使用FPGA设计LED点阵书写显示屏的详细资料说明

　　本设计运用了基于Nios II 嵌入式处理器的SOPC 技术。系统以ALTERA 公司的CycloneII 系列FPGA 为数字平台，将微处理器、Avalon 总线、LED 点阵扫描控制器、存储器和人机接口控制器等硬件设备集中在一片FPGA 上，利用片内硬件来实现LED 点阵的带地址扫描，降低系统总功耗和简化CPU 编程的同时，提高了系统的精确度、稳定性和抗干扰性能。

　　LED 点阵显示屏被用到很多领域，随着电子技术的发展，LED 点阵书写显示屏的广泛应用是一种趋势。传统的LED 点阵显示是由微处理器实现的，但是以FPGA 做控制器将成为发展趋势。

　　FPGA 的结构灵活，其逻辑单元、可编程内部连线和I／O 单元都可以由用户编程，可以实现复杂逻辑功能，满足各种设计需求。其速度快，功耗低，通用性强，特别适用于大型系统的设计。使用FPGA 还可以实现动态配置、在线系统重构（可以在系统运行的不同时刻，按需要改变电路的功能，使系统具备多种空间相关或时间相关的任务）及硬件软化、软件硬化等功能。用FPGA 做为控制器对本系统进行设计，利用它灵活丰富的I/0 资源简化了电路，降低了系统的成本。本作品用FPGA 做为控制器，来实现LED 点阵书写显示屏的功能。

　　2 系统方案

　　2.1 主控器选择方案论证

　　方案一：以ARM 为系统控制器

　　采用32 位RISC 微处理器ARM 实现点阵屏的控制和编码功能，基本上能完成题目的要求，但是ARM 不适合多线程操作，如果应用在系统中会使电路和软件设计变得复杂。

　　方案二：用FPGA 作为系统控制器

　　FPGA 可以直接用硬件扫描、编码、解码、纠错，速度快、稳定性高、扩展性能好、体积小，可以提供丰富的逻辑单元和I/O 资源。用SOPC 工具可以快速生成片上软核处理器，将所有的控制单元集成在一片FPGA 芯片内，降低了额外的功耗开支。采用并行的输入/输出方式，可以达到很快的速度。这样合理的分配了FPGA 资源，具有很强的实时性和准确性。可以实现各种灵活控制。

　　综合考虑，最后采用方案二。