《LED顯示屏及顯示控制方法》是深圳市立鼎光電技術有限公司、北京卡萊特科技有限公司於2013年11月21日申請的專利，該專利的公布號為CN103996372A，授權公布日為2014年8月20日，發明人是周錦志、何志民。該發明涉及電子技術領域。
《LED顯示屏及顯示控制方法》所述LED顯示屏包括：一個或兩個以上相串聯的接收模組，以及與每個接收模組並聯的多個模組通道，每個模組通道包括一個或兩個以上相串聯的LED模組；接收模組包括中央控制單元、數據處理單元和讀寫控制單元；LED模組包括LED點陣單元和存儲單元；中央控制單元分別連線數據處理單元和讀寫控制單元；讀寫控制單元連線各模組通道中各LED模組的存儲單元；數據處理單元連線各模組通道中各LED模組的LED點陣單元。套用該發明技術方案，便於模組的安裝和維護，並便於功能擴展。
2021年11月，《LED顯示屏及顯示控制方法》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。
（概述圖為《LED顯示屏及顯示控制方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：LED顯示屏及顯示控制方法
- 申請人：深圳市立鼎光電技術有限公司、北京卡萊特科技有限公司
- 申請日：2013年11月21日
- 申請號：2013105963881
- 公布號：CN103996372A
- 公布日：2014年8月20日
- 發明人：周錦志、何志民
- 地址：廣東省深圳市南山區沙河西路白芒村南1號百旺大廈A棟4樓401、410
- 分類號：G09G3/32(2006.01)I、G09F9/33(2006.01)I
- 代理機構：廣州華進聯合專利商標代理有限公司
- 代理人：何平
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
LED（Lightemittingdiode，發光二極體）顯示屏由於具有亮度高、工作電壓低、功耗小、大型化、壽命長、耐衝擊、性能穩定等優點，受到廣泛關注而迅速發展。LED顯示屏的發展前景極為廣闊，2013年前LED顯示屏已經廣泛套用於體育場館、商業套用、銀行、證券、郵政、碼頭、商場等不同場所的廣告宣傳。
傳統的LED顯示屏一般包括LED模組和控制卡。LED模組只包含LED陣列和相應的驅動電路，在生產、安裝及使用過程中，需要標記好各個模組的位置，通過控制卡為各模組提供控制信號，進而控制LED陣列的亮滅，實現圖像的顯示。由此，傳統的LED顯示屏安裝、使用麻煩，不便於維護，並且實現的功能單一。
發明內容
專利目的
基於此，有必要提供一種LED顯示屏及其顯示控制方法，套用該發明提供的LED顯示屏和顯示控制方法，便於模組的安裝和維護，並便於功能擴展。
技術方案
《LED顯示屏及顯示控制方法》所述LED顯示屏包括：一個或兩個以上相串聯的接收模組，以及與每個接收模組連線的多個並聯模組通道，每個所述模組通道包括一個或兩個以上相串聯的LED模組；所述接收模組包括中央控制單元、數據處理單元和讀寫控制單元；所述LED模組包括LED點陣單元和存儲單元；所述中央控制單元分別連線所述數據處理單元和所述讀寫控制單元，用於協調所述數據處理單元和所述讀寫控制單元進行工作；所述讀寫控制單元連線各模組通道中各LED模組的存儲單元；所述數據處理單元連線各模組通道中各LED模組的LED點陣單元；所述數據處理單元用於接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數，並通過所述讀寫控制單元存儲到各LED模組的存儲單元中；所述數據處理單元還用於接收上位機傳輸的顯示數據，通過所述讀寫控制單元讀取各LED模組的存儲單元所存儲的顯示控制參數，對所述顯示數據進行處理，產生各LED模組的顯示控制信號，並將所述顯示控制信號傳輸給各LED模組的LED點陣單元，進行顯示。
在其中一個實施例中，所述LED顯示屏具體包括兩個以上相互串聯的接收模組，以及與每個接收模組連線的多個並聯的模組通道，每個所述模組通道中包括兩個以上相串聯的LED模組；所述讀寫控制單元通過串列匯流排接口連線各模組通道中各LED模組的存儲單元，所述讀寫控制單元通過移位控制晶片連線各模組通道中各LED模組存儲單元的片選信號。
