LED屏显示接口技术研究

摘要

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，ＬＥＤ显示屏得到了飞速发展，目前已广泛应用于各行各业。但是，ＬＥＤ显示屏与ＰＣ机的接口技术一直是限制ＬＥＤ显示屏性能的瓶颈。

本文研制了一种基于ＰＣ机的用于ＶＧＡ模拟端口信号处理的高性能、高精度、ＬＥＤ显示屏专用的接口卡。ＬＥＤ显示屏专用ＶＯＡ接口卡的设计能够解决目前多媒体卡的尴尬境地，为显示屏的发展提供切合实际的解决方案。

该接口卡采用国际上标准的ＶＧＡ接口技术，实现了显示屏同步显示控制模式下的“即插即用”，同时其单元模块化设计，为应用带来了便利。该接口卡运用高精度的数字化处理技术将计算机输出的ＶＧＡ信号（模拟量）转换成标准的数字信号传送给显示屏，提高了显示屏的显示效果，拓宽了显示屏的应用领域，达到国内同行业领先水平。具有可观的经济前景。

该接口卡的性能价格比较高，各项技术指标都达到了很高的要求。文中给出了该卡的软硬件结构和主要硬件单元电路，并对一些主要器件的选取也做了详细的论述。

关键词：显示屏ＶＧＡ接口模数转换

芯片ＰＣＢ板Ａｂｓｔｒａｃｔ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＥＤｄｉｓｐｌａｙｓｃｒｅｅｎＶＧＡｉｎｔｅｒｆａｃｅＡｎａｌｏｇ—ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒＣｈｉｐＰＣＢ

ｂｏａｒｄＬＥＤ屏显示接口技术研究

１绪论

１．ＩＬＥＤ屏及其技术发展趋向

ＬＥＤ显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。“’由于它具有发光效率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，自２０世纪８０年代后期开始，随着ＬＥＤ

制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入９０年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，ＬＥＤ显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在ＬＥＤ显示屏的

设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。ＬＥＤ显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图像显示屏，一直到今天的全彩色视频显示屏的

发展过程。其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等各个方

面。我国ＬＥＤ显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已经形成了一个具有相当发展潜力的产业，有些企业的ＬＥＤ显示屏已经出口到东南亚各国，甚至出口到欧洲。相信随着对公共传媒需求的高速增长，ＬＥＤ显

示屏产业会得到更快的发展。ＬＥＤ显示屏是多种技术综合应用的产品，涉及光电子学、半导体器件、

数字电子电路、大规模集成电路、单片机及微机等各个方面，既有硬件又

有软件。显示屏是由计算机（或带多媒体卡等），采集卡，主控箱，数据传输（发送卡，接收卡），扫描板，显示屏单元等六大部分组成。如图所示。

图Ｉ－Ｉ显示屏系统结构２东ｊＥ林业大学硕士学位论文

１．２视频ＬＥＤ显示屏及其多媒体视频卡

随着社会不断的进步，人们对公共传媒质量的要求越来越高，特别是在了解国内外时事动态和经济信息，观看文艺节目和体育比赛等方面，现

在普遍要求能观看到及时的运动图像。而只能显示文字、图形或静止图像的中低档ＬＥＤ显示屏，已经远远满足不了这种越来越强烈的要求了。能够显示运动的、清晰的、全彩色的图像，是新一代ＬＥＤ显示屏的特色，这就是视频ＬＥＤ显示屏。

从公众传媒的及时性来看，广播电视信号作为视频ＬＥＤ显示屏的信号

源无疑是十分合适的。问题在于ＬＥＤ显示屏能够直接显示的信号是数字化的，而现行广播电视信号还是模拟式的，所以直接使用广播电视信号作为ＬＥＤ显示屏的信号源，还有很多问题。广播电视数字化虽然已经提出来一

段时问了，但是真正实现还要走相当长的路程。如果直接采用广播电视信号作为ＬＥＤ显示屏的显示信号，必须解决好

以下几个方面的问题；首先，需要通过Ａ／Ｏ转换把模拟量韵广播电视信号变换成ＬＥＤ显示屏所需要的数字信号：其次，需要把全彩色电视信号中的

亮度和色度两路信号转换成彩色ＬＥＤ显示屏所需要的ＲＧＢ三路灰度信号：

再次，需要把电视信号的隔行扫描方式转换成ＬＥＤ显示的顺序逐行扫描方式。当前计算机的发展，特别是多媒体技术的发展，已经可以提供多种计

算机视频输入接口板（视频卡）。计算机的显示系统是数字化的，为了能够输入广播电视信号，这类接口板所做的处理，正好满足我们上面提出的各项要求。这样，现在的问题就成了如何从计算机显示适配卡上取得ＬＥＤ

显示屏所需要的ＲＧＢ三基色灰度数据和各种控制信号。作为视频源，最常用的是计算机显示适配卡，因为目前多媒体技术的发展，已经使ＶＣＤ、ＤＶｌ）、录像、摄像、广播电视等多种信号都能在计算机上进行显示。另一方面，计算机本身又是数字化的，信号的性质满足ＬＥＤ

