近年来,LED显示屏市场得到迅猛发展,LED显示屏已经广泛应用于各领域。针对小型化LED灯光屏这一新兴市场,本嵌入式系统研究室提出基于USB的LED屏控制器的设计方案。该控制器可对LED灯光屏进行实时控制和用户DIY方式控制。目前国内市场尚无同类产品。本文在基于USB的LED屏控制器第一阶段研究任务的基础上,对LED屏控制器进行了改进优化及功能完善。本文详细分析了LED屏控制器的系统构成及工作原理。包括整体方案分析设计;相关器件选择;系统硬件结构设计;功能模块划分及程序结构设计。为基于USB的LED屏控制器的改进与优化工作奠定基础。改进了同步方式中USB传输方式。对I/O传输控制方式进行分析;由原有的可编程I/O寻址方式改进为直接存储器存取(DMA)方式;通过LPC2148自带的DMA引擎实现USB数据传输;加入了DMA方式的中断处理;使用C语言编程实现。对USB传输方式的改进,完善了同步方式USB功能、提高了LPC2148的运行效率、提高了同步方式下USB的传输速度。完善了存储方式中USB功能。介绍了USB的协议规范;分析了USB Bulk-Only的操作过程;按Bulk-Only模式配置LED屏控制器描述符;响应SCSI指令集相关指令。使得在存储方式中基于USB的LED屏控制器被PC机枚举成为一个海量存储类(MSC)。完善了存储方式功能的同时,也使LED屏控制器的操作更为方便。实现了FAT文件系统在NAND FLASH上的应用与改进。对多种文件管理系统进行分析,选用适合本设计的FAT16文件系统,对LED屏控制器的NAND FLASH进行管理;针对NAND FLASH存储器的特点和通用FAT16文件系统的不足,改进FAT表以及FDT表的存储方式、引入块均衡损耗和垃圾回收策略,使FAT16文件系统的可靠性得到提高。优化了系统代码,提高了系统运行效率。同时将代码固化到片内FLASH中,使基于USB的LED屏控制器可脱机运行。对USB功能进行了测试,测试表明:同步方式中数据通信流畅、存储方式中稳定可靠。本设计已得到充分验证,在整机测试过程中系统运行稳定,性能优良,同时系统功能易于扩展维护。