Die Kernfunktion der asynchronen LED-Steuerkarte besteht darin, die Anzeige mehrerer Fenster auf einem einzigen Bildschirm an jeder Position zu realisieren. Das asynchrone LED-Steuerungssystem besteht hauptsächlich aus PC-Anwendungssoftware, Kommunikationsmodul, Datenverarbeitungsmodul, Scan-Steuermodul, Antriebsmodul und LED-Bildschirm. Der Controller besteht aus drei Teilen: Kommunikationsmodul, Datenverarbeitungsmodul und Scan-Steuermodul. Hinsichtlich der Hardware-Architektur gibt es unterschiedliche Implementierungsschemata. Ein typisches Schema aus dem Jahr 2011 basiert auf einem 32-Bit-ARM-Prozessor (z. B. LPC2214) und verwendet ein diskretes Moduldesign. Das Datenverarbeitungsmodul besteht aus MCU, SRAM und FLASH-Speicher; das Scan-Steuermodul besteht aus CPLD und SRAM; Das Kommunikationsmodul umfasst ein Ethernet-Modul und ein serielles Kommunikationsmodul und unterstützt die RS232- und RS485-Kommunikation [11]. Ein integriertes Schema im Jahr 2026 basiert auf dem 32-Bit-Softcore-Prozessor NiosII und verwendet ein Einzelchip-FPGA-Design. Das Datenkommunikations-Übertragungsmodul, das Datenverarbeitungsmodul und das Scan-Steuermodul sind alle auf FPGA implementiert. Das Datenverarbeitungsmodul besteht aus NiosII-Softcore-CPU, SDRAM und Flash-Speicher; Das Scan-Steuermodul besteht aus einem benutzerdefinierten PWM-IP-Kern und einem SRAM. In Bezug auf die Softwarearchitektur basieren beide Lösungen auf einem Echtzeitbetriebssystem (wie uc/OS-II) und nutzen effiziente Aufgabenplanungsalgorithmen zur Verwaltung mehrerer Aufgaben, wobei jedes Anzeigefenster durch eine unabhängige Aufgabe abgeschlossen wird [11-12]. Bei Vollfarbbildschirmen enthält jedes Pixel drei Primärfarben: Rot, Grün und Blau. Jede Farbe hat 256 Graustufen, sodass jedes Pixel 3 Byte Speicherplatz benötigt. Die den drei Farben (Rot, Grün und Blau) entsprechenden Daten können zur einfacheren Bedienung separat gespeichert werden. Die Graustufen-Implementierungsmethode für LED-Anzeigen ist das gewichtete Scannen, das eine Bittrennung von Farbdaten und anschließend eine Neukombination von Bits mit derselben Gewichtung erfordert.
Die Entwicklung von diskreten Modulen zur Single-{0}}Chip-Integration hat die Bildschirmanzeigen reichhaltiger und flexibler gemacht. Ein einzelner asynchroner Controller kann mehrere Controller ersetzen und das gesamte Steuerungssystem wird auf einem einzigen FPGA-Chip vervollständigt, wodurch die Systemkosten effektiv gesenkt werden.
