基于8080总线的拼接屏同步驱动显示技术

中国民航飞行学院广汉分院 赵 亮中国民航飞行学院空管中心 邓 伟

基于8080总线的拼接屏同步驱动显示技术

中国民航飞行学院广汉分院 赵 亮
中国民航飞行学院空管中心 邓 伟

本文介绍了一种基于8080总线的拼接屏同步驱动显示技术的原理和实现方法。该方法基于标准8080总线协议和拼接屏驱动技术的基本原理，高效利用8080总线接口与拼接屏显示系统的物理连接关系，通过实时检测、跟踪、识别拼接屏显示系统外围的驱动信号，在拼接屏显示系统内部高效的切换命令和数据的流向，达到准确同步显示静态图片和视频信息的目的。该方法减少了传统拼接屏显示系统中复杂的驱动环节，大大提高了整个系统的驱动效率，实现方法简单有效。在拼接屏显示系统上的应用结果表明，该方法具有很好的信号捕获、数据分流和同步显示功能。

8080总线；拼接显示屏；数据分流；同步显示

0 引言

近年以来中小尺寸OLED拼接显示技术的高速发展，拼接屏驱动显示技术呈高速发展态势。在拼接屏显示系统中，如何使单显示屏的图像信息与原始整幅图像信息保持同步显示，不仅成为该类系统的核心技术之一，还成为影响该类系统显示效果的关键因素之一。拼接屏显示系统，是指物理上由两个以上（含两个）的显示终端或者一个显示终端包含两套以上（含两套）的驱动系统拼接而成的显示系统。该类系统已在超大尺寸电视墙、电子广告牌等市场领域中得到了广泛的应用[1]。另外，随着近年中小尺寸OLED拼接显示技术的高速发展，拼接屏显示系统在该领域内也得到了应用和发展。

8080总线全称为8080并口总线协议，该协议是由Intel公司提出，因此，8080总线也称为Intel总线。与RGB接口相比，8080接口简单，控制方便，无需要同步时钟和同步信号，所以在中小尺寸LCD/ OLED等显示屏上得到了广泛应用。一般而言，中小尺寸LCD/OLED均支持8080接口。拼接屏显示系统常见的数据接口包括：HDMI、LVDS、VGA、RGB和8080等。目前，基于HDMI、LVDS、VGA、RGB接口的拼接屏驱动显示系统已经得到了广泛应用[2]，本文不做论述。相反，基于8080总线的拼接屏驱动显示技术却少有应用和研究。本文基于8080总线协议和拼接屏驱动技术的基本原理，建立数字化可实现模型，详述具体的实施过程，分析系统关键参数选择方法。本拼接屏驱动系统的显示终端包含两套驱动系统，驱动方法适用于具有两套以上（含两套）驱动系统的拼接屏显示系统，易于实现，具有很好的信号捕获和跟踪性能，实现了单显示屏图像信号与原始图像信号同步显示的功能，在拼接屏驱动显示系统中得到了成功应用。

1 8080总线

1.1 8080接口

8080总线接口包含：复位信号/RST、片选控制信号/CS、数据指令控制信号DC、读数据控制信号/RD、写数据控制信号/WR和双向并行数据信号DB，并行数据位数：8位、9位、16位、18位。8080接口应用电路接口示意图如图1所示：

图1 8080接口示意图

1.2 8080时序

8080读写控制时序由/CS、DC、/RD、/WR和DB信号组合构成，读写控制时序如图2所示。

图2 8080读写时序[3]

其中，/CS、/RD和/WR信号在低电平时有效，在高电平时释放端口；DC为高电平的时候，DB作为数据信号传输，DC为低电平的时候，DB作为命令信号传输。

在驱动控制8080总线的过程中，首先拉低/CS信号以使能整个8080总线；然后，当，需要传输命令的时候，拉低DC信号，当需要传输数据的时候，拉高DC信号。/WR和/RD信号一起控制总线上的数据流向，当/WR为脉冲信号，/RD为高电平的情况下，数据从应用系统流向显示终端；当/WR为高电平，/RD为脉冲信号的情况下，数据从显示终端流向应用系统。在命令或者数据传输完成后，需要拉高/CS，以释放整个8080总线。

