De kernfunctie van de asynchrone LED-stuurkaart is het realiseren van de weergave van meerdere vensters op één scherm op elke positie. Het asynchrone LED-besturingssysteem bestaat voornamelijk uit pc-applicatiesoftware, communicatiemodule, gegevensverwerkingsmodule, scanbesturingsmodule, aandrijfmodule en LED-scherm. De controller bestaat uit drie delen: communicatiemodule, gegevensverwerkingsmodule en scanbesturingsmodule. Qua hardwarearchitectuur zijn er verschillende implementatieschema's. Een typisch schema uit 2011 is gebaseerd op een 32-bit ARM-processor (zoals de LPC2214) en hanteert een discreet moduleontwerp. De gegevensverwerkingsmodule bestaat uit MCU-, SRAM- en FLASH-geheugen; de scanbesturingsmodule bestaat uit CPLD en SRAM; de communicatiemodule omvat een Ethernet-module en een seriële communicatiemodule, die RS232- en RS485-communicatie ondersteunen [11]. Een geïntegreerd schema in 2026 is gebaseerd op de NiosII 32-bit soft core-processor en gebruikt een FPGA-ontwerp met één-chip. De datacommunicatietransmissiemodule, dataverwerkingsmodule en scanbesturingsmodule zijn allemaal geïmplementeerd op FPGA. De gegevensverwerkingsmodule bestaat uit NiosII soft core CPU, SDRAM en Flash-geheugen; de scanbesturingsmodule bestaat uit een door de gebruiker-gedefinieerde PWM IP-kern en SRAM. Wat de software-architectuur betreft, zijn beide oplossingen ontworpen op basis van een realtime besturingssysteem (zoals uc/OS-II), waarbij gebruik wordt gemaakt van efficiënte taakplanningsalgoritmen om meerdere taken te beheren, waarbij elk weergavevenster wordt voltooid door een onafhankelijke taak [11-12]. Voor kleurenschermen bevat elke pixel drie primaire kleuren: rood, groen en blauw. Elke kleur heeft 256 grijsniveaus, dus elke pixel heeft 3 bytes opslagruimte nodig. De gegevens die overeenkomen met de drie kleuren (rood, groen en blauw) kunnen afzonderlijk worden opgeslagen voor eenvoudiger gebruik. De grijsniveau-implementatiemethode voor LED-schermen is gewogen scannen, waarbij bitscheiding van kleurgegevens vereist is, gevolgd door recombinatie van bits met hetzelfde gewicht.
De ontwikkeling van afzonderlijke modules naar integratie met één-chip heeft de schermweergave rijker en flexibeler gemaakt. Eén enkele asynchrone controller kan meerdere controllers vervangen, en het volledige besturingssysteem wordt op één enkele FPGA-chip voltooid, waardoor de systeemkosten effectief worden verlaagd.
