LED顯示屏控制系統的製作方法

2023-06-19 12:39:46 3

本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及LED顯示屏控制系統。

背景技術：

現有的LED顯示屏控制系統主要包括發送卡、掃描卡以及LED顯示屏，其中掃描卡配置於每個LED箱體中，多個LED箱體拼接成一個LED顯示屏。LED顯示屏的顯示效果直接由每個LED箱體中配置的掃描卡(或稱LED顯示屏控制板、接收卡)決定。在LED箱體規格確定的情況下，LED顯示屏的性能參數基本確定，尤其在通用型驅動晶片LED顯示屏中。

隨著小間距的發展，需要掃描卡帶載的像素點增多，而掃描卡帶寬有限導致無法使大帶載下圖像仍舊能完美的顯示；掃描卡體積尺寸的限制也導致其無法在更小間距的LED顯示屏上應用。

如圖1所示，現有的LED顯示屏控制系統中的掃描卡與LED燈板模組以及需要級聯的LED燈板模組與LED燈板模組之間傳輸的信號多為TTL的單端信號，傳輸介質多為多芯排線，排線與LED燈板模組的接口多為雙列直插接插件。

再者，現有的掃描卡技術方案核心部分是FPGA，在FPGA內部完成所有的數據接收及分發、圖像數據的處理、灰度數據的抽取，並根據不同LED箱體規格、不同驅動晶片輸出不同的顯示數據以及驅動信號，並通過信號增強輸出模塊輸出到LED箱體中的LED燈板模組上。

然而，現有掃描卡中FPGA及其配套的相關器件等導致體積比較大，並且需要屏體廠家提供HUB板(轉接板)，增加了產品的厚度，不利於高密度LED顯示屏的設計。掃描卡的帶寬有限無法支持很大的帶載。通用型驅動晶片由於其價格低廉，雖然使用的時間較長，仍舊受到客戶的青睞；對於採用通用型驅動晶片的LED箱體來說，由於其驅動特性，需要不停的輸出灰度數據，然而FPGA輸出的RGB數據組(顯示數據)有限，無法滿足顯示效果要求比較高的場合。此外，掃描卡與LED箱體中的LED燈板模組之間通過排線連接，現有的信號傳輸方式和連接方式存在以下問題：1)每個單端信號需要佔用一根線芯，造成排線的線芯數量較多，以一個常規8掃LED燈板模組為例，若需要兩組RGB數據，加上時鐘信號(CLK)、鎖存信號(LAT)、使能信號(OE)、行選擇信號(A，B，C)等信號一共有12個單端信號，再加上至少一個地信號，至少需要13芯的排線，然而LED顯示屏行業中經常存在有些應用LED燈板模組對接入排線的線芯數量有限制，多芯排線不方便；2)由於排線線芯較多，排線與LED燈板模組之間的接插件的接觸點也較多，單個線芯不通或接觸不良就會導致顯示異常，這種原因帶來的故障在LED顯示屏應用故障佔很大比例；3)TTL信號因為信號衰減傳輸距離有限，通常不超過2米，有些應用場合需要更長的傳輸距離，因而TTL信號難以勝任；以及4)排線傳輸TTL信號導致信號輻射較大，這給LED顯示屏通過EMC測試帶來困難。

技術實現要素：

因此，為克服現有技術中的缺陷和不足，本發明提出一種LED顯示屏控制系統。

具體地，本發明實施例提出的一種LED顯示屏控制系統，包括掃描卡和連接所述掃描卡的LED燈板模組。所述掃描卡包括設置在第一電路板上的數據輸入/輸出電路和圖像顯示控制晶片；所述圖像顯示控制晶片連接所述數據輸入/輸出電路，用於通過所述數據輸入/輸出電路接收命令包及圖像數據包、根據解包所述命令包得到的參數數據對解包所述圖像數據包得到的圖像數據進行截取、校正、重排及灰度抽取以產生驅動信號組和顯示數據組並轉換成串行差分信號組輸出至所述LED燈板模組供所述LED燈板模組進行圖像顯示。

