CN102148010A - 一种基于片内ram的彩色led灰度显示控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于片内RAM的彩色LED灰度显示控制系统及方法，本发明对24位的彩色RGB视频源信号经过位面分离、RAM读写、分区控制等操作，实现了在LED显示屏上播放视频的功能。该系统硬件设计结构包括控制信号产生模块、位面分离模块、RAM控制模块与分区模块，其中RAM控制模块包括场RAM读写模块、RAM存储控制模块与区RAM读写模块。本发明为非内建灰度控制的彩色LED显示屏提供了一种显示控制方法，该方法仅应用片内的存储空间，节省了外部硬件资源。

Description

一种基于片内RAM的彩色LED灰度显示控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种彩色LED灰度显示控制的方法，具体涉及一种基于片内RAM的灰度显示控制的方法，以符合彩色LED显示器的数据显示要求和数据灰度控制的功能。

背景技术

LED显示屏具有视角大、寿命长、色彩鲜艳、节能环保等特点，已成为现代信息发布媒体的重要手段，在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域得到了广泛应用。LED显示控制模块是LED显示屏的核心技术，解决多格式的视频源信号在LED显示屏上高画质、正确显示的问题。目前市场上LED显示屏主要分为内建灰度控制(Scramble-PWM)和非内建灰度控制(PWM)两种，内建灰度控制LED显示屏的控制器部分设计简单，屏体部分包含了灰度控制；非内建灰度控制LED显示屏体不包含灰度控制，其灰度控制由LED控制器完成。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于片内RAM的彩色LED灰度显示控制方法，该方法针对非内建灰度控制彩色LED显示屏，能够利用片内RAM来产生符合此类LED屏体显示数据格式、通过对不同场的扫描时间与读写次数的控制设计，将RGB视频源转换为LED显示屏所支持的数据格式实现灰度的控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种基于片内RAM的彩色LED灰度显示控制系统，包括控制信号产生模块、位面分离模块、RAM控制模块以及分区模块；其中所述RAM控制模块包括场RAM读写模块、RAM存储控制模块和区RAM读写模块；所述控制信号产生模块与所述位面分离模块、RAM控制模块连接，用于产生控制整个显示屏的各种信号；所述RAM控制模块输出的数据与区使能信号连接到分区模块；所述RAM控制模块中的场RAM读写模块的输出端与RAM存储控制模块的输入端相连接，所述RAM存储控制模块的输出端与区RAM读写模块连接，所述区RAM读写模块的输出端连接到分区模块的输入端，所述分区模块的输出端通过排线连接到LED显示屏上与所述控制信号产生模块输出的灰度与行选信号共同配合使得LED显示屏正确而流畅的显示视频。

本发明还提出一种基于上述片内RAM的彩色LED灰度显示控制系统的控制方法，具体为：使所述场RAM读写模块与区RAM读写模块均包含多个RAM作为暂存，存储相应的场与区的不同的数据，并由于视频源的时钟、RAM的操作时钟与LED显示屏的时钟的不同，采用跨时钟域的操作，即要双口RAM进行缓冲，通过对深度的判断进行读写控制；所述RAM存储控制模块中包含16个RAM作为场存储器，这些场存储器分为两部分，作为存储不同帧的视频源的各场同权位数据，根据19场扫描原理要求，对不同的场的读取时间与读取次数进行控制，使其符合LED屏的显示要求与灰度控制。

上述的跨时钟域是通过对读写使能的计数使深度进行变化而判断相应的RAM的空满状态而实现的。

上述19场扫描原理为：从一个字节数据中依次从低位到高位或者从高位到低位提取出一位数据，分8次点亮对应的像素，每一位对应的点亮时间与关断时间的占空比不同，定义Do位对应的点亮时间加上关断时间为一个时间单位，设为T，可得各位的点亮与关断时间，T也是对LED显示屏进行一次串行数据更新所需要的时间，使每个数据位所占用的总时间通过刷新一次屏幕数据来进行定时，在进行LED显示屏设计时，整个显示屏中LED的亮与灭通过总控线EN控制，当点亮时间≥1T时，EN控制显示屏处于常亮状态，而当点亮时间＜1T时，通过控制EN产生相应占空比的控制波形来实现相应位的亮度控制。

在LED显示屏上，每一区的数据应该同时显示，分区模块4就是为了实现这一目的。

上述RAM读写模块包含三部分，分别为场RAM写模块、场RAM组和场RAM读模块；所述场RAM写模块将从位面分离模块中的得到的数据按场分别存储到不同的场RAM中，而场RAM读模块则从不同的场RAM中读取相应的数据送给RAM存储控制模块中进行存储操作。

