Για να αντιμετωπιστεί ο περιορισμός των παραδοσιακών ασύγχρονων ελεγκτών LED που μπορούν να εμφανίσουν την οθόνη μόνο ως πλήρη περιοχή, αυτή η εργασία προτείνει ένα σχέδιο σχεδίασης που βασίζεται σε έναν επεξεργαστή ARM 32{1}}υψηλών{2}}{2}}επεξεργαστή-πυρήνα Nios II και σε ένα λειτουργικό σύστημα πραγματικού χρόνου (όπως μC7}II/{{4}). Αυτό το σχήμα χρησιμοποιεί έναν αποτελεσματικό αλγόριθμο προγραμματισμού εργασιών για την επίτευξη αυθαίρετης εμφάνισης πολλαπλών παραθύρων σε μία οθόνη. Το λογισμικό του συστήματος ελέγχου έχει σχεδιαστεί με βάση το λειτουργικό σύστημα μC/OS-II σε πραγματικό χρόνο, χρησιμοποιώντας τον αποτελεσματικό αλγόριθμο προγραμματισμού εργασιών για τον προγραμματισμό κάθε εργασίας, με την οθόνη κάθε παραθύρου να αντιμετωπίζεται από μία εργασία.
Όσον αφορά την οργάνωση και την αποθήκευση δεδομένων, για μια διπλή-έγχρωμη οθόνη, οκτώ διαδοχικά οριζόντια pixel ομαδοποιούνται σε μία λέξη για αποθήκευση, με τα κόκκινα και πράσινα δεδομένα να καταλαμβάνουν ένα byte το καθένα. Για μια πλήρη-έγχρωμη οθόνη, κάθε pixel περιλαμβάνει τρία βασικά χρώματα: κόκκινο, πράσινο και μπλε, το καθένα με 256 επίπεδα κλίμακας του γκρι. Τα επίπεδα κλίμακας του γκρι κάθε pixel κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας 8 bit δεδομένων, απαιτώντας έτσι 3 byte χώρου αποθήκευσης ανά pixel. Τα δεδομένα που αντιστοιχούν στα τρία χρώματα (κόκκινο, πράσινο και μπλε) μπορούν να αποθηκευτούν χωριστά για ευκολότερη λειτουργία. Η κλίμακα του γκρι της οθόνης LED υλοποιείται με τη χρήση σταθμισμένης σάρωσης, η οποία απαιτεί διαχωρισμό bit των δεδομένων χρώματος. Τα bits με το ίδιο βάρος στη συνέχεια ανασυνδυάζονται και η μονάδα ελέγχου σάρωσης ελέγχει τα LED να ανάβουν σύμφωνα με μια συγκεκριμένη χρονική ακολουθία. Ο ασύγχρονος ελεγκτής αποτελείται κυρίως από μια μονάδα επικοινωνίας, μια μονάδα επεξεργασίας δεδομένων και μια μονάδα ελέγχου σάρωσης στο υλικό του. Η μονάδα επικοινωνίας περιλαμβάνει μια μονάδα Ethernet και μια σειριακή μονάδα επικοινωνίας, που υποστηρίζουν RS232, RS485 και βιομηχανική επικοινωνία Ethernet. Η μονάδα επεξεργασίας δεδομένων περιλαμβάνει CPU μαλακού πυρήνα MCU ή Nios II, μνήμη cache (όπως SRAM ή SDRAM) και μνήμη Flash για την αποθήκευση δεδομένων πληροφοριών μήτρας κουκκίδων. Η μονάδα ελέγχου σάρωσης αποτελείται από ένα CPLD ή έναν πυρήνα και μνήμη οθόνης PWM IP που ορίζεται από το χρήστη (SRAM).
