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          基于SoC FPGA芯片的異步全彩LED顯示控制器解決方案

          作者:姜承湘 時(shí)間:2014-02-14 來源:摘自《電子發(fā)燒友》 收藏

            2. 使能LE信號(hào)對(duì)R0[7]~R15[7]鎖存,使能OE_n信號(hào),保持時(shí)間為8T (即時(shí)序圖中的T0周期);在此過程中,SDI移入R0[6]~R15[6]灰度數(shù)據(jù);

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/221571.htm

            3. 使能LE信號(hào)對(duì)R0[6]~R15[6]鎖存,使能OE_n信號(hào),保持時(shí)間為4T(即時(shí)序圖中的T1周期);在此過程中,SDI移入并鎖存R0[5]~R15[5]灰度數(shù)據(jù);

            4. ……

            5. 使能LE信號(hào)對(duì)R0[3]~R15[3]鎖存,使能OE_n信號(hào),保持時(shí)間為1/2T(即時(shí)序圖中的T4周期),1/2T后把OE_n信號(hào)置為無效;在此過程中,SDI移入并鎖存R0[2]~R15[2]灰度數(shù)據(jù);

            6. ……

            7. 使能LE信號(hào)對(duì)R0[0]~R15[0]鎖存,使能OE_n信號(hào),保持時(shí)間為1/16T(即時(shí)序圖中的T7周期),之后把OE_n信號(hào)置為無效;至此,完成一個(gè)灰度值顯示的刷新周期;

            需要說明的是,以上僅以16顆 作為例子,實(shí)際應(yīng)用中會(huì)級(jí)聯(lián)多個(gè)MBI5024芯片,即上一級(jí)MBI5024芯片的SDO連接至下一級(jí)MBI5024的SDI,當(dāng)有N個(gè) MBI5024級(jí)聯(lián)的,相當(dāng)于一個(gè)N*16位的移位寄存器,最多可以連接N*16顆的R/G/B。操作流程與上面介紹的7個(gè)步驟類似。

          圖7:MBI5024器件原理框圖
          圖7:MBI5024器件原理框圖
          圖8:8bit/256級(jí)灰度控制時(shí)序圖
          圖8:8bit/256級(jí)灰度控制時(shí)序圖

            在一個(gè)灰度刷新周期內(nèi)(19T),OE總有效時(shí)間為:8T + 4T + 2T + 1T + 1/2T + 1/4T + 1/8T + 1/16T = 15.9375T,亮度的利用率為:15.9375T/(19T)*100%=83.88%,也就是亮度損失為1 - 83.88% = 16.12%。

            對(duì)于16bit/65536 級(jí)灰度,常用27子場(chǎng)方式:8T,4T,2T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T;OE_n有效時(shí)間為 8T,4T,2T,1T,1/2T,1/4T,1/8T,1/16T,1/32T,1/64T,1/128T,1/256T,1/512T,1 /1024T,1/2048T,1/4096T;亮度利用率為:15.999755859375 T/(27T)*100%=59.26 %,亮度損失為1 - 59.26 % = 40.74%。

            使用不同數(shù)量的子場(chǎng),亮度的利用率是不同的,例如:16bit/65536級(jí)灰度也可以采用42子場(chǎng)方式,即:16T,8T,4T,2T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T,T;OE_n有效時(shí)間為16T,8T,4T,2T,T,1/2T,1 /4T,1/8T,1/16T,1/32T,1/64T,1/128T,1/256T,1/512T,1/1024T,1/2048T,亮度利用率為:31.99951171875 T/(42T) *100%=59.26 % = 76.19%,亮度損失為1 - 76.19%= 23.81%。

            3)刷新率

            驅(qū)動(dòng)芯片的數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率、 屏的掃描方式(靜態(tài)~16掃)以及尋址數(shù)固定以后,子場(chǎng)的時(shí)間T也就隨之定下來,以16bit/65536級(jí)灰度為例,如果采用27子場(chǎng)的方式,刷新率約為:F=1/( 27*T),最小OE_n脈寬為T /4096;如果采用42子場(chǎng)的方式,刷新率約為:F=1/( 42*T),最小OE_n脈寬為T /2048??紤]到其他時(shí)間開銷,實(shí)際的刷新率F會(huì)比以上估算值略低。

            可以看出在子場(chǎng)時(shí)間T一定的情況下,后者(42T)的刷新率比前者低(27T),但是亮度的利用率比前者高,OE_n最小脈寬比前者長(對(duì)于驅(qū)動(dòng)芯片來說,OE_n的脈寬最小值是有限制的,當(dāng)脈寬太窄時(shí),驅(qū)動(dòng)芯片將無法識(shí)別),所以,具體設(shè)計(jì)需根據(jù)實(shí)際情況做權(quán)衡。為了提高視覺刷新率(Visual Refresh Rate),可以把灰度值的高位打散成多段分布在刷新周期內(nèi);對(duì)動(dòng)態(tài)掃描屏,還可以把實(shí)現(xiàn)灰度值的所有子場(chǎng)分割成多份,在刷新每一行時(shí),只刷新一部分灰度,加快一行到下一行的切換速度,等所有行都刷新完一部分灰度之后,再接著刷新其他部分灰度,直到灰度值被完整刷新,從而提高視覺刷新率。通過優(yōu)化的 PWM編碼,不僅可以提高視覺刷新率,也能夠提高LED亮度利用率。

            CME-M5 8051功能描述

            200MHz主頻 8051 是整個(gè)系統(tǒng)的主控,負(fù)責(zé)與PC的通信,實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧,通過接收來自于PC端的節(jié)目內(nèi)容,并以文件方式寫入SD卡進(jìn)行節(jié)目更新,同時(shí),8051也負(fù)責(zé)節(jié)目特效處理; 另外,8051采集溫度傳感器、濕度傳感器信息,顯示在LED屏幕上;采集環(huán)境光傳感器,實(shí)現(xiàn)亮度自動(dòng)調(diào)節(jié);通過紅外遙控實(shí)現(xiàn)節(jié)目切換。CME-M5已集成了RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘,無需外擴(kuò)芯片就能夠方便地在全彩LED屏上顯示年,月,日,時(shí),分,秒,星期等信息;支持?jǐn)?shù)字時(shí)鐘及模擬時(shí)鐘顯示。

            4 結(jié)語

            通過采用 SoC芯片,實(shí)現(xiàn)了針對(duì)門楣廣告市場(chǎng)的異步全彩LED顯示控制器的設(shè)計(jì),由于門楣廣告屏的分辨率一般都不高,CME-M5內(nèi)嵌的200MHz增強(qiáng)型 8051完全可以勝任作為系統(tǒng)主控。方案支持80K像素點(diǎn),16bit/65536級(jí)灰度,視覺刷新率最高支持6000Hz,支持靜態(tài)~16掃屏體類型,支持文字、圖片、動(dòng)畫及簡(jiǎn)單的視頻播放,支持?jǐn)?shù)字時(shí)鐘以及模擬時(shí)鐘顯示,支持溫度及濕度顯示,亮度自動(dòng)調(diào)節(jié),紅外遙控節(jié)目切換。

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