显示屏的需要。由于大多数计算机常用的ＣＲＴ显示器是模拟式的，所以计

算机显示适配卡的输出端插座上所提供的信号也是模拟式的。为了能够从显示适配卡上取得ＬＥＤ显示屏所需的数字信号，需要使用有特征插座

（ＦＥＡＴＵＲＥＣＯＮＮＥＣＴＯＲ）的显示适配卡。

专门用于ＬＥＤ显示屏的多媒体视频卡是一块综合性很高的多功能卡，

它基于ＰＣＩ总线，具备计算机显示卡的各种功能，同时提供视频输入端口ａＬＥＤ屏显示接口技术研究

其主要功能是将计算机的显示内容进行数字化（同时也完成ＶＧＡ显卡功

能），同时对数字化信息进行压缩、存储、解压、编辑、传输和播放等各种处理。多媒体卡的输出包括红绿蓝三色各８位信号以及行信号、场信号

和消隐信号。同时也能对外部输入的视频信号采样，转换成数字化信号输出，以供显示屏使用。主要的有银河多媒体卡和东方星多媒体卡。作为显卡，多媒体卡上配有通用ＤＢ一１５针插座，连接到ＣＲＴ显示器或

ＬＣＤ显示器。作为ＬＥＤ显示屏的视频信号源，多媒体卡上提供了一个５０引脚的连接

插座。通过该插座向ＬＥＤ显示屏输出ＲＧＢ三基色各８ｂｉｔ的数字灰度值数据，同时还提供复合消隐信号ＢＬＡＮＫ、点时钟脉冲ＣＬＫ、帧同步信号ＶＳＹＮＣ、

行同步信号ＨＳＹＮＣ以及地信号ＧＮＤ，完全满足ＬＥＤ显示屏的需要。作为多媒体卡，它集视频卡、解压卡、加速卡于一身ａ该卡的外形及

卡上主要器件的布置如图所示。

视频输入口Ｓ－ＶｉｄｅｏＶｉｄｅ０２Ｖｉｄｅａｌ

显示输出口托留（ｎＢｌ５）

图卜２多媒体视频卡器件布置

多媒体视频卡上设有三个视频信号输入口Ｖｉｄｅｏｌ、Ｖｉｄｅ０２和

Ｓ－Ｖｉｄｅｏ，输出口有送计算机ＶＧＡ显示器的ＤＢ－１５针插座和送ＬＥＤ显示屏的５０针插座。板上安装１３个跳线开关ＪＰｌ一ＪＰｌ３，分别对复合消隐信号ＢＬＡＮＫ的输出引脚选择、分辨率、彩色数据位数、点时钟频率、控制信号

极性、点时钟延时等进行设置“１。４东北林业大学硕士学位论文

１．３课题的提出及理论与技术经济价值

多媒体视频卡把生成ＬＥＤ显示信号、多媒体制作和视频信号显示等集成在一起，一方面使各种文字、图形、图像、动画以及视频信号都能进入

计算机，另一方面只要在计算机监视器上能看到的就可以输出到ＬＥＤ显示屏上显示。

１．３．Ｉ课题的提出

伴随着我国的ＬＥＤ显示屏行业近几年非常迅速的发展，显示屏的技术方面也取得了很大的进步，但长久以来显示屏和ＰＣ机接口方面一直没有统一的标准，各个显示屏生产厂家按照自身的技术制定自己的接口方案，

技术的标准化方面很混乱。为解决这个问题，经过缜密的市场评估和技术方案的论证，对照国际通用的ＰＣ机到显示设备的ＶＧＡ接口技术，自行开发研制了ＶＧＡ接口转换设备，这对于提高整个显示屏行业的标准化有很大

的益处。目前，国内显示屏生产厂家公认的ＬＥＤ显示屏与ＰＣ机的接口设备是多媒体视频卡。多媒体视频卡具有很高的性价比，它的性能一直被国内显

示屏行业所称道，多媒体视频卡具有很强大的图形转换功能，它所运用的

技术在国内是最领先的。多媒体视频卡的发展是与接口技术、总线的发展

密切相关的。但诸多的限制因素，制约了多媒体视频卡的进一步发展，使其存在着如下几个方面的一些使用上的局限性：在新一代的ＰｅｎｔｉｕｍＰＣ机中，为进一步提高显示适配器的总线带宽，

使之与ＣＰＵ的处理速度相适应，已将显示适配器由与ＰＣＩ总线的连接改为与专用ＡＧＰ总线相连接。而多媒体视频卡基于ＰＣＩ总线，必将落后于总线

的发展速度，限制显示屏产业的进一步发展。技术的进步推动了新一代笔记本电脑的产生和发展，这类电脑既有台

式微机的功能，又具有轻便灵活的特点。但这类电脑的扩展能力很弱，没

有ＰＣＩ插槽，无法插接多媒体视频卡，现场操作需携带Ｐｃ机时会带来不

便。现有多媒体视频卡为非标准接口，不利于获得厂商的广泛支持，也不

利于企业产品标准化生产。