在本發明的一個實施例中，所述圖像顯示控制晶片為ASIC晶片。

在本發明的一個實施例中，所述串行差分信號組為LVDS信號組。

在本發明的一個實施例中，所述LED燈板模組包括設置在第二電路板上的驅動晶片組，所述驅動晶片組用於接收所述串行差分信號組作為輸入進行圖像顯示驅動完成圖像顯示，且所述驅動晶片組中的多個驅動晶片之間的數據通信方式採用串行差分信號組。

在本發明的一個實施例中，所述圖像顯示控制晶片包括：差分信號收/發模塊、數據鏈路與主副埠切換模塊、命令組包/解包模塊、參數命令模塊、圖像組包/解包模塊、圖像處理模塊、存儲器控制模塊、圖像輸出模式調整模塊、圖像輸出驅動模塊以及顯示數據輸出模塊；所述差分信號收/發模塊用於接收包含所述參數數據的命令包和包含所述圖像數據的圖像數據包；所述數據鏈路與主副埠切換模塊連接所述差分信號收/發模塊，用於識別上下行數據鏈路來完成輸入輸出切換以及確定主副通信數據埠；所述命令組包/解包模塊連接所述數據鏈路與主副埠切換模塊，用於對所述命令包進行解包以得到參數數據；所述參數命令模塊連接所述命令組包/解包模塊、所述圖像處理模塊及所述圖像輸出模式調整模塊，用於將所述參數數據下發至所述圖像處理模塊及所述圖像輸出模式調整模塊；所述圖像組包/解包模塊連接所述數據鏈路與主副埠切換模塊，用於對所述圖像數據包進行解包以得到圖像數據；所述圖像處理模塊連接所述圖像組包/解包模塊和所述存儲器控制模塊，用於對所述圖像數據進行所述截取和所述校正操作以得到一次處理後圖像數據；所述存儲器控制模塊用於數據的讀取和存儲；所述圖像輸出模式調整模塊連接所述圖像處理模塊和所述存儲器控制模塊，用於與所述圖像處理模塊進行通信並對所述一次處理後圖像數據進行所述重排及所述灰度抽取操作以得到二次處理後圖像數據；以及所述圖像輸出驅動模塊和所述顯示數據輸出模塊分別連接所述圖像輸出模式調整模塊，用於根據所述二次處理後圖像數據分別產生所述驅動信號組和所述顯示數據組。

在本發明的一個實施例中，所述掃描卡還包括並轉串模塊，連接所述圖像輸出驅動模塊和所述顯示數據輸出模塊，用於將所述圖像輸出驅動模塊和所述顯示數據輸出模塊分別產生的所述驅動信號組和所述顯示數據組從並行TTL格式轉換成串行差分信號組。

在本發明的一個實施例中，所述並轉串模塊包括LVDS發送器。

在本發明的一個實施例中，所述圖像輸出驅動模塊和所述顯示數據輸出模塊分別產生的所述驅動信號組和所述顯示數據組為串行差分信號格式驅動信號組和串行差分信號格式顯示數據組。

在本發明的一個實施例中，所述差分信號收/發模塊包括物理層接口晶片核，且所述物理層接口晶片核包括主副兩個數據傳輸核。所述數據輸入/輸出電路包括第一埠、第一信號整形增強隔離電路、第二埠及第二信號整形增強隔離電路，所述第一埠和所述第二埠分別通過所述第一信號整形增強隔離電路和所述第二信號整形增強隔離電路連接所述物理層接口晶片核。

在本發明的一個實施例中，所述掃描卡還包括設置在所述第一電路板上的存儲器，且所述存儲器連接所述圖像顯示控制晶片的所述存儲器控制模塊；或者所述圖像顯示控制晶片集成有動態隨機存儲器，且所述動態隨機存儲器連接所述存儲器控制模塊。

由上可知，本發明實施例通過提出新的LED顯示屏控制系統技術方案，可以減小掃描卡的體積，有助於減少圖像處理部分的帶寬，支持大帶載，支持高密小間距屏體；在顯示數據組與驅動信號組的傳輸過程中採用了LVDS等串行差分信號組，使得信號能夠傳輸得更遠並且通信更穩定；並能輸出更多的數據組，解決現有掃描卡在通用型驅動晶片LED顯示屏體中顯示效果不好的問題，提高刷新率和灰度，達到提高LED顯示屏體顯示效果的目的。與現有的掃描卡的實現方式相比，經由圖像顯示控制晶片實現的掃描卡不僅可以極大的縮減掃描卡的面積，而且方便用戶配置驅動方式與顯示數據輸出格式以縮短開發周期，節約開發成本。