上述区RAM读写模块包含三部分，分别为区RAM写模块、区RAM组和区RAM读模块；所述区RAM写模块将从RAM存储控制模块中的得到的数据按区分别存储到不同的区RAM中，而区RAM读模块则从不同的区RAM中读取相应的数据送给分区模块中进行操作供LED显示屏的显示。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明仅采用对片内的存储资源进行逻辑编程实现了对24位RGB视频源在LED显示屏上的显示，大大节约了外部存储资源，降低了硬件成本。

(2)本发明通过分析24位RGB视频源信号与大屏幕LED显示屏所需显示数据的格式，合理分配片内的存储空间和读写控制策略，可实现利用片内RAM存储资源完成视频源格式的转换及彩色LED显示屏的灰度控制。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是图1中场RAM读写模块5的结构图；

图3是图1中区RAM读写模块7的结构图；

图4是视频源数据中红色数据同权位分离的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

图1为本发明的基于片内RAM的彩色LED灰度显示控制系统的系统框图。该系统包括位面分离模块1、控制信号产生模块2、RAM控制模块3和分区模块4，其中RAM控制模块3包含场RAM读写模块5、RAM存储控制模块6和区RAM读写模块7，控制信号产生模块2与位面分离模块1、RAM控制模块3连接，用于产生控制整个显示屏的各种信号；RAM控制模块3输出的数据与区使能信号连接到分区模块4；RAM控制模块3中的场RAM读写模块5的输出端与RAM存储控制模块6的输入端相连接，RAM存储控制模块6的输出端与区RAM读写模块7连接，区RAM读写模块7的输出端连接到分区模块4的输入端，分区模块4的输出端通过排线连接到LED显示屏上。

本发明在工作中由控制信号产生模块2由输入的行、场信号与时钟信号通过对适中进行适当的操作产生输出的行、场、灰度与行选等信号，并将其控制信号分别输送给位面分离模块1与RAM控制模块3。为了把颜色数据按权值对LED屏进行驱动，必须把像素中不同权值的bit位分开存储得到每个场的数据，位面分离模块1就是为了实现这一目的。由于视频源的时钟与RAM的操作时钟的频率不同，所以经过位面分离模块1处理后的每一场的数据再进入RAM存储控制模块6之前需经过相同数目的双口RAM进行缓冲，这里的跨时钟域是通过对其读写使能的计数使其深度进行变化而判断相应的RAM的空满状态而解决的。场RAM读写模块5输出的数据进入RAM存储控制模块6中分别存入不同的相对应的帧与对应的场中，并按照19场扫描原理的扫描控制时间对不同场的数据进行相应的读取.由于RAM的操作时钟与LED显示屏的时钟的频率的不同，在由RAM存储模块6输出的数据在进入分区模块4之前，需要经过区RAM读写模块7由其中的与LED显示屏的区的个数相同的双口RAM进行缓冲。这里的跨时钟域是通过对其读写使能的计数使其深度进行变化而判断相应的RAM的空满状态而实现的。在LED显示屏上，每一区的数据应该同时显示，分区模块4就是为了实现这一目的。最后分区模块的输出通过排线连接到LED显示屏上与控制信号产生模块2输出的灰度与行选信号共同配合使得LED显示屏正确而流畅的显示视频。

如图2，场RAM读写模块5包含三部分，分别为场RAM写模块、场RAM组，场RAM读模块。场RAM写模块将从位面分离模块1中的得到的数据按场分别存储到不同的场RAM中，而场RAM读模块则从不同的场RAM中读取相应的数据送给RAM存储控制模块6中进行存储操作。

如图3，区RAM读写模块7也包含三部分，分别为区RAM写模块、区RAM组，区RAM读模块。区RAM写模块将从RAM存储控制模块6中的得到的数据按区分别存储到不同的区RAM中，而区RAM读模块则从不同的区RAM中读取相应的数据送给分区模块4中进行操作供LED显示屏的显示。

如图4，根据LED显示屏的结构与驱动原理，LED显示屏需对颜色数据的不同权值进行操作，所以必须把像素中不同权值进行分离，图中举例所示为8个8位的数据进行操作的过程，将依次进入位面分离模块1的8个数据进行如图的排列，将8个数据中每个数据的第0位进行重组，得到一个新的数据，送入RAM控制模块3，其他位的数据同理进行操作。

