摘要

　　全彩LED顯示墻異步控制卡以成本低，集中管理等特點，逐漸成為全彩LED顯示墻控制卡的主流。AM335x具有豐富的硬件外設(shè)，基于Linux的軟件方案，包含GPU Composition模塊能提供完整的多圖層疊加縮放等功能，十分適合全彩LED顯示墻的異步控制卡應(yīng)用。本文將從硬件和軟件兩個方面介紹基于 AM335x提供的相應(yīng)解決方案。

　　1 全彩LED顯示墻控制卡簡介

　　全彩LED顯示顯控制卡根據(jù)控制方式，可以分顯兩大顯：同步控制卡和異步控制卡。

　　1.1 同步控制卡

　　全彩LED同步顯示墻主要由PC，同步控制卡和LED顯示模塊組三部分組成，其連接方式如下：

　　圖1 同步控制模塊圖

　　同步控制卡將DVI信號轉(zhuǎn)成LED顯示模組所需要的視頻信號格式，而且用以太網(wǎng)的方式傳輸給LED顯示模組。同步控制卡本身不做視頻解碼等處理，僅做格式轉(zhuǎn)換。因此，一般采用FPGA實現(xiàn)該功能。

　　1.2 異步控制卡

　　全彩LED異步顯示墻由異步控制卡和LED顯示模組組成，其連接方式如下：

　　圖2 異步控制卡模塊圖

　　由上圖，異步控制卡主要由兩個大的部分組成：

　　視頻處理模塊。在此模塊中，SOC從網(wǎng)口得到視頻流以及UI的素材，進行視頻解碼和UI 繪制，最后通過LCD接口傳送給 FPGA。

　　視頻信號轉(zhuǎn)換模塊。在此模塊中，F(xiàn)PGA將視頻信號轉(zhuǎn)換成LED顯示模組所需的信號，并通過網(wǎng)口輸出，該功能和同步控制卡的 功能一樣。

　　對比兩種方案，可見異步控制卡具體有成本低，便于集中管理的特點。

　　2 異步控制卡系統(tǒng)分析

　　下面從硬件和軟件兩個方面分析其主芯片的系統(tǒng)需求。

　　2.1 硬件部分

　　從硬件上看，視頻處理模塊部分主要由最小系統(tǒng)和外圍模塊兩大部分組成。

　　最小系統(tǒng)

　　1、最小系統(tǒng)由主芯片，電源系統(tǒng)，DDR和存儲四部分組成。

　　2、不同級別的全彩屏對SOC的處理能力有不同要求，具體的要求在軟件部分有說明。

　　外圍模塊

　　1、音頻接口，LCD接口。即LED顯示墻的基本需求。

　　2、網(wǎng)絡(luò)接口。百兆甚至千兆網(wǎng)口可以有效保證顯示內(nèi)容更新的高效性。

　　3、USB接口。便于系統(tǒng)升級，以及擴展基于USB各種外設(shè)。

　　4、SD卡/TF卡支持。便于系統(tǒng)升級以及內(nèi)容的本地更新。

　　此外，異步卡一般和LED顯示墻一起放置于室外，所以需要可工作在寬溫度范圍的工業(yè)級芯片。

　　2.2 軟件部分

　　軟件部分主要由操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件兩大部分組成。

　　2.2.1 操作系統(tǒng)

　　在異步控制卡行業(yè)中，主流系統(tǒng)選擇了Linux。

　　2.2.2應(yīng)用軟件

　　應(yīng)用軟件主要包含三個部分：

　　多媒體部分。用于對音視頻碼流的解碼。

　　全彩屏主要分為高端和中低端兩個檔次：

　　高端，視頻分辨率以及顯示分辨率要求在720p分辨率以上。

　　中低端，視頻分辨率以及顯示分辨率在640x480以內(nèi)。

　　由于LED墻一般顯示物理面積大，而且亮度高，所以對視頻流的幀率要求較高，要求在每秒25幀以上。因此，對于高端產(chǎn)品，一般需帶有視頻硬解碼模塊的主芯片，其價格一般較高；對于低端產(chǎn)品，使用軟解碼可實現(xiàn)，所以需要運算性能較強的主芯片，成本優(yōu)勢較好。

　　UI 部分。

　　用于顯示字幕，圖片等，并處理UI 元素和視頻層的疊加。疊加部分。由于涉及到透明度，尺寸變換等，運 算需求也很大，所以需要主芯片具有相關(guān)的硬件加速模塊。

　　遠程控制部分。

　　該部分主要實現(xiàn)上位機對各控制卡的遠程控制，內(nèi)容更新等功能。該部分一般通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層實現(xiàn)，各控 制廠家有自己的協(xié)議。

　　3 AM335x的解決方案

　　AM335x是TI新近推出的基于ARM Cortex-A8 的SOC，外設(shè)豐富，主要針對工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。針對異步控制卡應(yīng)用，TI也提供了基于Linux的解決方案。下面將從硬件和軟件兩方面分別介紹該方案。

　　3.1 硬件方案

　　AM335x具有一個強勁的核心Cortex-A8，該核的運算能力可達2.0DMIPS/MHz， 而且AM335x的主頻可到1GHz，即運算總的能力可達2000DMIPS，可流暢解碼640x480的MPEG4視頻流，而且有足夠的運算余量繪制各種UI。

　　此外，AM335x還有一個3D圖形加速核，SGX530，可支持OpenGL ES2.0。TI 在OpenGL ES2.0之上提供了相應(yīng)的軟件方案，將SGX530用于視頻幀的尺寸縮放以及實現(xiàn)對UI 層和視頻層的透明疊加的加速，后面軟件部分會詳細介紹該方案。

　　同時，AM335x具有豐富的外設(shè)，如下圖所示：

　　圖3 AM335x異步控制卡硬件模塊圖

　　由上圖可見AM335x可完全涵蓋所有異步控制卡的外設(shè)需求，不需要其他擴展。因此，總體成本具有很強競爭力。

　　TI的開發(fā)板GP EVM（可查閱參考文檔［1］）都可以很便利的進行LED應(yīng)用的評估和開發(fā)，下文中的軟件方案是以GP EVM為平臺進行開發(fā)的。