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AM335x平台在全彩LED显示墙异步控制卡的应用
摘要 : AM335x具有丰富的硬件外设,基于Linux的软件方案,包含GPU ComposiTIon模块能提供完整的多图层叠加缩放等功能,十分适合全彩LED显示墙的异步控制卡应用。本文将从硬件和软件两个方面介绍基于 AM335x提供的相应解决方案。
全彩LED显示墙异步控制卡以成本低,集中管理等特点,逐渐成为全彩LED显示墙控制卡的主流。AM335x具有丰富的硬件外设,基于Linux的软件方案,包含GPU ComposiTIon模块能提供完整的多图层叠加缩放等功能,十分适合全彩LED显示墙的异步控制卡应用。本文将从硬件和软件两个方面介绍基于 AM335x提供的相应解决方案。
1 全彩LED显示墙控制卡简介
全彩LED显示显控制卡根据控制方式,可以分显两大显:同步控制卡和异步控制卡。
1.1 同步控制卡
全彩LED同步显示墙主要由PC,同步控制卡和LED显示模块组三部分组成
同步控制卡将DVI信号转成LED显示模组所需要的视频信号格式,而且用以太网的方式传输给LED显示模组。同步控制卡本身不做视频解码等处理,仅做格式转换。因此,一般采用FPGA实现该功能。
1.2 异步控制卡
全彩LED异步显示墙由异步控制卡和LED显示模组组成
异步控制卡主要由两个大的部分组成:
视频处理模块。在此模块中,SOC从网口得到视频流以及UI的素材,进行视频解码和UI 绘制,最后通过LCD接口传送给 FPGA。
视频信号转换模块。在此模块中,FPGA将视频信号转换成LED显示模组所需的信号,并通过网口输出,该功能和同步控制卡的 功能一样。
对比两种方案,可见异步控制卡具体有成本低,便于集中管理的特点。
2 异步控制卡系统分析
下面从硬件和软件两个方面分析其主芯片的系统需求。
2.1 硬件部分
从硬件上看,视频处理模块部分主要由最小系统和外围模块两大部分组成。
最小系统
1、最小系统由主芯片,电源系统,DDR和存储四部分组成。
2、不同级别的全彩屏对SOC的处理能力有不同要求,具体的要求在软件部分有说明。
外围模块
1、音频接口,LCD接口。即LED显示墙的基本需求。
2、网络接口。百兆甚至千兆网口可以有效保证显示内容更新的高效性。
3、USB接口。便于系统升级,以及扩展基于USB各种外设。
4、SD卡/TF卡支持。便于系统升级以及内容的本地更新。
此外,异步卡一般和LED显示墙一起放置于室外,所以需要可工作在宽温度范围的工业级芯片。
2.2 软件部分
软件部分主要由操作系统和应用软件两大部分组成。
2.2.1 操作系统
在异步控制卡行业中,主流系统选择了Linux。
2.2.2应用软件
应用软件主要包含三个部分:
多媒体部分。用于对音视频码流的解码。
全彩屏主要分为高端和中低端两个档次:
高端,视频分辨率以及显示分辨率要求在720p分辨率以上。
中低端,视频分辨率以及显示分辨率在640x480以内。
由于LED墙一般显示物理面积大,而且亮度高,所以对视频流的帧率要求较高,要求在每秒25帧以上。因此,对于高端产品,一般需带有视频硬解码模块的主芯片,其价格一般较高;对于低端产品,使用软解码可实现,所以需要运算性能较强的主芯片,成本优势较好。
UI 部分。
用于显示字幕,图片等,并处理UI 元素和视频层的叠加。叠加部分。由于涉及到透明度,尺寸变换等,运 算需求也很大,所以需要主芯片具有相关的硬件加速模块。
远程控制部分。
该部分主要实现上位机对各控制卡的远程控制,内容更新等功能。该部分一般通过网络应用层实现,各控 制厂家有自己的协议。
3 AM335x的解决方案
AM335x是TI新近推出的基于ARM Cortex-A8 的SOC,外设丰富,主要针对工业应用领域。针对异步控制卡应用,TI也提供了基于Linux的解决方案。下面将从硬件和软件两方面分别介绍该方案。
3.1 硬件方案
AM335x具有一个强劲的核心Cortex-A8,该核的运算能力可达2.0DMIPS/MHz, 而且AM335x的主频可到1GHz,即运算总的能力可达2000DMIPS,可流畅解码640x480的MPEG4视频流,而且有足够的运算余量绘制各种UI。
此外,AM335x还有一个3D图形加速核,SGX530,可支持OpenGL ES2.0。TI 在OpenGL ES2.0之上提供了相应的软件方案,将SGX530用于视频帧的尺寸缩放以及实现对UI 层和视频层的透明叠加的加速,后面软件部分会详细介绍该方案。
同时,AM335x具有丰富的外设
AM335x可完全涵盖所有异步控制卡的外设需求,不需要其他扩展。因此,总体成本具有很强竞争力。
TI的开发板GP EVM(可查阅参考文档[1])都可以很便利的进行LED应用的评估和开发,下文中的软件方案是以GP EVM为平台进行开发的。
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