通過以下參考附圖的詳細說明，本發明的其它方面和特徵變得明顯。但是應當知道，該附圖僅僅為解釋的目的設計，而不是作為本發明的範圍的限定。還應當知道，除非另外指出，不必要依比例繪製附圖，它們僅僅力圖概念地說明此處描述的結構和流程。

附圖說明

下面將結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細的說明。

圖1為現有技術中掃描卡與LED燈板模組的結構及連接關係示意圖。

圖2為相關於本發明實施例的一種圖像顯示控制晶片的內部結構示意圖。

圖3為採用圖2所示圖像顯示控制晶片的一種LED顯示屏控制系統的架構示意圖。

圖4A為採用圖2所示圖像顯示控制晶片的另一種LED顯示屏控制系統的架構示意圖。

圖4B為本發明其他實施例的一種LED顯示屏控制系統的架構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

具體地，本發明下述實施例提出一種新的LED顯示屏控制系統技術方案，其將掃描卡功能儘量晶片化，以期減小掃描卡的體積，支持大帶載，支持高密度小間距屏體；同時解決現有掃描卡在通用型驅動晶片屏體中顯示效果不好的問題，提高LED顯示屏的顯示效果；並通過使用新的傳輸方式，達到減少排線線芯數量，提高傳輸的穩定性和可靠性，減少EMI，更輕易的達到EMC的要求。

參見圖2，其為本發明實施例的一種應用於掃描卡的圖像顯示控制晶片的內部結構示意圖。如圖2所示，本實施例的圖像顯示控制晶片20包括：物理層接口晶片核21、數據鏈路與主副埠切換模塊22、命令組包/解包模塊23、參數命令模塊24、圖像組包/解包模塊25、圖像處理模塊26、存儲器控制模塊27、圖像輸出模式調整模塊28、圖像輸出驅動模塊29a、顯示數據輸出模塊29b以及LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低電壓差分信號)發送器29c。

其中，物理層接口晶片核21主要接收來自前端控制器(例如發送卡)的數據包或將內部數據以數據包形式發送出去，一般包含主副兩個數據傳輸核；可以理解的是，物理層接口晶片核21可以是千兆網、百兆網PHY網絡晶片核等差分信號收/發模塊，甚至還可以是其他差分信號收/發模塊例如SerDes模塊。

數據鏈路與主副埠切換模塊22連接物理層接口晶片核21，其主要為了識別上下行數據鏈路以完成埠的輸入輸出切換，並確定主副通信數據埠。

命令組包/解包模塊23連接數據鏈路與主副埠切換模塊22，其主要完成前端控制器下發的命令包的解包以及將前端控制器需要的數據組包以備發送。

參數命令模塊24連接命令組包/解包模塊23，其主要用於下發參數數據來控制LED顯示屏中LED燈板模組的顯示；具體而言，參數命令模塊24下發的各種參數數據例如包含驅動晶片類型(PWM型驅動晶片或通用型驅動晶片)，帶載顯示區域大小，輸出顯示數據(例如RGB數據)總組數，LED燈板模組的掃描方式(例如8掃、16掃、32掃等)以及LED燈板模組的像素寬高、掃描數、掃描解碼方式、驅動方式、數據組數和走線方式等等信息。

圖像組包/解包模塊25連接數據鏈路與主副埠切換模塊22，主要完成對圖像數據包的解包，此處的圖像數據包典型地包括場同步信號數據和顯示數據例如RGB數據組。

圖像處理模塊26連接圖像組包/解包模塊25和參數命令模塊24，其主要根據參數命令模塊24下發的參數數據完成對圖像組包/解包模塊25解包圖像數據包後得到的圖像數據進行截取及校正等處理。此處的圖像數據截取例如是根據參數命令模塊24下發的參數數據中的帶載顯示區域大小來進行的，此處的校正例如是反伽瑪(Gamma)校正、亮度校正和/或其他校正比如色度校正。

