一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統，其特征是，包括SDRAM內存、SD卡模塊、觸摸屏、FPGA模塊、以太網模塊，PC上位機和驅動芯片，以太網模塊設有RJ45接口，用于連接PC上位機，所述FPGA模塊包括嵌入式處理器和通過Avalon總線與嵌入式處理器電連接的SDRAM控制模塊、SD卡控制模塊、觸摸屏控制模塊、SPI總線模塊、自適應波特率串口模塊、協議發送器，所述FPGA模塊分別與SDRAM內存、SD卡模塊、觸摸屏和以太網模塊驅動芯片電連接，驅動芯片的輸出端連接LED燈具。這種控制系統的功能擴展方便、通用性強，適用于多通道且控制響應及時，能夠滿足高速度、大規模、全色彩,可遠程下載控制等應用要求，具有節約成本、實時性好、易于維護升級等特點。

A LED landscape lamp control system based on FPGA

The invention discloses a LED landscape lamp control system based on FPGA, which is characterized in that the SDRAM memory module, touch screen, SD card, FPGA module, Ethernet module, PC host computer and driver chip, Ethernet module with RJ45 interface, used to connect the PC PC, the FPGA module includes embedded processor and control module through Avalon, the electric bus is connected with the embedded processor SDRAM SD card control module, touch screen control module, SPI bus module, serial port module, baud rate adaptive protocol transmitter, the FPGA module is respectively connected with the SDRAM memory module, touch screen, SD card and Ethernet module driver, output driver connected LED lamps. The control system functions easy expansion, strong versatility, is suitable for multi-channel control and timely response, which can satisfy the requirement of high speed, large scale, full color, may require remote control and other applications, it is cost saving, good real-time and easy to maintain and upgrade.

【技術實現步驟摘要】
一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統
本專利技術屬于燈光照明、LED顯示屏控制技術，具體是一種基于FPGA（FieldProgrammableGateArray，現場可編程門陣列，簡稱FPGA）的LED景觀燈控制系統。
技術介紹