2 拼接屏同步驱动实现方法

2.1 拼接屏显示系统

本拼接屏显示系统框图如图3所示：

图3 拼接屏显示系统框图

本系统由8080接口和拼接屏同步驱动显示端两大部分构成，在拼接屏同步显示端包含多个8080分支接口。8080接口向用户开放，用户可以通过8080接口驱动后端所有的显示屏。在系统实现上，本拼接屏同步驱动显示端包括一片32位MCU（MCU最高工作频率为80MHZ）和2片LCD（单片分辨率：160RGB×120）显示屏两部分，其中，MCU也可用SOC和FPGA代替实现。

MCU一方面完成对用户端的信号检测、跟踪和识别；另一方面，完成对命令和数据的同步分流；最后，完成对后端各个显示屏的驱动控制。

在总线互联方式上，系统内部多个8080分支接口与系统外围8080接口共享同一数据总线；单片LCD除片选CS信号外，其余控制信号也均在同一总线上。很明显，这种互联方式，一方面，可以提高软件系统处理数据的效率；另一方面，也可以节约大量硬件资源、减少系统成本。

2.2 系统流程简述

本软件系统首先必须实时检测、跟踪并识别8080总线上的命令和数据信号；然后，根据后端显示屏的不同位置，对命令和数据信息做同步分流，并驱动各显示屏，最终达到单屏的图像或者视频信息与用户端的整幅图像或者视频信息保持同步显示。

理论上，要跟踪并同步频率为fin的信号，则要求系统的工作频率fsys≥2fin。实际情况下，一方面，由于系统晶振本身存在一定的固有误差，也即是频率为fin和fsys的信号本身均会存在一定误差；另一方面，在嵌入式系统的某一时点，执行的指令周期是不确定的；再一方面，在某一时点上，系统除同步功能外的其他功能所需的时间开销也不是固定的。所以，要与高速视频信号保持同步，在软件系统的设计和同步方法的选择上，都必须将以上情况考虑在内。在一路8080总线上，如何动态检测、跟踪和识别总线上的视频信号，并对信号数据做同步分流输出，最终同步驱动后端多显示屏，将成为本软件系统的关键点。

本拼接屏显示系统的软件流程图如图4所示：

图4 软件流程图

2.3 实施过程

在实施过程中，通过对8080时序特征的分析和总结，本系统采用端口扫描的方式，利用同步状态机，对端口信号进行动态检测和跟踪；采用时间轮片思想，均衡系统各部分的时间开销，提高整个系统的工作效率；对WR信号采取特殊循环处理的方式，集中CPU处理能力，检测和跟踪WR信号，提高整个系统的同步能力。因为在8080驱动时序中，WR和RD信号的频率fwr和frd最高，所以，如何同步WR和RD信号就又成为系统同步性能的关键点。

如果拼接屏显示系统的显示分辨率为H×V，视频信号帧频为fv，系统CPU工作的最高频率为fcpu，那么系统同步检测周期Tdet必须小于1/( H×V×fv) 才能够与视频信号保持同步，即：

Tdet包含机器周期数量Num为：

也即是说，在基于8080总线的拼接屏同步驱动显示系统中，单同步周期包含的机器周期数量必须小于Num，系统才能够与WR信号保持同步输出。这为软件系统的设计和同步方法的选取，甚至程序指令类型的选择都提供了有力的理论支撑。单同步周期所需Num越小，系统的同步性能越高。

下边就以同步WR信号为例，结合本系统的技术参数做详细说明。

本拼接屏系统包含两片LCD，单片分辨率为160RGB×120，即整个显示分辨率为160RGB×240。在播放视频的情况下，由于输入视频的帧频fv≥25HZ，所以WRin频率fwr_in≥160×240×25 = 960KHz，即Twr_in=1041ns。这就要求系统单检测周期必须在1041ns内，即Tdet＜1041ns，完成如下功能：读取单行写入数据个数，判断是否需要切换CS分流数据；分别读取WRin信号的高、低电平，并同步输出WRout；每输出一组WRout信号，便对单行写入数据计数，并判断是否满行；每完成单行数据写入后，对行周期计数，并判断是否满帧，如果满帧，则切换状态机退出数据同步功能。

系统CPU最高工作频率为80M（系统机器周期为12.5ns），那么就要求系统在83个机器周期内完成以上功能。这对软件系统的设计和信号同步方法提出了很高的要求，本系统同步WR信号的工作流程图如图5所示。

