一種單線串接通信的LED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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摘要：該文介紹了一種基于單線串接通信的LED顯示系統(tǒng)方案。該方案可以有效地解決傳統(tǒng)LED通信系統(tǒng)信號(hào)傳輸苛刻的時(shí)序配合問(wèn)題，提高整個(gè)LED顯示系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制靈活性，同時(shí)也比當(dāng)前LED通信系統(tǒng)具有更高的效率，具有通信方式簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、應(yīng)用支持方便等特點(diǎn)。
1 引言
目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)大型LED 顯示系統(tǒng)基本由LED 控制板和若干個(gè)依次串接的LED 單元板組成。
LED 控制板與LED 單元板構(gòu)成的LED 顯示系統(tǒng)的主體，如圖1 所示。其中，LED 單元板包括了增強(qiáng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力的BUFFER 電路、產(chǎn)生動(dòng)態(tài)顯示掃描時(shí)序的譯碼電路、若干個(gè)開關(guān)管和若干個(gè)LED 驅(qū)動(dòng)電路。其通信過(guò)程為：LED 控制板發(fā)出的通信信號(hào)依次經(jīng)過(guò)各串接的LED 單元板的BUFFER 電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)；各LED 單元板中經(jīng)BUFFER 電路增強(qiáng)后的掃描信號(hào)（SCANO）提供給本LED 單元板的譯碼電路，譯碼電路譯碼產(chǎn)生動(dòng)態(tài)顯示掃描時(shí)序控制開關(guān)管；各LED 單元板中經(jīng)BUFFER 電路增強(qiáng)后的使能信號(hào)（ENO）、鎖存信號(hào)（LATO）、時(shí)鐘信號(hào)（CLKO）分別提供給本LED 單元板中所有LED 驅(qū)動(dòng)電路。
圖1 常用的LED顯示系統(tǒng)
當(dāng)前的LED 顯示系統(tǒng)因數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)依次串接的各LED 單元板上所有的LED 驅(qū)動(dòng)電路，顯示刷新頻率受限于LED 驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)量及LED 驅(qū)動(dòng)電路的通信速度，LED 驅(qū)動(dòng)電路大多采用成本控制較嚴(yán)格的高壓、大電流、大尺寸工藝，一般通信速度不超過(guò)30 MHz，當(dāng)顯示分辨率較高時(shí)，為了保證顯示所需的顯示刷新頻率，LED 控制板需發(fā)出多組通信信號(hào)，分別控制多組依次串接的LED 單元板，大部分應(yīng)用場(chǎng)合下，往往需要幾十組控制信號(hào)，造成生產(chǎn)成本較高，應(yīng)用支持復(fù)雜，如圖2 所示。
圖2 常用的大型LED顯示系統(tǒng) 本文提出的新型LED 顯示系統(tǒng)基于當(dāng)今熱點(diǎn)通信技術(shù)之一的單總線技術(shù)。它通過(guò)單條連接線解決了通信和供電的問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、節(jié)省I/O 口資源、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。該LED 顯示系統(tǒng)可以有效地解決上述問(wèn)題。 2 系統(tǒng)架構(gòu)及其通信方法
2. 1 系統(tǒng)架構(gòu) 本文提出了一種通信速度高、在大部分應(yīng)用場(chǎng)合下LED 控制板只需輸出一組通信信號(hào)、生產(chǎn)成本低、應(yīng)用支持方便的新型LED 顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)由一個(gè)LED 控制板和若干個(gè)依次串接的LED 單元板組成，LED 單元板的數(shù)量視LED 顯示系統(tǒng)的規(guī)模而定。該系統(tǒng)基于單線通信協(xié)議，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3 所示。 圖3 LED顯示系統(tǒng)架構(gòu) LED 單元板由一個(gè)LED 通信電路、若干個(gè)開關(guān)管和若干個(gè)LED 驅(qū)動(dòng)電路組成。