當前市場上存在很多各種各樣的LED燈光控制系統，這些控制系統通常是針對于固定的功能或者針對于客戶的需求而定做的，所以對于大多數的控制器很難做到通用；現有LED燈光控制系統輸出變化信號速度低,LED燈光鏈路的數量,色階灰度,單位時間變化的幀數都比較小,滿足不了大規模、全色彩的要求；現有LED燈光控制系統不易構建大型系統，隨著景觀燈控制系統規模的加大,系統需要配備的控制芯片將增多,成本增高。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術的不足，而提供一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統。這種控制系統的功能擴展方便、通用性強，適用于多通道且控制響應及時，能夠滿足高速度、大規模、全色彩,可遠程下載控制等應用要求，具有節約成本、實時性好、易于維護升級等特點。實現本專利技術目的的技術方案是：一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統，包括SDRAM內存，所述SDRAM內存用來暫存PC上位機6發過來的光效文件及處理過程中的臨時數據；SD卡模塊，所述SD卡模塊用于存儲光效文件，當系統啟動時默認從SD卡中讀取光效文件；觸摸屏，所述觸摸屏用于對控制系統的現場控制調節，如菜單的選擇、網絡設置、演示效果文件的切換和數據包間的刷新率的調節等，采用觸摸屏主要是為了提供一個友好的操作界面，用戶能夠通過界面看到當前演示的是哪個光效文件和光效文件基本信息，以及當前演示文件的刷新率等信息；FPGA模塊，所述的FPGA模塊包括嵌入式處理器和通過Avalon總線與嵌入式處理器連接的SDRAM控制模塊、SD卡控制模塊、觸摸屏控制模塊、SPI總線模塊、自適應波特率串口模塊、協議發送器，嵌入式處理器通過Avalon總線對SDRAM控制模塊、SD卡控制模塊、觸摸屏控制模塊、SPI總線模塊、自適應波特率串口模塊、協議發送器進行讀寫操作；以太網模塊，所述以太網模塊用于PC上位機和FPGA模塊間傳送光效數據，以太網模塊設有RJ45接口，用于連接PC上位機；PC上位機，所述PC上位機用于對整個控制系統的控制操作，PC上位機可通過以太網模塊向SPI總線模塊發送光效數據，也可通過自適應波特率串口模塊與FPGA模塊通信，波特率可以在1800bps—3Mbps之間任意設定；驅動芯片，所述驅動芯片用于驅動LED燈具發出不同彩光；所述FPGA模塊分別與SDRAM內存、SD卡模塊、觸摸屏、以太網模塊和驅動芯片電連接，驅動芯片的輸出端連接LED燈具。所述觸摸屏為lcd觸摸屏，lcd觸摸屏顯示清晰，方便操作。所述嵌入式處理器為NiosII嵌入式處理器。所述協議發送器為DMX512協議發送器。所述協議發送器為至少2個。所述以太網模塊為W5500芯片。所述驅動芯片為DMX512PF芯片。所述驅動芯片7為至少2個。所述LED燈具8為至少2個。當系統上電以后,首先進行FPGA模塊的配置,然后FPGA模塊完成對觸摸屏、SD卡模塊、以太網模塊的初始化工作，進入主菜單界面，等待后續操作；SD卡控制模塊從SD卡模塊讀取配置文件，如果需要更改控制系統的工作模式，可以通過修改SD卡內的配置文件，還可以通過觸摸屏的菜單選項，方便得進行控制系統菜單的選擇、網絡設置、演示效果文件的切換和數據包間的刷新率的調節；配置完成后，FPGA模塊根據設置的兩種模式工作，如果為本地模式，則從SD卡讀取光效文件；若為遠程模式，則FPGA模塊接收PC上位機通過以太網模塊或者自適應波特率串口模塊發過來的景觀光效數據，緩存在SDRAM內存中，此時，通過點擊觸摸屏的開始播放按鈕，緩存的光效信息轉化為滿足驅動芯片協議的信號發送給下游的鏈路的LED驅動芯片,驅動芯片會自動的截取三個字節的數據，剩余的數據接著往后傳輸，而驅動芯片截取的三個數據則被解析為三個輸出管腳對應級別的電流大小，從而得到三個通道不同的電流值，全彩LED燈具也呈現出對應的混合顏色。這種控制系統的功能擴展方便、通用性強，適用于多通道且控制響應及時，能夠滿足高速度、大規模、全色彩,可遠程下載控制等應用要求，具有節約成本、實時性好、易于維護升級等特點。附圖說明圖1為實施例的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本
技術實現思路
作進一步的闡述，但不是對本專利技術的限定。實施例：參照圖1，一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統，包括SDRAM內存1，所述SDRAM內存1用來暫存上位機發過來的光效文件及處理過程中的臨時數據；SD卡模塊2，所述SD卡模塊2用于存儲光效文件，當系統啟動時默認從SD卡中讀取光效文件；觸摸屏3，所述觸摸屏用于對控制系統的現場控制調節，如菜單的選擇、網絡設置、演示效果文件的切換和數據包間的刷新率的調節等，采用觸摸屏3主要是為了提供一個友好的操作界面，用戶能夠通過界面看到當前演示的是哪個效果文件和效果文件基本信息，以及當前演示文件的刷新率等信息；FPGA模塊4，所述FPGA模塊4包括嵌入式處理器9和通過Avalon總線與嵌入式處理器9電連接的SDRAM控制模塊10、SD卡控制模塊11、觸摸屏控制模塊12、SPI總線模塊13、自適應波特率串口模塊14、協議發送器15，嵌入式處理器9通過Avalon總線對SDRAM控制模塊10、SD卡控制模塊11、觸摸屏控制模塊12、SPI總線模塊13、自適應波特率串口模塊14、協議發送器15進行讀寫操作；以太網模塊5，所述以太網模塊5用于PC上位機6和FPGA模塊4間傳送光效數據，以太網模塊5設有RJ45接口，用于連接PC上位機6；PC上位機6，所述PC上位機6用于對整個控制系統的控制操作，PC上位機6可通過以太網模塊5向SPI總線模塊13發送光效數據，也可通過自適應波特率串口模塊14與FPGA模塊4通信，波特率可以在1800bps—3Mbps之間任意設定；驅動芯片7，所述驅動芯片7用于驅動LED燈具8發出不同彩光；所述FPGA模塊4分別與SDRAM內存1、SD卡模塊2、觸摸屏3和以太網模塊5驅動芯片7電連接，驅動芯片7的輸出端連接LED燈具8。所述觸摸屏3為lcd觸摸屏，lcd觸摸屏顯示清晰，方便操作。所述FPGA模塊4本例為EP4CE10F17C8所述嵌入式處理器9為NiosII嵌入式處理器。所述協議發送器15為DMX512協議發送器。所述協議發送器15為至少2個，本例為8個。所述以太網模塊5為W5500芯片。所述驅動芯片7為DMX512PF芯片。所述驅動芯片7為至少2個。本例LED燈具8為至少2個。當系統上電以后,首先進行FPGA模塊4的配置,然后FPGA模塊4完成對對觸摸屏3、SD卡模塊2、以太網模塊5的初始化工作，進入主菜單界面，等待后續操作；SD卡控制模塊11從SD卡模塊2讀取配置文件，如果需要更改控制系統的工作模式，可以通過修改SD卡內的配置文件，還可以通過觸摸屏3的菜單選項，方便得進行控制系統菜單的選擇、網絡設置、演示效果文件的切換和數據包間的刷新率的調節；配置完成后，FPGA模塊4根據設置的兩種模式工作，如果為本地模式，則從SD卡讀取光效文件；若為遠程模式，則FPGA模塊4接收P本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統，其特征是，包括SDRAM內存，所述SDRAM內存用來暫存上位機發過來的光效文件及處理過程中的臨時數據；SD卡模塊，所述SD卡模塊用于存儲光效文件，當系統啟動時默認從?SD卡中讀取光效文件；觸摸屏，所述觸摸屏用于對控制系統的現場控制調節；FPGA模塊，所述FPGA模塊包括嵌入式處理器和通過Avalon總線與嵌入式處理器電連接的SDRAM控制模塊、SD卡控制模塊、觸摸屏控制模塊、SPI總線模塊、自適應波特率串口模塊、協議發送器；以太網模塊，所述以太網模塊用于PC上位機和FPGA模塊間傳送光效數據，以太網模塊設有RJ45接口，用于連接PC上位機；PC上位機，所述PC上位機用于對整個控制系統的控制操作；驅動芯片，所述驅動芯片用于驅動LED燈具發出不同彩光；所述FPGA模塊分別與SDRAM內存、SD卡模塊、觸摸屏和以太網模塊驅動芯片電連接，驅動芯片的輸出端連接LED燈具。

【技術特征摘要】
1.一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統，其特征是，包括SDRAM內存，所述SDRAM內存用來暫存上位機發過來的光效文件及處理過程中的臨時數據；SD卡模塊，所述SD卡模塊用于存儲光效文件，當系統啟動時默認從SD卡中讀取光效文件；觸摸屏，所述觸摸屏用于對控制系統的現場控制調節；FPGA模塊，所述FPGA模塊包括嵌入式處理器和通過Avalon總線與嵌入式處理器電連接的SDRAM控制模塊、SD卡控制模塊、觸摸屏控制模塊、SPI總線模塊、自適應波特率串口模塊、協議發送器；以太網模塊，所述以太網模塊用于PC上位機和FPGA模塊間傳送光效數據，以太網模塊設有RJ45接口，用于連接PC上位機；PC上位機，所述PC上位機用于對整個控制系統的控制操作；驅動芯片，所述驅動芯片用于驅動LED燈具發出不同彩光；所述FPGA模塊分別與SDRAM內存、SD卡模塊、觸摸屏和以太網模塊驅...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱天順，田丹蘭，黃植功，徐航，
申請(專利權)人：廣西師范大學，
類型：發明
國別省市：廣西,45