一種單線串接通信的LED顯示系統(tǒng)設計
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)信號傳輸苛刻的時序配合問題，提高整個LED顯示系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制靈活性，同時也比當前LED通信系統(tǒng)具有更高的效率，具有通信方式簡單、生產(chǎn)成本低、應用支持方便等特點。
1 引言
目前國內(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 單元板包括了增強信號驅(qū)動能力的BUFFER 電路、產(chǎn)生動態(tài)顯示掃描時序的譯碼電路、若干個開關(guān)管和若干個LED 驅(qū)動電路。其通信過程為：LED 控制板發(fā)出的通信信號依次經(jīng)過各串接的LED 單元板的BUFFER 電路進行驅(qū)動增強；各LED 單元板中經(jīng)BUFFER 電路增強后的掃描信號（SCANO）提供給本LED 單元板的譯碼電路，譯碼電路譯碼產(chǎn)生動態(tài)顯示掃描時序控制開關(guān)管；各LED 單元板中經(jīng)BUFFER 電路增強后的使能信號（ENO）、鎖存信號（LATO）、時鐘信號（CLKO）分別提供給本LED 單元板中所有LED 驅(qū)動電路。
圖1 常用的LED顯示系統(tǒng)
當前的LED 顯示系統(tǒng)因數(shù)據(jù)信號經(jīng)過依次串接的各LED 單元板上所有的LED 驅(qū)動電路，顯示刷新頻率受限于LED 驅(qū)動電路的數(shù)量及LED 驅(qū)動電路的通信速度，LED 驅(qū)動電路大多采用成本控制較嚴格的高壓、大電流、大尺寸工藝，一般通信速度不超過30 MHz，當顯示分辨率較高時，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，分別控制多組依次串接的LED 單元板，大部分應用場合下，往往需要幾十組控制信號，造成生產(chǎn)成本較高，應用支持復雜，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)基于當今熱點通信技術(shù)之一的單總線技術(shù)。它通過單條連接線解決了通信和供電的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、節(jié)省I/O 口資源、便于總線擴展和維護等優(yōu)點。該LED 顯示系統(tǒng)可以有效地解決上述問題。 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、在大部分應用場合下LED 控制板只需輸出一組通信信號、生產(chǎn)成本低、應用支持方便的新型LED 顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)由一個LED 控制板和若干個依次串接的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LED 通信電路、若干個開關(guān)管和若干個LED 驅(qū)動電路組成。其中，LED 通信電路端口包括通信信號輸入端、通信信號輸出端、動態(tài)顯示掃描時序輸出端、控制信號輸出端和數(shù)據(jù)輸出端。 2. 2 通信方法 LED 控制板發(fā)出通信信號提供給第一個LED單元板上LED 通信電路的通信信號輸入端，此后的各LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸出端連接下一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸入端，最后一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號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輸入端、通信信號輸出端、動態(tài)顯示掃描時序輸出端（SCAN<7:0>）、控制信號輸出端（En、Lat、Clk）、數(shù)據(jù)輸出端（DATAOUT）；定義通信信號包括通信信號輸出指令、動態(tài)顯示掃描時序解析指令、控制信號時序控制解析指令、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，解析出通信信號輸出并經(jīng)通信信號輸出端提供給下一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸入端；各LED 單元板的LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號，解析出動態(tài)顯示掃描時序并經(jīng)動態(tài)顯示掃描時序輸出端（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，解析出控制信號時序并經(jīng)控制信號輸出端（En、Lat、Clk）控制本LED 單元板的LED 驅(qū)動電路；各LED 單元板的LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號，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)動電路數(shù)據(jù)信號輸入，本LED 單元板的各LED 驅(qū)動電路的數(shù)據(jù)信號輸出連接下一個LED 驅(qū)動電路的數(shù)據(jù)信號輸入，最后一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號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LED 單元燈驅(qū)動電路的信號用一組串行的幀數(shù)據(jù)表示，接收這些信號的LED 單元燈驅(qū)動電路從輸入幀數(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)動電路，完成一次通信。LED 通信電路根據(jù)接收到的通信信號進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，通信信號中包括的數(shù)據(jù)只需經(jīng)過依次串接的各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)量級的提高，在大部分應用場合下LED 控制板只需輸出一組通信信號，即可實現(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、應用支持方便等優(yōu)點。
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