一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)，其特征是，包括SDRAM內(nèi)存、SD卡模塊、觸摸屏、FPGA模塊、以太網(wǎng)模塊，PC上位機(jī)和驅(qū)動(dòng)芯片，以太網(wǎng)模塊設(shè)有RJ45接口，用于連接PC上位機(jī)，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(yīng)波特率串口模塊、協(xié)議發(fā)送器，所述FPGA模塊分別與SDRAM內(nèi)存、SD卡模塊、觸摸屏和以太網(wǎng)模塊驅(qū)動(dòng)芯片電連接，驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端連接LED燈具。這種控制系統(tǒng)的功能擴(kuò)展方便、通用性強(qiáng)，適用于多通道且控制響應(yīng)及時(shí)，能夠滿足高速度、大規(guī)模、全色彩,可遠(yuǎn)程下載控制等應(yīng)用要求，具有節(jié)約成本、實(shí)時(shí)性好、易于維護(hù)升級等特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)
本技術(shù)屬于燈光照明、LED顯示屏控制技術(shù)，具體是一種基于FPGA（FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編程門陣列，簡稱FPGA）的LED景觀燈控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
當(dāng)前市場上存在很多各種各樣的LED燈光控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)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(shù)的控制器很難做到通用；現(xiàn)有LED燈光控制系統(tǒng)輸出變化信號(hào)速度低,LED燈光鏈路的數(shù)量,色階灰度,單位時(shí)間變化的幀數(shù)都比較小,滿足不了大規(guī)模、全色彩的要求；現(xiàn)有LED燈光控制系統(tǒng)不易構(gòu)建大型系統(tǒng)，隨著景觀燈控制系統(tǒng)規(guī)模的加大,系統(tǒng)需要配備的控制芯片將增多,成本增高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)的功能擴(kuò)展方便、通用性強(qiáng)，適用于多通道且控制響應(yīng)及時(shí)，能夠滿足高速度、大規(guī)模、全色彩,可遠(yuǎn)程下載控制等應(yīng)用要求，具有節(jié)約成本、實(shí)時(shí)性好、易于維護(hù)升級等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)本技術(shù)目的的技術(shù)方案是：一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)，包括SDRAM內(nèi)存，所述SDRAM內(nèi)存用來暫存PC上位機(jī)6發(fā)過來的光效文件及處理過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)；SD卡模塊，所述SD卡模塊用于存儲(chǔ)光效文件，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)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(tǒng)的現(xiàn)場控制調(diào)節(jié)，如菜單的選擇、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、演示效果文件的切換和數(shù)據(jù)包間的刷新率的調(diào)節(jié)等，采用觸摸屏主要是為了提供一個(gè)友好的操作界面，用戶能夠通過界面看到當(dāng)前演示的是哪個(gè)光效文件和光效文件基本信息，以及當(dāng)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(yīng)波特率串口模塊、協(xié)議發(fā)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(yīng)波特率串口模塊、協(xié)議發(fā)送器進(jìn)行讀寫操作；以太網(wǎng)模塊，所述以太網(wǎng)模塊用于PC上位機(jī)和FPGA模塊間傳送光效數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)模塊設(shè)有RJ45接口，用于連接PC上位機(jī)；PC上位機(jī)，所述PC上位機(jī)用于對整個(gè)控制系統(tǒng)的控制操作，PC上位機(jī)可通過以太網(wǎng)模塊向SPI總線模塊發(fā)送光效數(shù)據(jù)，也可通過自適應(yīng)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(shè)定；驅(qū)動(dòng)芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片用于驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)出不同彩光；所述FPGA模塊分別與SDRAM內(nèi)存、SD卡模塊、觸摸屏、以太網(wǎng)模塊和驅(qū)動(dòng)芯片電連接，驅(qū)動(dòng)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(xié)議發(fā)送器為DMX512協(xié)議發(fā)送器。所述協(xié)議發(fā)送器為至少2個(gè)。所述以太網(wǎng)模塊為W5500芯片。所述驅(qū)動(dòng)芯片為DMX512PF芯片。所述驅(qū)動(dòng)芯片7為至少2個(gè)。所述LED燈具8為至少2個(gè)。當(dāng)系統(tǒng)上電以后,首先進(jìn)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(wǎng)模塊的初始化工作，進(jìn)入主菜單界面，等待后續(xù)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(tǒng)的工作模式，可以通過修改SD卡內(nèi)的配置文件，還可以通過觸摸屏的菜單選項(xiàng)，方便得進(jìn)行控制系統(tǒng)菜單的選擇、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、演示效果文件的切換和數(shù)據(jù)包間的刷新率的調(diào)節(jié)；配置完成后，F(xiàn)PGA模塊根據(jù)設(shè)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(yuǎn)程模式，則FPGA模塊接收PC上位機(jī)通過以太網(wǎng)模塊或者自適應(yīng)波特率串口模塊發(fā)過來的景觀光效數(shù)據(jù)，緩存在SDRAM內(nèi)存中，此時(shí)，通過點(diǎn)擊觸摸屏的開始播放按鈕，緩存的光效信息轉(zhuǎn)化為滿足驅(qū)動(dòng)芯片協(xié)議的信號(hào)發(fā)送給下游的鏈路的LED驅(qū)動(dòng)芯片,驅(qū)動(dòng)芯片會(huì)自動(dòng)的截取三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，剩余的數(shù)據(jù)接著往后傳輸，而驅(qū)動(dòng)芯片截取的三個(gè)數(shù)據(jù)則被解析為三個(gè)輸出管腳對應(yīng)級別的電流大小，從而得到三個(gè)通道不同的電流值，全彩LED燈具也呈現(xiàn)出對應(yīng)的混合顏色。這種控制系統(tǒng)的功能擴(kuò)展方便、通用性強(qiáng)，適用于多通道且控制響應(yīng)及時(shí)，能夠滿足高速度、大規(guī)模、全色彩,可遠(yuǎn)程下載控制等應(yīng)用要求，具有節(jié)約成本、實(shí)時(shí)性好、易于維護(hù)升級等特點(diǎn)。附圖說明圖1為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
