基于fpga全彩led顯示屏的掃描控制器設(shè)計(jì)
先容了一種以fpga 可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)平臺的、采用大屏幕全彩 顯示屏進(jìn)行全彩灰度像顯示的掃描控制器實(shí)現(xiàn)計(jì)劃。經(jīng)由對“19 場掃描”實(shí)踐灰度實(shí)現(xiàn)原理的剖析，針對采用該辦法實(shí)現(xiàn)的全彩led 顯示屏刷新頻率受串行移位時鐘限度的毛病，提出了一種新式的實(shí)現(xiàn)高階灰度顯示的逐位點(diǎn)亮控制方式，在進(jìn)行fpga 電路設(shè)計(jì)中采用獨(dú)自的計(jì)數(shù)器來控制屏幕的刷新頻率，使全彩led 顯示屏的設(shè)計(jì)在l ed 的發(fā)光效率和刷新率之間的調(diào)劑更加靈巧。最后，根據(jù)大屏幕全彩led 顯示屏的設(shè)計(jì)請求，聯(lián)合本文探討的灰度控制方式，給出了fpga 屏體掃描控制器的內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)構(gòu)造框架。
1 、引言
作為大型平板顯示裝備的一種，led 顯示屏以其使用壽命長、保護(hù)用度低、功耗低等特色在顯示范疇占領(lǐng)主要的地位。在近年，帶有紅、綠、藍(lán)三基色以及灰度顯示后果的全彩led 顯示屏，以其豐盛多彩的顯示后果而倍受業(yè)界關(guān)注，成為led 顯示屏市場近年增加幅度比擬大的產(chǎn)品。壽命、單位面積亮度、三基色的偏差水平、點(diǎn)距、對照度、灰度等級(包含灰度級數(shù)和線性度) 、掃描頻率等指標(biāo)機(jī)能是權(quán)衡或橫向比擬大型顯示裝備好壞的尺度。而這些指標(biāo)機(jī)能的優(yōu)劣，很大水平上決議于掃描控制器的性能。因而對大屏幕全彩l ed 顯示掃描控制方法的研討有側(cè)重要的意思。
因?yàn)閘ed 的發(fā)光明度與掃描周期內(nèi)的發(fā)光時光近似成正比，所以灰度等級的實(shí)現(xiàn)通常是由把持led 的發(fā)光時光與掃描周期的比值，即采取調(diào)節(jié)占空比來實(shí)現(xiàn)的，LED顯示屏資訊，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED顯示器正在迅速崛起，全彩led 顯示屏正常采用逐位點(diǎn)亮的掃描方式實(shí)現(xiàn)灰度像顯示。對顯示灰度級數(shù)為8 位的led 顯示屏，普通采用“19場掃描”原理來實(shí)現(xiàn)256 級灰度顯示。l ed顯示屏的顯示數(shù)據(jù)更新個別采取串行輸出方法，如采用595 進(jìn)行設(shè)計(jì)的靜態(tài)led 全彩顯示屏，依據(jù)“19 場掃描”原理，對辨別率等規(guī)格肯定的屏體，當(dāng)串行移位時鐘斷定時，顯示屏的刷新頻率和led 的發(fā)光效力(一個掃描周期內(nèi)，led的最長點(diǎn)亮?xí)r間所占的比例) 也就被肯定。本文提出了一種新的逐位點(diǎn)亮掃描方式，該方法對典范的“19場掃描”方式進(jìn)行了改良，能夠在串行移位時鐘斷定的前提下，在必定范疇內(nèi)對刷新率跟發(fā)光效力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而進(jìn)步了產(chǎn)品依據(jù)實(shí)際的利用環(huán)境跟客戶請求進(jìn)行設(shè)計(jì)的機(jī)動性。
2、逐位點(diǎn)亮的灰度實(shí)現(xiàn)算法設(shè)計(jì)
以8 位“19場掃描”實(shí)踐為例，所謂逐位點(diǎn)亮，即從一個字節(jié)數(shù)據(jù)中順次從低位到高位或者從高位到低位提掏出一位數(shù)據(jù)，分8 次點(diǎn)亮對應(yīng)的像素，每一位對應(yīng)的點(diǎn)亮?xí)r間與關(guān)斷時間的占空比不同。假如點(diǎn)亮?xí)r間從低位到高位順次倍增，則合成的點(diǎn)亮?xí)r間將會有256 種組合。定義d0 位對應(yīng)的點(diǎn)亮?xí)r間加上關(guān)斷時間為一個時間單位，設(shè)為t ，可得表1 所示各位的點(diǎn)亮與關(guān)斷時間。
表1 “19場掃描”顯示時各位的點(diǎn)亮與關(guān)斷時間
在實(shí)際設(shè)計(jì)中， t也是對led 顯示屏進(jìn)行一次串行數(shù)據(jù)更新所須要的時間。表1 所示的總時間是t 的整數(shù)倍，所以每個數(shù)據(jù)位所占用的總時間可以通過刷新一次屏幕數(shù)據(jù)來進(jìn)行定時。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，全彩LED顯示屏資訊，LED顯示屏，是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式！全部顯示屏中l(wèi)ed 的亮與滅可以通過總控線en 把持，當(dāng)點(diǎn)亮?xí)r間≥1 t時，en 節(jié)制顯示屏處于常亮狀況，而當(dāng)點(diǎn)亮?xí)r間< 1 t 時，能夠通過掌握en 發(fā)生相應(yīng)占空比的掌握波形來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)位的亮度節(jié)制�？梢�，應(yīng)用“19場掃描”原理，在串行移位時鐘和屏體詳細(xì)規(guī)格確定的情形下，其刷新率也就被確定了，并且存在固定的發(fā)光效率η。
η =6 點(diǎn)亮?xí)r間6 總時間≈ 16 t19 t≈ 84 % (1)由灰度顯示的原理可以曉得，是否實(shí)現(xiàn)灰度顯示，決議于各個數(shù)據(jù)位的點(diǎn)亮?xí)r間從低位到高位是否以2 的倍數(shù)遞增，而關(guān)斷時間的是非只會影響發(fā)光效率的大小。在進(jìn)行體系設(shè)計(jì)時，應(yīng)用了8～10 位的非線性灰度校訂，因而需要實(shí)現(xiàn)10位灰度掃描控制，LED大屏幕信息，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕，定義“t”為點(diǎn)亮?xí)r間的一個時間單位，則可得表2 所示的時間調(diào)配。如果定義數(shù)據(jù)為“1”有效(點(diǎn)亮) “， 0”無效(燃燒) ，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)從000h 到3ffh 變更時，點(diǎn)亮?xí)r間在0t～1 023t 變更，而亮度控制總時間則堅(jiān)持不變，從而實(shí)現(xiàn)了10 位占空比控制，采用這種灰度控制辦法可以實(shí)現(xiàn)1 024 級的灰度顯示。與“19 場掃描”原理不同，本文控制點(diǎn)亮的時間不是通過屏幕刷新來實(shí)現(xiàn)，而是采用獨(dú)自的計(jì)數(shù)器來進(jìn)行計(jì)時控制的。
表2 逐位點(diǎn)亮控制中各位數(shù)據(jù)點(diǎn)亮?xí)r間調(diào)配表
設(shè)應(yīng)用串行方式更新整場視頻像一位數(shù)據(jù)所須要的時間為ts ，假如ts 滿意:
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