双RAM技术在LED显示屏控制系统的应用

　　显示步骤（在此，只考虑垂直移动显示效果）：双RAM技术将显示数据输出的时候，是将两块RAM中相同地址的两个数据同时输出。所以，如果设置RAM0为主存储器，RAM1为从存储器，则将两块RAM的显示数据存在一块串行存储器中的时候，偶地址单元应存储RAM0的数据，奇地址单元存储RAM1的数据，由于数据宽度为8，所以每次输出16位数据。如果显示区域中以（ ， ）点为显示起始点，在LED屏上显示一屏显示信息，则其数据选择控制位只与 、扫描线和扫描宽度 有关［3］。显示区域的起始行坐标为 ，一块显示区域有 行，则 所在的块为：

　　这里讨论 在实际显示区域的坐标没有多大意义，只须注意 在当前显示块的相对坐标， 就是 在当前显示块的相对纵坐标，则相对坐标为（ ， ）。动态显示的基础是静态显示，静态显示以从特定行显示一屏为特征，当显示屏从第 行开始显示信息时，因为一块显示区域有 个数据，则 所在块显示数据的起始地址为：

　　一块显示区域分为 个区，如图2所示，则 所在的分区记作：

　　一区存放有 个显示数据，所以 所在分区地址与所在块起始地址之间的相对偏移地址为 。所以，只要知道了显示信息的起始行坐标，就能得到显示数据在存储器中的存储地址。

　　因为 ，记 ，表示显示信息跨越两个数据块时，需要选择的数据位数。存储器输出16位数据 后，从 位控制选择连续的8位数据 输出到显示屏。当数据从一个字节的 位开始输出16位时，如 ，前面8位在当前显示是多余的几位数据，后面8位数据 正好是要输出到显示屏的8位数据，当这16位数据串行输出到一个8位的移位寄存器中时，移位寄存器刚好可以容纳高8位数据，并将其输出显示。之后各列数据的输出情况同样如此，不需要额外的指令或电路来对输出数据进行选择输出。

只是在每行第一列数据输出前，通过单片机模拟i个时钟脉冲输出到存储器，让输出数据产生错位，使数据从 位开始输出。另外有一种情况，当显示信息刚好是A、B、C、D块中的某一块时，无须产生模拟脉冲对数据进行选择，而是直接将数据输出显示。通过分析可知，SPI模块刚好具有这个功能，通过单片机额外模拟 个时钟脉冲，输出到串行存储器的时钟信号端，可以使数据错位，从指定的某一位 开始输出。当显示信息跨越 区间时，此时如果一场显示还没有完毕，内存地址应返回到 所在块的起始地址，并从起始地址开始输出显示数据，单片机模拟的脉冲数 也相应发生变化［4］。

　　2 LED显示屏控制系统设计

　　为了简化电路，提高数据输出效率，本控制系统采用RAMTRON（瑞创）公司的带SPI功能模块的VRS51L3074单片机，如图3所示。VRS51L3074单片机的时钟频率为40MHz，指令周期短，处理速度快，效率可以与ARM处理器媲美，但是ARM处理器的价格要高得多。VRS51L3074单片机工作电压在3.3V左右，但是可以兼容5V［5］。

　　图3 LED显示屏控制电路

　　2.1 VRS51L3074的SPI功能模块

　　SPI 是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是串行外围设备接口，SPI是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种四线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCLK（时钟），CS（片选）。

　　VRS51L3074单片机的SPI时钟频率可以在 范围内调整，SPI时钟频率最高可以达到20MHz［6］。当VRS51L3074作为SPI主机时，可以对SPI运行控制、配置和状态监控以及其他的一些工作环境进行设置：

　　配置寄存器SPICONFIG：主要对片选信号控制模式、SPI中断进行设置。

　　状态寄存器SPISTATUS：主要用于对SPI运行状态的监控。

　　传输字长寄存器SPISIZE：设置传输字长，本文设置为16位，即每次输出16位数据。

　　控制寄存器SPICTRL：对SPI时钟速率、时钟相位/极性、片选信号，以及SPI时钟频率进行设置。

　　数据寄存器SPIRXTX0~ SPIRXTX3：用于对SPI接口32位收发缓冲器的访问，对数据寄存器执行写操作是将数据送入发送缓冲器中，对数据寄存器执行读操作是从接收缓冲器中取出收到的数据。SPI接口的发送和接收缓冲器都采用双缓冲结构，从硬件上减少数据冲突并提高数据传输效率。在主模式下对SPIRXTX0寄存器执行写入操作将启动SPI传输。当传输字各行长大于8时，应最后向SPIRXTX0寄存器写入。

向串行FLASH输入控制信号和数据地址后，启动串行FLASH传输数