所述“19场扫描”理论，即从一个字节数据中依次从低位到高位或者从高位到低位提取出一位数据，分8次点亮对应的像素，每一位对应的点亮时间与关断时间的占空比不同。定义Do位对应的点亮时间加上关断时间为一个时间单位，设为T，可得表1所示各位的点亮与关断时间。T也是对LED显示屏进行一次串行数据更新所需要的时间。表1所示的总时间是T的整数倍，所以每个数据位所占用的总时间可以通过刷新一次屏幕数据来进行定时。在进行LED显示屏设计时，整个显示屏中LED的亮与灭可以通过总控线EN控制，当点亮时间≥1T时，EN控制显示屏处于常亮状态，而当点亮时间＜1T时，可以通过控制EN产生相应占空比的控制波形来实现相应位的亮度控制。

表1各数据位扫描控制时间

Claims (7)

1.一种基于片内RAM的彩色LED灰度显示控制系统，其特征在于：包括控制信号产生模块(2)、位面分离模块(1)、RAM控制模块(3)以及分区模块(4)；其中所述RAM控制模块(3)包括场RAM读写模块(5)、RAM存储控制模块(6)和区RAM读写模块(7)；所述控制信号产生模块(2)与所述位面分离模块(1)、RAM控制模块(3)连接，用于产生控制整个显示屏的各种信号；所述RAM控制模块(3)输出的数据与区使能信号连接到分区模块(4)；所述RAM控制模块(3)中的场RAM读写模块(5)的输出端与RAM存储控制模块(6)的输入端相连接，所述RAM存储控制模块(6)的输出端与区RAM读写模块(7)连接，所述区RAM读写模块(7)的输出端连接到分区模块(4)的输入端，所述分区模块(4)的输出端通过排线连接到LED显示屏上与所述控制信号产生模块(2)输出的灰度与行选信号共同配合使得LED显示屏正确而流畅的显示视频。

2.一种基于权利要求1所述片内RAM的彩色LED灰度显示控制系统的控制方法，其特征在于：使所述场RAM读写模块(5)与区RAM读写模块(7)均包含多个RAM作为暂存，存储相应的场与区的数据，并由于视频源的时钟、RAM的操作时钟采用跨时钟域的操作，即要双口RAM进行缓冲，通过对深度的判断进行读写控制；所述RAM存储控制模块(6)中包含16个RAM作为场存储器，这些场存储器分为两部分，作为存储不同帧的视频源的各场同权位数据，根据19场扫描原理要求，对不同的场的读取时间与读取次数进行控制，使其符合LED屏的显示要求与灰度控制。

3.根据权利2所述的控制方法，其特征在于：所述的跨时钟域是通过对读写使能的计数使深度进行变化而判断相应的RAM的空满状态而实现的。

4.根据权利2所述的控制方法，其特征在于，所述19场扫描原理为：从一个字节数据中依次从低位到高位或者从高位到低位提取出一位数据，分8次点亮对应的像素，每一位对应的点亮时间与关断时间的占空比不同，定义Do位对应的点亮时间加上关断时间为一个时间单位，设为T，可得各位的点亮与关断时间，T也是对LED显示屏进行一次串行数据更新所需要的时间，使每个数据位所占用的总时间通过刷新一次屏幕数据来进行定时，在进行LED显示屏设计时，整个显示屏中LED的亮与灭通过总控线EN控制，当点亮时间≥1T时，EN控制显示屏处于常亮状态，而当点亮时间＜1T时，通过控制EN产生相应占空比的控制波形来实现相应位的亮度控制。

5.根据权利2所述的控制方法，其特征在于，在LED显示屏上，每一区的数据同时显示。

6.根据权利2所述的控制方法，其特征在于：所述RAM读写模块(5)包含三部分，分别为场RAM写模块、场RAM组和场RAM读模块；所述场RAM写模块将从位面分离模块(1)中的得到的数据按场分别存储到不同的场RAM中，而场RAM读模块则从不同的场RAM中读取相应的数据送给RAM存储控制模块(6)中进行存储操作。

7.根据权利2所述的控制方法，其特征在于：所述区RAM读写模块(7)包含三部分，分别为区RAM写模块、区RAM组和区RAM读模块；所述区RAM写模块将从RAM存储控制模块(6)中的得到的数据按区分别存储到不同的区RAM中，而区RAM读模块则从不同的区RAM中读取相应的数据送给分区模块(4)中进行操作供LED显示屏的显示。

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