基于單線串接通信的LED顯示系統(tǒng)方案

　　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、若干個開關管和若干個LED 驅動電路。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 驅動電路，顯示刷新頻率受限于LED 驅動電路的數(shù)量及LED 驅動電路的通信速度，LED 驅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之一的單總線技術。它通過單條連接線解決了通信和供電的問題，具有結構簡單、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)架構及其通信方法

　　2. 1 系統(tǒng)架構

　　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)架構圖如圖3 所示。

　　圖3 LED顯示系統(tǒng)架構

　　LED 單元板由一個LED 通信電路、若干個開關管和若干個LED 驅動電路組成。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 單元板的第一驅動電路數(shù)據(jù)信號輸入，本LED 單元板的各LED 驅動電路的數(shù)據(jù)信號輸出連接下一個LED 驅動電路的數(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。