存儲器控制模塊27主要完成總線仲裁以及數據分發功能，用於實現對存儲器30的數據存取；此處的存儲器控制模塊27可以是SDRAM或DDR控制硬核。

圖像輸出模式調整模塊28連接圖像處理模塊26、參數命令模塊24和存儲器控制模塊27，主要與圖像處理模塊26進行通信以獲取圖像處理模塊26生成的處理後圖像數據並根據參數命令模塊24下發的參數數據例如輸出顯示數據總組數、LED燈板模組的掃描方式及走線方式等對處理後圖像數據進行二次處理例如數據重排和灰度抽取以得到二次處理後圖像數據；此處值得一提的是，由於不同類型的驅動晶片所需圖像數據格式不同，例如通用型驅動晶片和PWM型驅動晶片所需要的圖像數據格式不同，因而需要進行數據重排，也就是說數據重排典型地是按照後端LED燈板模組上列驅動晶片(例如通用型驅動晶片或PWM型驅動晶片)所需數據格式及LED燈板走線信息等進行灰度數據位置重新排列並進行拼接組合等操作；再者，由於需要將數據轉變成灰度等級信號，因而需要進行灰度抽取例如Bit分離等操作，也就是說灰度抽取典型地是校正處理後的灰度數據按照每一Bit進行分離操作，以將灰度數據轉變成按照不同Bit不同實現權重的方式；再者，此處圖像輸出模式調整模塊28獲取圖像處理模塊26生成的處理後圖像數據存在兩種情形：一種是由圖像處理模塊26直接輸出處理後圖像數據給圖像輸出模式調整模塊28，另一種是圖像處理模塊26告知處理後圖像數據在存儲器30中的存儲地址給圖像輸出模式調整模塊28以供圖像輸出模式調整模塊28通過存儲器控制模塊27從存儲器30讀取。

圖像輸出驅動模塊29a連接圖像輸出模式調整模塊28，其主要用於根據圖像輸出模式調整模塊28輸出的二次處理後圖像數據產生與驅動晶片相對應的驅動信號組；此處的驅動信號組例如包括時鐘信號(CLK)、鎖存信號(LAT)、使能信號(OE)、行選擇信號(A，B，C)等。

顯示數據輸出模塊29b連接圖像輸出模式調整模塊28，其主要用於根據圖像輸出模式調整模塊28輸出的二次處理後圖像數據產生滿足目標LED燈板模組所需的顯示數據組例如多個RGB數據組；此處的LED燈板模組典型地包括電路板和設置在電路板上的驅動晶片組和作為顯示像素的多個LED。

LVDS發送器29c連接圖像輸出驅動模塊29a及顯示數據輸出模塊29b，用於將圖像輸出驅動模塊29a產生的驅動信號組和顯示數據輸出膜29b產生的顯示數據組進行並行轉串行操作以得到LVDS信號組傳送給(例如通過柔性電纜傳送給)目標LED燈板模組。此處，由於驅動信號組和顯示數據組是以LVDS差分信號傳送給LED燈板模組，其有利於減少排線線芯數量，提高傳輸的穩定性和可靠性。再者，可以理解的是，LVDS發送器29c也可以替換成其他能夠將並行TTL信號轉換成串行差分信號的並轉串模塊。此外，還可以直接給圖像輸出驅動模塊29a和顯示數據輸出模塊29b分別配置LVDS發送器，以使得圖像輸出驅動模塊29a能夠直接產生差分信號格式驅動信號組以及使得顯示數據輸出模塊29b能夠直接產生差分信號格式顯示數據組。

另外，在其他實施例中，也可以將存儲器30集成到圖像顯示控制晶片20內部，例如圖4B所示，以減少晶片管腳。此處，存儲器30例如是SDRAM或DDR等動態隨機存儲器。

參見圖3，其為本發明實施例採用圖2所示圖像顯示控制晶片20的一種LED顯示屏控制系統的架構示意圖。如圖3所示，LED顯示屏控制系統包括前端控制器(圖未示)、掃描卡40和LED燈板模組50。前端控制器可以是同步LED顯示屏控制系統的發送卡、異步LED顯示屏控制系統的異步卡、甚至是上位機。

