+1．25v电压参考，PLL从HSYNC产生一个像素时钟，可编程增益、补偿和箝位电路。使用者只需要提供一个+3．3v电源、模拟输入、HSYNC信号。三态CMOS输出可由2．5v-3．3v电源提供。
  AD9884A的PLL锁相环路从HSYNC信号输入产生一个像素时钟，像素时钟的输出频率范围从20MHz到140MHz。当没有HSYNC信号，COAST信号存在时，PLL维持它的输出频率。AD9884A提供32级采样相位调节。数据、HSYNC信号和数据时钟输出相位关系是时刻保持一致的。可以用外部时钟输入作为像素时钟而不使用PLL。
箝位信号由内部产生或由使用者通过CLAMP输入管脚提供。
模数转换芯片的内部结构框图如图2所示。

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4显示屏数据接收
   从模数转换芯片输出的三路RGB数字并行信号通过50针的数字输出插座传给显示屏数据接收部分。接收部分由MC3486组成。扫描部分采用双缓冲SRAM，每片存放一帧数据，一片用于接收数据写入，另一片用于扫描数据读出。用帧信号v进行切换。数据写入列地址由传送时钟计数产生。行地址由行信号计数产生。扫描部分地址由晶体和计数器产生、地址切换采用二选一开关完成。

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5结论及未来发展方向
   VGA转换接口卡的设计目的就是为了解决目前多媒体视频卡的尴尬境地，为显示屏的发展提供实际的解决方案。无论微机技术如何发展，VGA转换接口卡都能够以不变应万变，提供显示屏所需要的并行输入数字信号。VGA接口卡具备银河多媒体卡所具有的所有功能，同时它在标准化方面已满足和国际化接轨的要求，提供了更高质量的图形信号。
  该产品具有较高的性能价格比，目前已应用于显示屏产业中并取得了较好的效果。
  从DVI技术的发展我们可以看到数字接口是未来的发展方向，这也为LED显示屏技术的发展提出了一个全新的思路。随着DVI技术的普及，我们可以通过兼容模拟、数字信号的DVI-I接口，使模拟信号送入CRT显示器，而另一路数字信号通过一系列的整合可送入大屏幕，提供大屏幕所需的并行数字信号。届时，LED显示技术必将进入一个更新的领域，为社会各行各业提供更高质量的信息服务。