在其中一個實施例中，所述串列匯流排接口通過74HC245D收發器連線各LED模組的存儲單元；所述移位控制晶片為74HC74晶片；所述存儲單元為W25X40串口高速存儲器。在其中一個實施例中，所述LED顯示屏具體包括兩個以上相串聯的接收模組，以及與每個接收模組並聯的多個LED模組。在其中一個實施例中，所述LED顯示屏具體包括一個接收模組，以及與所述接收模組並聯的多個LED模組；所述接收模組具體為FPGA控制晶片，所述FPGA控制晶片通過SPI串列接口並聯各LED模組的存儲單元，各LED模組的存儲單元的片選信號連線所述FPGA控制晶片。
一種顯示控制方法，包括：通過接收模組的數據處理單元接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數，並通過讀寫控制單元存儲到各LED模組中的存儲單元；數據處理單元接收上位機傳輸的顯示數據，通過讀寫控制單元載入各LED模組的顯示控制參數，對所述顯示數據進行處理，產生各LED模組的顯示控制信號；各LED模組的LED點陣單元接收對應的顯示控制信號，進行顯示。
在其中一個實施例中，所述方法還包括：所述數據處理單元在接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數時，還同時接收上位機傳輸的CRC校驗數據；在所述讀寫控制單元載入各LED模組的顯示控制參數時，執行CRC校驗。在其中一個實施例中，所述方法還包括：數據處理單元接收上位機傳輸的各LED模組的生產信息，並通過所述讀寫控制單元存儲到各LED模組中的存儲單元中。
改善效果
《LED顯示屏及顯示控制方法》接收模組包括了讀寫控制單元和數據處理單元，LED模組包括LED點陣單元和存儲單元，在顯示前，通過數據處理模組接收各LED模組的顯示控制參數，並存儲到各LED模組的存儲單元中，在數據處理模組接收到上位機傳輸的顯示數據後，載入顯示控制參數進行處理，產生各LED點陣單元對應的顯示控制信號，進而控制LED點陣單元進行顯示，相比於傳統技術中，LED模組無存儲功能，在生產、安裝、使用過程中需要標記各LED模組的位置，提高了LED顯示屏的安裝和維護效率，並且便於在存儲單元中寫入更多的內容，實現功能上的擴展。
附圖說明
圖1為一個實施例中的LED顯示屏的結構示意圖；
圖2為一個實施例中的LED顯示屏與上位機連線的結構示意圖；
圖3為一個實施例中LED顯示屏中一個模組通道的結構示意圖；
圖4為一個實施例中的LED顯示屏與上位機連線的結構示意圖；
圖5為一個實施例中接收模組與各LED模組的存儲單元連線的結構示意圖；
圖6為一個實施例中的顯示控制方法的流程示意圖。
權利要求
1.一種LED顯示屏，其特徵在於，包括：一個或兩個以上相串聯的接收模組，以及與每個接收模組連線的多個並聯模組通道，每個所述模組通道包括一個或兩個以上相串聯的LED模組；所述接收模組包括中央控制單元、數據處理單元和讀寫控制單元；所述LED模組包括LED點陣單元和存儲單元；所述中央控制單元分別連線所述數據處理單元和所述讀寫控制單元，用於協調所述數據處理單元和所述讀寫控制單元進行工作；所述讀寫控制單元連線各模組通道中各LED模組的存儲單元；所述數據處理單元連線各模組通道中各LED模組的LED點陣單元；所述數據處理單元用於接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數，並通過所述讀寫控制單元存儲到各LED模組的存儲單元中；所述數據處理單元還用於接收上位機傳輸的顯示數據，通過所述讀寫控制單元讀取各LED模組的存儲單元所存儲的顯示控制參數，對所述顯示數據進行處理，產生各LED模組的顯示控制信號，並將所述顯示控制信號傳輸給各LED模組的LED點陣單元，進行顯示。
2.根據權利要求1所述的LED顯示屏，其特徵在於，所述LED顯示屏具體包括兩個以上相互串聯的接收模組，以及與每個接收模組連線的多個並聯的模組通道，每個所述模組通道中包括兩個以上相串聯的LED模組；所述讀寫控制單元通過串列匯流排接口連線各模組通道中各LED模組的存儲單元，所述讀寫控制單元通過移位控制晶片連線各模組通道中各LED模組存儲單元的片選信號。
3.根據權利要求2所述的LED顯示屏，其特徵在於，所述串列匯流排接口通過74HC245D收發器連線各LED模組的存儲單元；所述移位控制晶片為74HC74晶片；所述存儲單元為W25X40串口高速存儲器。
4.根據權利要求1所述的LED顯示屏，其特徵在於，所述LED顯示屏具體包括兩個以上相串聯的接收模組，以及與每個接收模組並聯的多個LED模組。
5.根據權利要求1所述的LED顯示屏，其特徵在於，所述LED顯示屏具體包括一個接收模組，以及與所述接收模組並聯的多個LED模組；所述接收模組具體為FPGA控制晶片，所述FPGA控制晶片通過SPI串列接口並聯各LED模組的存儲單元，各LED模組的存儲單元的片選信號連線所述FPGA控制晶片。
