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1、第22卷第4期液晶与显示Vol122,No142007年8月ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplaysAug.,2007文章编号:100722780(2007)0420477205基于FPGA的大屏幕全彩LED扫描控制器设计3梁志明,李斌(华南理工大学物理科学与技术学院微电子系,广东广州510640)摘要:介绍了一种以FPGA可编程逻辑器件为设计平台的、采用大屏幕全彩LED显示屏进行全彩灰度图像显示的扫描控制器实现方案。经过对“19场扫描”理论灰度实现原理的分析,针对采用该方法实现的全彩LED显示屏刷新频率
2、受串行移位时钟限制的缺点,提出了一种新式的实现高阶灰度显示的逐位点亮控制方法,在进行FPGA电路设计中采用单独的计数器来控制屏幕的刷新频率,使全彩LED显示屏的设计在LED的发光效率和刷新率之间的调整更加灵活。最后,根据大屏幕全彩LED显示屏的设计要求,结合本文讨论的灰度控制方法,给出了FPGA屏体扫描控制器的内部电路实现结构框架。关键词:LED显示屏;全彩;灰度;扫描控制器;现场可编程门阵列中图分类号:TN27文献标识码:A显示屏的显示数据更新一般采用串行输出方式,1引言[6]如采用595进行设计的静态LED全彩显示屏,作为大型平板显示设备的一
3、种,LED显示屏根据“19场扫描”原理,对于分辨率等规格确定的以其使用寿命长、维护费用低、功耗低等特点在显屏体,当串行移位时钟确定时,显示屏的刷新频率[1]示领域占有重要的位置。特别在近年,带有红、和LED的发光效率(一个扫描周期内,LED的最绿、蓝三基色以及灰度显示效果的全彩LED显示长点亮时间所占的比例)也就被确定。本文提出屏,以其丰富多彩的显示效果而倍受业界关注,成了一种新的逐位点亮扫描方式,该方式对典型的为LED显示屏市场近年增长幅度比较大的产“19场扫描”方式进行了改进,可以在串行移位时[2,3]品。寿命、单位面积亮度、三基色的偏差程钟
4、确定的条件下,在一定范围内对刷新率和发光度、点距、对比度、灰度等级(包括灰度级数和线性效率进行调节,从而提高了产品根据实际的应用度)、扫描频率等指标性能是衡量或横向比较大型环境和客户要求进行设计的灵活性。[4]显示设备好坏的标准。而这些指标性能的优2逐位点亮的灰度实现算法设计劣,很大程度上决定于扫描控制器的性能。因此对大屏幕全彩LED显示扫描控制方法的研究有以8位“19场扫描”理论为例,所谓逐位点着重要的意义。亮,即从一个字节数据中依次从低位到高位或者由于LED的发光亮度与扫描周期内的发光从高位到低位提取出一位数据,分8次点亮对应时间近似成正比,
5、所以灰度等级的实现通常是由的像素,每一位对应的点亮时间与关断时间的占控制LED的发光时间与扫描周期的比值,即采用空比不同。如果点亮时间从低位到高位依次倍[5]调节占空比来实现的。全彩LED显示屏一般增,则合成的点亮时间将会有256种组合。定义采用逐位点亮的扫描方式实现灰度图像显示。对D0位对应的点亮时间加上关断时间为一个时间于显示灰度级数为8位的LED显示屏,一般采用单位,设为T,可得表1所示各位的点亮与关断[7]“19场扫描”原理来实现256级灰度显示。LED时间。收稿日期:2007203205;修订日期:2007204224基金项目:国家高技
6、术研究发展计划(“863”计划)资助项目(No.2002AA303240);教育部重点基金资助项目(No.02154,No.104208)3通讯联系人,E2mail:phlibin@scut.edu.cn478液晶与显示第22卷表1“19场扫描”显示时各位的点亮与关断时间表2逐位点亮控制中各位数据点亮时间分配表Table1TurnonandturnofftimeofeverybitbasedonTable2Timeassignmenttableofeverybitbasedon‘nineteen2fieldscan’method‘turnonon
7、ebyone’method数据位点亮时间关断时间总时间数据位点亮时间关断时间总时间D78T08TD9512tt9512t+t9D64T04TD8256tt8256t+t8D52T02T…………D4T0TD0tt0t+t0D3T/2T-T/2TD2T/4T-T/4T设使用串行方式更新整场视频图像一位数据D1T/8T-T/8T所需要的时间为Ts,如果Ts满足:D0T/16T-T/16Tn-1n2tTs(n=0)在实际设计中,T也是对LED显示屏进行一则完成一次串行数据更新所需要的时间在Dn-1次串行数据更新所需要的
8、时间。表1所示的总时位所需要的点亮时间和Dn位的点亮时间之间,间是T的整数倍,所以每个数据位所占用的总时这个时间也许小于一个时间t。由于
