3.2  单片机控制单元软件设计

单片机控制单元的软件设计主要实现三大功能：串行数据接收和存储、数据输出和图象显示方式变换。串行数据接收部分主要是通过UART中断接收并保存数据。图象显示方式变换部分实现图象的变换如上移、下移、左移、右移等以实现丰富多彩的图象显示效果。单片机软件设计是在凌阳科技的集成开发环境unSP IDE下完成的，主要由一个C文件和一个ASM文件组成，C文件包括5屏数据的循环送显和图像显示方式变换，汇编文件包括中断服务子程序和其他函数调用的子程序。

3.3 FPGA控制单元软件设计

FPGA控制单元的设计是在QUARTUSII环境下完成，并用硬件描述语言VHDL描述，主要功能是配置双口RAM、设计扫描控制电路。该单元的软件设计模块如图5所示。
         图5 FPGA控制单元软件设计框图

   双端口RAM的配置完全通过在QUARTUS环境中设置菜单实现，配置完成后将自动生成一个VHDL文件，描述双口RAM的内部逻辑功能，双口RAM在整个程序设计作为一个元件调用。

基于FPGA的扫描模块的软件设计如下：首先对FPGA总时钟clk进行64分频得到clk1，clk1的低电平其间FPGA读取双口RAM的数据，每4个clk周期读一个16位的数据，共读出16个数。clk1的高电平期间FPGA进行列扫描，每2个clk周期同时输出16个数的1位，共32个周期将这16个数由并转串输出到16根数据线上，由于单片机写RAM的速度低于FPGA对数据的处理速度，剩下的32个clk周期用于等待单片机完成一个区的写操作。12个clk1周期后，一行的数据全部扫描完毕，FPGA输出一个列锁存信号给74LS595锁存这些数据，同时输出行扫描信号和行锁存信号，接着扫描第二行，由于采用16根数据线进行隔8行扫描，整个LED电子屏128行只要完成8次行扫描即可，时序如图6所示。