6.一種用於如權利要求1所述LED顯示屏的顯示控制方法，其特徵在於，所述方法包括：通過接收模組的數據處理單元接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數，並通過讀寫控制單元存儲到各LED模組中的存儲單元；數據處理單元接收上位機傳輸的顯示數據，通過讀寫控制單元載入各LED模組的顯示控制參數，對所述顯示數據進行處理，產生各LED模組的顯示控制信號；各LED模組的LED點陣單元接收對應的顯示控制信號，進行顯示。
7.根據權利要求6所述的顯示控制方法，其特徵在於，所述方法還包括：所述數據處理單元在接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數時，還同時接收上位機傳輸的CRC校驗數據；在所述讀寫控制單元載入各LED模組的顯示控制參數時，執行CRC校驗。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括：數據處理單元接收上位機傳輸的各LED模組的生產信息，並通過所述讀寫控制單元存儲到各LED模組中的存儲單元中。
實施方式
參見圖1，提供了一種LED顯示屏。該LED顯示屏包括：一個或兩個以上相串聯的接收模組102，以及與每個接收模組102連線的多個並聯的模組通道104（其中圖1示意性地繪出兩個接收模組，每個接收模組示意性連線一個模組通道），每個模組通道104包括一個或兩個以上相串聯的LED模組1040（圖1中每個模組通道中只繪出一個LED模組）。
接收模組102包括中央控制單元1022、數據處理單元1024和讀寫控制單元1026。LED模組1040包括LED點陣單元1042和存儲單元1044。中央控制單元1022分別連線數據處理單元1024和讀寫控制單元1026，用於協調數據處理單元1024和讀寫控制單元1026進行工作。讀寫控制單元1026連線各模組通道中各LED模組的存儲單元1044。數據處理單元1024連線各模組通道中各LED模組的LED點陣單元1042。
該實施例所提供的LED顯示屏，其主要工作原理如下所述：在LED顯示屏進行圖像顯示前，某一個接收模組102的數據處理單元1024在中央控制單元1022的控制下，接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數，如螢幕參數、亮度校正係數、色度校正係數等。數據處理單元1024根據通信協定截取本接收模組所連線的各LED模組的顯示控制參數，並通過讀寫控制單元1026存儲到各LED模組的存儲單元1044中。數據處理單元1024同時將顯示控制參數轉發給其它的接收模組，其它接收模組的處理過程與上述過程類似。此外，為實現進一步的功能擴展，例如為了保證數據傳輸的正確性，也可以向各存儲單元中寫入校驗數據，如CRC（CyclicRedundancyCheck，循環冗餘校驗）校驗數據，當有數據從存儲單元中讀出時，將執行CRC校驗；又例如可以向各存儲單元寫入各LED模組的生產信息、維護信息，便於後續各LED模組尤其是LED點陣單元的維護。
LED顯示屏在顯示時，數據處理單元1024在中央控制單元1022的控制下，從上位機接收顯示數據，數據處理單元1024接收到顯示數據後會轉發給其它接收模組的數據處理單元，各個接收模組的數據處理單元1024根據與接收模組連線的各LED模組，截取顯示數據中的對應部分，並通過讀寫控制單元1026讀取各LED模組的存儲單元所存儲的顯示控制參數，對顯示數據進行解壓、運算處理，產生對應於各LED模組的顯示控制信號。各LED模組的LED點陣單元1042接收數據處理單元1024傳輸的顯示控制信號，進行顯示。LED點陣單元可以參照傳統技術，包括LED燈珠及其對應的驅動電路。
上述LED顯示屏，接收模組包括了讀寫控制單元和數據處理單元，LED模組包括LED點陣單元和存儲單元，在顯示前，通過數據處理模組接收各LED模組的顯示控制參數，並存儲到各LED模組的存儲單元中，在數據處理模組接收到上位機傳輸的顯示數據後，載入顯示控制參數進行處理，產生各LED點陣單元對應的顯示控制信號，進而控制LED點陣單元進行顯示，相比於傳統技術中，LED模組無存儲功能，在生產、安裝、使用過程中需要標記各LED模組的位置，提高了LED顯示屏的安裝和維護效率，並且便於在存儲單元中寫入更多的內容，實現功能上的擴展。
