臺灣博碩士論文加值系統

本論文提出應用於顯示系統如LED顯示器及LCD顯示器的控制介面系統，加上嵌入式微控制器為控制中心的FPGA設計，成工力整合LED顯示系統及VGA影像介面顯示系統兩種介面。對於低成本快速開發的工業電子與多工力能性電子應用有很大的改善，而應用微控制器為基礎的SoC-MCU 平臺，並且賦予其他更強大的工力能，如此才能因應各種不同的工力能作更快速的開發。
除了嵌入式微控制器整合應用外，在 LED顯示系統又分影像擷取控制器，分時多工DMX編碼器與多通道輸出DMX解碼控制器單元，至於VGA顯示系統則可分影像擷取控制器，VGA編碼模組以及3-channel數位類比轉換器。其中影像擷取控制器由微控制器IP與周邊電路所構成，主要工力能為與電腦溝通和資料傳送，且LED和VGA顯示系統將共用此模組。資料傳輸方面，主要透過電腦USB介面將資料傳輸到影像擷取控制器再用傳輸線傳到DMX 編碼器上，做DMX資料傳輸，最後再利用解碼器將資料解碼出來並控制LED亮度使燈板呈現所要顯示的影像資料。VGA顯示部份則在影像擷取控制器上將RGB資料分離出來傳到數位類比轉換器，再搭配同步控制訊號使LCD呈現所要顯示的影像資料。
系統設計上全部由FPGA做雛形驗證，未來此研發成果可透過數位積體電路設計流程完成本系統所需之ASIC。

This thesis proposes the interfaces of display system including LCD and LED. We design the control center of imbedded micro- controller with FPGA integrating two kinds of display interface, LED and VGA, successfully. It makes great improvement on low cost and fast developed electron Industry and multifunctionality electron product. By using SoC-MCU platform based on the micro-controller is helpful to make system faster development.
The LED display interface can be divided into the image capture controller, DMX encoder and multi-loop DMX decoder. As for the VGA display system, it can be divided into the image capture controller, VGA encoder module and 3-channel digital-to-analog converter. The image capture cntroller consists of micro-controller IP and peripheral circuits. Its main functions are computer communication and data transmission, and LED and VGA display system will share this module. Firstly, the data transfer function is to transmit the data to the image capture controller through the computer USB interface and then pass to DMX encoder. DMX encoder will encode the data to DMX format. The image will be displayed on the LED monitor by utilizing DMX decoder to decode the image data and control LED luminance.For VGA display, image capture module will transfer RGB data to digital analog converter then the RGB image data will be displayed on LCD monitor by controlling synchronous signal from image capture module.
The system is fully implemented in FPGA. In the future, some of modules will be implemented in VLSI technology

中文摘要
Abstract
第一章 序論
1.1 發展現況
1.2 系統架構
1.3 論文架構
第二章 嵌入式微控制器IP簡介
2.1 IP 說明及FPGA發展平臺設計
2.2 記憶體設計
2.3 IP測試與模擬驗證
第三章 LED影像顯示系
3.1 系統架構
3.2 系統原理及特色
3.3 影像擷取傳送單元
3.3.1 架構
3.3.2 嵌入式微控制器
3.3.3 記憶體存取與位址產生模組
3.3.4 資料讀取控制器與通道編碼器
3.3.5 模組工力能模擬
3.4 DMX編碼控制器單元
3.4.1 架構
3.4.2 資料接收器
3.4.3 資料存取控制單元
3.4.4 DMX編碼器
3.4.5 記憶體存取與位址產生模組
3.4.6 模組弁鉏甡?
3.5 DMX解碼及PWM產生控制器單元
3.5.1 DMX解碼器設計
3.5.2 多通道輸出DMX解碼器及PWM訊號設計
3.6 模組工力能模擬
第四章 VGA影像顯示系統
4.1 系統架構
4.2 系統特色
4.3 系統原理
4.4 VGA編碼控制器單元
4.5 VGA資料存取控制器單元
4.6 VGA時脈產生器單元
4.7 DAC控制器單元
4.8 模組工力能模擬
4.9 應用於VGA顯示系統之數位類比轉換器
4.9.1 電阻式數位類比轉換器(R-2R Ladders)
4.9.2 電容式數位類比轉換器(Charge–Redistribution)
4.9.3 電流式數位類比轉換器(Current Streen)
4.10 VGA顯示系統之數位類比轉換器設計
4.10.1 電路設計
4.10.2 電路模擬
4.10.3 電路佈局
第五章 數位顯示系統整合
5.1 系統整合架構
5.2 系統特色
5.3 系統運作原理
第六章 軟硬體設計考量及測試
6.1 DMX512規格簡介
6.2 USB傳輸模組
6.3 影像擷取控制單元
6.4 DMX編碼器
6.5 DMX解碼器單元
6.6 LED高亮度燈板
6.7 VGA硬體模組
6.8 系統硬體整合
6.9 系統硬體測試
6.10 系統軟體介面
6.11 系統DEMO流程
6.12 DAC量測
第七章 結論與未來發展
參考文獻

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