FPGA（Field－Programable Gate Array），就是现场可编程门阵列，它是在CPLD的基础之上，发展起来的新型高性能可编程逻辑器件，FPGA集成度很高 [2]。FPGA大体上分为六大板块，它们分别是可编程逻辑单元，可编程的输入、输出单元，嵌入式块随机存储器，丰富的布线资源，底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核等 [2]。FPGA拥有以下特点：适用场合逐渐变大，开发过程投资相对较少，一般可重复多次编程擦除，开发的工具越来越智能化，功能也愈发强大。FPGA 也有一些缺点和不足,这受限于多个方面：一、器件规模上的一些限制；二、一些板块延迟的时间较长。因此，在设计者选中一个FPGA元器件以后, 这是就要求对这个元器件的所有性能和结构等，做进一步，更深层次的了解与认识, 设计者对体系结构的设计时, 一定要时时考虑元器件自身的一些性能和结构, 尽可能多的让设计出来的结构充分满足元器件自身的一些本质要求。 当然， 这样就增加了设计的难度。但是，一旦彻底掌握了FPGA 的结构和性能特点，就能够在此基础之上, 利用相关语言（Verilog或是VHDL），设计出一个更好的电路系统。因而FPGA在数字系统设计中占据了越来越重要的位置[3][4]。

LED就是发光二极管的英文light emitting diode的缩写。它是一种将电能转换成光能的半导体发光显示器件[5]，属于固态光源。LED魅力四射，优点众多。它寿命长，耗能低；应用多样且广泛；环保效益佳；控制极为方便[6]。LED显示屏是用于传达各类信息的显示器，它能够显示照片，语言，文字，信号等多种事物。LED显示技术发展了许多年，已经进入实用阶段。 LED显示屏画质优美，动感十足，既能静态显示，也能动态显示。目前，已经在很多场合都应用了，例如：学校，广场，车站，公司，政府部门，服务性行业等等。LED作为非常有前景的高科技技术产业，现阶段正向着更高的目标，更强大的功能和更人性化的操作不断发展与进步。LED作为一种新型的照明光源技术，其应用前景举世瞩目。LED显示屏的开发，研制，生产已成为发展前景十分有人的朝阳产业 [7]。

1．1  研究方法

1.1.1  FPGA

现阶段，社会上通常出现的LED显示系统，大体都是把单片机作为他的主要控制芯片 [8]，用单片机，存储器和制约逻辑电路来进行PCB（印制电路板）板级的系统集成 [9][10]。如今的社会发展迅速，这就对LED显示屏提出了更高的要求，要求显示屏在单位时间里，尽可能多的扫描，虽然单片机的许多软件支持灵活，但单片机扫描速度慢，受条件限制，很难于满足我们的需要 [11]。而FPGA的出现是作为一种半定制电路，具有功能强大，运算速度较快，可扩展性强的优点，不仅解决了定制电路的不足，还克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

1.1.2  VHDL语言

VHDL语言是适用于电路开发的表述语言 [12]，随着厂商的大力使用，当下在许多先进国家的电子系统设计领域中获得广泛应用 [13]。它能够通过对物理器件的功能，输入输出等语言的描述，从而达到物理器件的功能实现，这是未来硬件设计的发展趋势。VHDL语言具有许多优点：

第一，允许用程序描述系统的硬件结构，即描述整个系统怎样将自身分解为各个小系统和小系统间怎样互连；

第二，允许使用类似常用编程语言形式的系统功能指标；

第三，允许对系统设计在制造前以低廉的花费进行性能模拟验证；

第四，允许设计的详细结构从更抽象的性能指标除法沿自顶向下的路线分层次的进行综合。

这些优点为应用于实践提高了巨大好处 [14]。因此，设计者可以非常便捷地比较各种方案的可行性，优点及缺点，采用合适恰当的实验方案[15]。