图5 同步WR工作流程图

经过测试和验证，本系统所选的同步方法，可以与速度为2M的WR信号保持同步，大约是960K的2倍，很好的实现了同步播放视频的功能。

3 拼接屏同步驱动试验结果

在播放视频信号的情况下，CS同步输出波形见图6和图7：

图6 CS同步输出波形1

图7 CS同步输出波形2

可见，行频fh= 1/ (2 ×64us)= 7.812KHZ，帧频（CS频率）fv= 1/21.2ms = 47HZ，远远大于视频播放所需的25HZ帧频的要求。

WR同步输出波形见图8和图9：

图8 WR同步输出波形1

图9 WR同步输出波形2

可见，像素时钟频率（WRin频率）达到2MHZ，同步输出时钟WRout延后WRin150ns同步输出，很好的实现了对视频信号时钟同步输出的功能。

以图10作为上屏显示意图的原始图像，上屏显示图像见图11，其中有蓝色横线区域为单屏1，有红色横线区域为单屏2：

图10 原始图像

图11 上屏显示图像

试验结果表明，本软件系统和信号同步方法准确的完成了对8080总线各种信号的检测、跟踪和识别，并且在后端拼接显示屏上，高效的完成了对高速视频数据流的同步分流，最终达到了单屏的视频信息与用户端的视频信息保持同步显示的目的。

[1]浦廷民．大屏幕显示系统的应用与分析[J]．智能建筑电气技术,2011,3．

[2]陈杨辉．液晶拼接——大屏显示市场一道亮丽的风景[J]．中国安防,2013,06．

[3]熊文彬,蒋泉,于军胜,蒋亚东．基于单片机的全彩OLED驱动控制电路[J]．光电子技术,2010,03．

表2 语音识别测试表

从表中可以看出，LD3320语音识别正确率可达90%左右，并且音量增益与识别正确率成“∩”关系，这是因为音量增益过大或过小，会导致麦克风对声音采集过于灵敏或迟钝，从而影响识别率。通常家具照明控制的有效范围为1～3米，增益可设置在0x55～0x80。

5 结论

本文利用基于非特定人的语音识别芯片LD3320设计了一套智能LED照明系统，选用STM32F103ZET6作为主控制器，SPI作为通信接口，实现了语音命令智能调节LED灯的亮度功能，有效提高了家居照明智能化水平，并通过实验证明，LD3320音量增益的大小对语音识别率的影响。本文具有潜在的研究和应用价值。

参考文献

[1]蒋伟明．中国智能家居的现状及发展趋势[J]．科技视界,2014(18): 326-326．

[2]何湘智．语音识别的研究与发展[J]．计算机与现代化,2002(3):3-6．

[3]赵力．语音信号处理(第二版)[M]．北京:机械工程出版社,2014:32-86．

[4]陈杰,张玲华,吴玺宏．基于小波包-LPCC的说话人识别特征参数[J]．南京邮电大学学报:自然科学版,2007,27(6):54-56．

[5]Fang Zheng,Guoliang Zhang,Zhanjiang Song．Comparison of Different Implementations of MFCC[J]．Journal of Computer Science & Technology,2001,16(6):582-589．

[6]胡磊．基于隐马尔科夫模型的语音识别技术研究[D]．武汉理工大学,2007．

[7]LD3320数据手册[EB/OL]．http://www．icroute．com/web_ cn/DownLoad．html,2010-9-11．

作者简介：

罗贵舟（1990—），男，江苏淮安人，长江大学电子信息学院硕士研究生，主要从事自动检测与控制研究。

熊晓东（1964—），男，湖北荆门人，长江大学教授，主要从事油气信号检测方法与仪器研究、信号获取与处理、自动检测与控制、信号处理与传输研究。

Splicing screen synchronous driving display technology based on 8080 bus

Zhaoliang Dengwei
（Guanghan Sub College Civil Aviation Flight University of China，Guanghan，China）

This paper introduces the principle and implementation of splicing screen synchronous driving display technology based on 8080 bus.The method is based on the basic principle of standard 8080 bus protocol and splicing screen driving technology，by effciently using the 8080 bus interface and the physical connection of splicing screen display system，and detects，tracks，distinguishes the peripheral driving signal of splicing screen display system in real time，and switches the command and data fows in the system effciently，in order to accurately and synchronously display static images and video information.This method reduces the complex driving link of the traditional splicing screen display system，and greatly improves the driving effciency of the whole system.The method is simply and effciently.The application results in the splicing screen display system show that this method has a very good signal acquisition，data fow and synchronous display function.

8080 bus；splicing screen；data fow；synchronous display

赵亮（1982—），男，四川资阳人，硕士，工程师，现工作于中国民用航空飞行学院。