其中，LED 通信電路端口包括通信信號(hào)輸入端、通信信號(hào)輸出端、動(dòng)態(tài)顯示掃描時(shí)序輸出端、控制信號(hào)輸出端和數(shù)據(jù)輸出端。 2. 2 通信方法 LED 控制板發(fā)出通信信號(hào)提供給第一個(gè)LED單元板上LED 通信電路的通信信號(hào)輸入端，此后的各LED 單元板的LED 通信電路的通信信號(hào)輸出端連接下一個(gè)LED 單元板的LED 通信電路的通信信號(hào)輸入端，最后一個(gè)LED 單元板的LED 通信電路的通信信號(hào)輸出端懸空或者返回到LED 控制板，組成了本文所述的LED 顯示系統(tǒng)的通信系統(tǒng)。 基于圖2 所示的LED 顯示系統(tǒng)架構(gòu)和以上所述的通信系統(tǒng)，其通信方法如下： 定義LED 通信電路包括通信信號(hào)輸入端、通信信號(hào)輸出端、動(dòng)態(tài)顯示掃描時(shí)序輸出端（SCAN<7:0>）、控制信號(hào)輸出端（En、Lat、Clk）、數(shù)據(jù)輸出端（DATAOUT）；定義通信信號(hào)包括通信信號(hào)輸出指令、動(dòng)態(tài)顯示掃描時(shí)序解析指令、控制信號(hào)時(shí)序控制解析指令、數(shù)據(jù)；各LED 單元板上LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號(hào)，解析出通信信號(hào)輸出并經(jīng)通信信號(hào)輸出端提供給下一個(gè)LED 單元板的LED 通信電路的通信信號(hào)輸入端；各LED 單元板的LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號(hào)，解析出動(dòng)態(tài)顯示掃描時(shí)序并經(jīng)動(dòng)態(tài)顯示掃描時(shí)序輸出端（SCAN<7:0>）控制本LED 單元板的開關(guān)管；各LED 單元板的LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號(hào)，解析出控制信號(hào)時(shí)序并經(jīng)控制信號(hào)輸出端（En、Lat、Clk）控制本LED 單元板的LED 驅(qū)動(dòng)電路；各LED 單元板的LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號(hào)，解析出數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)輸出端（DATAOUT）提供給本LED 單元板的第一驅(qū)動(dòng)電路數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，本LED 單元板的各LED 驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出連接下一個(gè)LED 驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，最后一個(gè)LED 單元板的LED 通信電路的通信信號(hào)輸出端懸空或者返回到LED 控制板。 通信原理是系統(tǒng)將需要傳輸給各個(gè)LED 單元燈驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)用一組串行的幀數(shù)據(jù)表示，接收這些信號(hào)的LED 單元燈驅(qū)動(dòng)電路從輸入幀數(shù)據(jù)中，根據(jù)通信模式和指令類型接收并處理接收到的數(shù)據(jù)，將處理后的數(shù)據(jù)構(gòu)建成新的幀數(shù)據(jù)作為輸出，根據(jù)通信模式和指令類型發(fā)送給后續(xù)地址有效的LED 驅(qū)動(dòng)電路，完成一次通信。LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號(hào)進(jìn)行解析的方法可采用《LED顯示系統(tǒng)的單線串接通信方法》文中公開的方法。 3 結(jié)論 本文提出的LED 顯示系統(tǒng)中，通信信號(hào)中包括的數(shù)據(jù)只需經(jīng)過(guò)依次串接的各LED 單元板的LED通信電路，再由LED 通信電路的數(shù)據(jù)輸出端控制本LED 單元板上的LED 驅(qū)動(dòng)電路，顯示刷新頻率僅僅受限于LED 單元板的數(shù)量及LED 通信電路的通信速度，從而使通信速度得到了數(shù)量級(jí)的提高，在大部分應(yīng)用場(chǎng)合下LED 控制板只需輸出一組通信信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)LED 顯示系統(tǒng)的控制，該LED 顯示系統(tǒng)具有生產(chǎn)成本低、應(yīng)用支持方便等優(yōu)點(diǎn)。
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