作進(jìn)一步的闡述，但不是對本技術(shù)的限定。實(shí)施例：參照圖1，一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)，包括SDRAM內(nèi)存1，所述SDRAM內(nèi)存1用來暫存上位機(jī)發(fā)過來的光效文件及處理過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)；SD卡模塊2，所述SD卡模塊2用于存儲(chǔ)光效文件，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)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(tǒng)的現(xiàn)場控制調(diào)節(jié)，如菜單的選擇、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、演示效果文件的切換和數(shù)據(jù)包間的刷新率的調(diào)節(jié)等，采用觸摸屏3主要是為了提供一個(gè)友好的操作界面，用戶能夠通過界面看到當(dāng)前演示的是哪個(gè)效果文件和效果文件基本信息，以及當(dāng)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(yīng)波特率串口模塊14、協(xié)議發(fā)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(yīng)波特率串口模塊14、協(xié)議發(fā)送器15進(jìn)行讀寫操作；以太網(wǎng)模塊5，所述以太網(wǎng)模塊5用于PC上位機(jī)6和FPGA模塊4間傳送光效數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)模塊5設(shè)有RJ45接口，用于連接PC上位機(jī)6；PC上位機(jī)6，所述PC上位機(jī)6用于對整個(gè)控制系統(tǒng)的控制操作，PC上位機(jī)6可通過以太網(wǎng)模塊5向SPI總線模塊13發(fā)送光效數(shù)據(jù)，也可通過自適應(yīng)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(shè)定；驅(qū)動(dòng)芯片7，所述驅(qū)動(dòng)芯片7用于驅(qū)動(dòng)LED燈具8發(fā)出不同彩光；所述FPGA模塊4分別與SDRAM內(nèi)存1、SD卡模塊2、觸摸屏3和以太網(wǎng)模塊5驅(qū)動(dòng)芯片7電連接，驅(qū)動(dòng)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(xié)議發(fā)送器15為DMX512協(xié)議發(fā)送器。所述協(xié)議發(fā)送器15為至少2個(gè)，本例為8個(gè)。所述以太網(wǎng)模塊5為W5500芯片。所述驅(qū)動(dòng)芯片7為DMX512PF芯片。所述驅(qū)動(dòng)芯片7為至少2個(gè)。本例LED燈具8為至少2個(gè)。當(dāng)系統(tǒng)上電以后,首先進(jìn)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(wǎng)模塊5的初始化工作，進(jìn)入主菜單界面，等待后續(xù)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(tǒng)的工作模式，可以通過修改SD卡內(nèi)的配置文件，還可以通過觸摸屏3的菜單選項(xiàng)，方便得進(jìn)行控制系統(tǒng)菜單的選擇、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、演示效果文件的切換和數(shù)據(jù)包間的刷新率的調(diào)節(jié)；配置完成后，F(xiàn)PGA模塊4根據(jù)設(shè)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(yuǎn)程模式本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)，其特征是，包括SDRAM內(nèi)存，所述SDRAM內(nèi)存用來暫存上位機(jī)發(fā)過來的光效文件及處理過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)；SD卡模塊，所述SD卡模塊用于存儲(chǔ)光效文件，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)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(tǒng)的現(xiàn)場控制調(diào)節(jié)；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(yīng)波特率串口模塊、協(xié)議發(fā)送器；以太網(wǎng)模塊，所述以太網(wǎng)模塊用于PC上位機(jī)和FPGA模塊間傳送光效數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)模塊設(shè)有RJ45接口，用于連接PC上位機(jī)；PC上位機(jī)，所述PC上位機(jī)用于對整個(gè)控制系統(tǒng)的控制操作；驅(qū)動(dòng)芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片用于驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)出不同彩光；所述FPGA模塊分別與SDRAM內(nèi)存、SD卡模塊、觸摸屏和以太網(wǎng)模塊驅(qū)動(dòng)芯片電連接，驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端連接LED燈具。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于FPGA的LED景觀燈控制系統(tǒng)，其特征是，包括SDRAM內(nèi)存，所述SDRAM內(nèi)存用來暫存上位機(jī)發(fā)過來的光效文件及處理過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)；SD卡模塊，所述SD卡模塊用于存儲(chǔ)光效文件，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)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(tǒng)的現(xiàn)場控制調(diào)節(jié)；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(yīng)波特率串口模塊、協(xié)議發(fā)送器；以太網(wǎng)模塊，所述以太網(wǎng)模塊用于PC上位機(jī)和FPGA模塊間傳送光效數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)模塊設(shè)有RJ45接口，用于連接PC上位機(jī)；PC上位機(jī)，所述PC上位機(jī)用于對整個(gè)控制系統(tǒng)的控制操作；驅(qū)動(dòng)芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片用于驅(qū)動(dòng)LED燈具發(fā)出不同彩光；所述FPGA模塊分別與SDRAM內(nèi)存、SD卡模塊、觸摸屏和以太網(wǎng)模塊驅(qū)動(dòng)芯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱天順，田丹蘭，黃植功，徐航，
申請(專利權(quán))人：廣西師范大學(xué)，
類型：新型
國別省市：廣西,45