掃描卡40包括：設置在電路板上的數據輸入/輸出電路43、圖像顯示控制晶片20以及存儲器30。其中，數據輸入/輸出電路43包括埠431a, 431b、和信號整形增強隔離電路433a,433b；埠431a通過信號整形增強隔離電路433a連接圖像顯示控制晶片20的物理層接口晶片核21；類似地，埠431b通過信號整形增強隔離電路433b連接圖像顯示控制晶片20的物理層接口晶片核21；通過圖像顯示控制晶片20中數據鏈路與主副埠切換模塊22的工作，可以決定埠431a和埠431b其中之一作為主埠、另一者作為副埠以及決定埠431a,431b為輸入埠還是輸出埠。圖像顯示控制晶片20優選為ASIC(Application Specific Integrated Circuits，專用集成電路)晶片，其用於根據埠431a和埠431b中作為主埠輸入的參數數據及圖像數據，根據參數數據對圖像數據進行截取、校正、重排及灰度抽取處理得到目標圖像數據以及根據目標圖像數據產生並輸出包含驅動信號組及顯示數據組(例如多個RGB數據組)的LVDS信號組以供LED燈板模組50進行圖像顯示。埠431a和埠431b中作為副埠者可以用於級聯下一級掃描卡。存儲器30連接圖像顯示控制晶片20的存儲器控制模塊27以配合圖像處理模塊26和圖像輸出模式調整模塊28完成圖像數據處理操作。另外，值得一提的是，埠431a及信號整形增強隔離電路433a的組合結構以及埠431b及信號整形增強隔離電路433b的組合結構是在圖像顯示控制晶片20採用物理層接口晶片核21作為差分信號收/發模塊的情形下所採用的數據輸入/輸出電路，物理層接口晶片核21可以是PHY網絡晶片核或其他差分信號收/發模塊例如SerDes模塊，埠431a,431b例如是網口、同軸線纜接口或光纖接口等物理層接口，信號整形增強隔離電路433a,433b例如是網絡變壓器或其他匹配電路。

LED燈板模組50包括設置在電路板上的串轉並晶片組51、驅動晶片組53以及作為顯示像素的多個LED(圖未示)。其中，串轉並晶片組51用於將來自掃描卡40的LVDS信號組進行串並轉換以得到並行TTL格式驅動信號組和並行TTL格式顯示數據組並提供給驅動晶片組53進行圖像顯示，串轉並晶片組51例如包括一個或多個多通道LVDS接收器，但本發明並不以此為限。驅動晶片組53主要是指列驅動晶片，當然有包括行驅動晶片(也稱行解碼晶片)。

參見圖4A，本發明其為本發明實施例採用圖2所示圖像顯示控制晶片20的另一種LED顯示屏控制系統的架構示意圖。圖4A所示LED顯示屏控制系統與圖3所示LED顯示屏控制系統的不同之處在於LED燈板模組的結構。具體地，在圖4A中，LED燈板模組60未設置如圖3所示的串轉並晶片組51，從而驅動晶片組63直接接收來自掃描卡40的LVDS信號組並根據所接收的LVDS信號組進行圖像顯示驅動，並且驅動晶片組63中多個驅動晶片之間(例如列驅動晶片之間)的數據通信也採用LVDS信號組的方式；如此一來，不僅能夠將信號傳輸的更遠並且與TTL電平信號相比大大增強了其抗幹擾的能力，使得傳輸距離與可靠性大大提高。

綜上所述，本發明實施例通過提出新的LED顯示屏控制系統技術方案，可以減小掃描卡的體積，有助於減少圖像處理部分的帶寬，支持大帶載，支持高密小間距屏體；在顯示數據組與驅動信號組的傳輸過程中採用了LVDS等差分信號，使得信號能夠傳輸得更遠並且通信更穩定；並能輸出更多的數據組，解決現有掃描卡在通用型驅動晶片LED顯示屏體中顯示效果不好的問題，提高刷新率和灰度，達到提高LED顯示屏體顯示效果的目的。與現有的掃描卡的實現方式相比，經由圖像顯示控制晶片實現的掃描卡不僅可以極大的縮減掃描卡的面積，而且方便用戶配置驅動方式與顯示數據輸出格式以縮短開發周期，節約開發成本。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內,當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。