參見圖2，在一個實施例中，提供了一種LED顯示屏與上位機200連線的結構示意圖。上位機200可以但不限於是通過千兆網卡連線該LED顯示屏的一個接收模組。該LED顯示屏具體包括兩個以上相互串聯的接收模組202，以及與每個接收模組連線的多個並聯的模組通道，每個模組通道中包括兩個以上相串聯的LED模組204。該實施中接收模組包括中央控制單元、數據處理單元和讀寫控制單元，LED模組包括LED點陣單元和存儲單元，其具體結構可以參照圖1中實施例，此處不再贅述。對於每個模組通道，接收模組與各個LED模組的存儲單元的連線關係，如圖3所示：
接收模組的讀寫控制單元通過串列匯流排接口連線各LED模組的存儲單元，具體的，該實施例中，串列匯流排接口為SPI（SerialPeripheralInterface，串列外設接口）接口，Spi_sck為時鐘信號，Spi_sdi為數據寫信號，Spi_sdo為數據讀信號，並且SPI接口是通過74HC245D收發器300連線各LED模組的存儲單元（如LED模組302的存儲單元3024和LED模組304的存儲單元3044）。該實施例中，各LED模組存儲單元可以為W25X40串口高速存儲器。此外，讀寫控制單元通過移位控制晶片（如74HC74）連線各LED模組存儲單元的片選信號，具體的，片選信號Ncs_data根據模組選擇時鐘Ncs_clk信號進行移位，在74HC74輸出為低電平時，選擇對應的W25X40串口高速存儲器。
參見圖4，在一個實施例中，提供了另一種LED顯示屏與上位機400連線的結構示意圖。該LED顯示屏具體包括兩個以上相串聯的接收模組402，以及與每個接收模組並聯的多個LED模組404，其中接收模組404和LED模組404的具體結構，可以參照圖1中實施例的描述。該實施例所提供的LED顯示屏，相對於圖2中實施例的LED顯示屏，結構相對簡單。
參見圖5，在一個實施例中，提供了一種LED顯示屏。該實施例所提供的LED顯示屏，相比於圖4實施例中的LED顯示屏，結構更為簡單，適用於顯示要求不高的套用場景。該實施例所提供的LED顯示屏，包括一個接收模組500，以及與接收模組並聯的多個LED模組（圖中只繪出各個LED模組的存儲單元），接收模組和LED模組的結構如圖1所述。具體的，接收模組500可以是FPGA（Field-ProgrammableGateArray，現場可程式門陣列）控制晶片，FPGA控制晶片通過SPI串列接口並聯各LED模組的存儲單元502、504和506等，其中SCK為時鐘信號，SDI為數據讀信號，SDO為數據寫信號。各LED模組的存儲單元的片選信號連線FPGA控制晶片，即由FPGA控制晶片的引腳CS1、CS2、CS3等提供存儲單元的片選信號，在一般套用場景下，FPGA控制晶片可以連線16個LED模組。
參見圖6，在一個實施例中，相應提供了一種顯示控制方法。該方法可以套用到如圖1實施例中的LED顯示屏中。該方法具體包括流程：
步驟602，通過接收模組的數據處理單元接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數，並通過讀寫控制單元存儲到各LED模組中的存儲單元。
步驟604，數據處理單元接收上位機傳輸的顯示數據，通過讀寫控制單元載入各LED模組的顯示控制參數，對顯示數據進行處理，產生各LED模組的顯示控制信號。
步驟606，各LED模組的LED點陣單元接收對應的顯示控制信號，進行顯示。
此外，為實現進一步的功能擴展，數據處理單元在接收上位機傳輸的各LED模組的顯示控制參數時，還可以同時接收上位機傳輸的CRC校驗數據。在讀寫控制單元載入各LED模組的顯示控制參數時，執行CRC校驗。
此外，在該實施例中，數據處理單元接收上位機傳輸的各LED模組的生產信息，並通過讀寫控制單元存儲到各LED模組中的存儲單元中，便於後續LED顯示屏的維護。
在該實施例中，存儲單元可以是flash存儲晶片，其扇區的存儲內容如表1所示，在flash存儲晶片不僅存儲了螢幕參數、亮度校正係數等，還預留有64k的備用空間，以供用戶進行功能擴展。
用途 | 扇區範圍 | 空間大小 | 備註 |
螢幕參數 | 0 | 64k | / |
亮度校正係數 | 1 | 64k | 可以存儲128x64=8192個點的亮度 校正係數，每個點存儲8個位元組 |
色度校正係數 | 2、3 | 128k | 可以存儲128x64=8192個點的色度 校正係數，每個點存儲12個位元組。 |
備用 | 4 | 64k | 備用 |
工作時間 | 5、6 | 128k | 記錄模組的使用時間 |
模組信息記錄 | 7 | 64k | / |
榮譽表彰
2021年11月，《LED顯示屏及顯示控制方法》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。
