CN102129838A - Led显示数据的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED显示数据的处理方法，将显示数据逐级输入到级联的多个处理电路，包括如下步骤：每个处理电路接收输入数据中的首24位数据并存储；将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。此外，还提供一种实现上述方法的LED显示数据的处理装置，该装置包括级联的多个处理电路，所述处理电路包括传输模块，所述传输模块用于：接收所获取的数据中的首24位数据并存储；将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。上述LED显示数据的处理方法及装置，每个处理电路在转发数据之前，先将数据重生成，以此减少数据信号的衰减，因此可以适应远距离传送。

Description

LED显示数据的处理方法及装置

【技术领域】

本发明涉及LED显示，尤其是涉及一种LED显示数据传输方法及装置。

【背景技术】

LED驱动集成电路的显示数据的单线高速数据传输的技术方法中，主要采用的是DMX-512协议(灯光行业数字化设备的信号控制协议，是一种国际协议)或相类似的传输方法，实现该技术采用的传输方案的驱动集成电路一般直接采用输入到输出直接驱动的方式进行级联传输，该技术的优点是实现简单。

在实际应用中，由于集成电路芯片的工艺加工不一致性和应用环境的变化等因素，会造成在传输数据过程中有效的表征数据信息的脉冲宽度会逐级变窄或变宽，以至在级联较多时，脉冲宽度会消失或不足以表征所携带的信息，最终的结果是数据传输受级联个数和传输距离限制，使数据不能无限级联。

而在实际的LED显示的数据传输过程中，不但要求高速传输，同样要求数据传输的更远，传统的数据传输方式受限于级联的级数，显示数据会在传输过程中衰减或畸变，无法传输得更远。

此外，鉴于LED恒流驱动的特点，当驱动负载不同时，要进行相应的恒流调整。传统的LED驱动集成电路的恒流设定主要是通过调整引脚外接的电阻的阻值来设定的，这样会增加外围器件，从而使系统的整体体积和成本增加。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种可防止显示数据在传输过程中衰减和畸变的LED显示数据的处理方法。

一种LED显示数据的处理方法，将显示数据逐级输入到级联的多个处理电路，包括如下步骤：每个处理电路接收输入数据中的首24位数据并存储；将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。

优选地，每个处理电路还接收、转发复位信号，并根据所述复位信号将存储的24位数据转换成显示数据，然后进一步将显示数据转换成脉宽调制信号发送到LED驱动端口。

优选地，每个处理电路在复位之后，将结束信号置为低电平；按位接收数据，并在接收24位数据后，将结束信号置为高电平；所述低电平使处理电路能够接收数据位且处理电路的转发输出端始终为低电位，所述高电平使处理电路不能接收数据位且处理电路的转发输出端输出重生成的数据。

优选地，所述显示数据采用双相位结合高电平宽度编码的方式进行编码，对数据0、数据1分别采用不同持续时间的高电平来表示，所述将剩下的数据重生成的步骤包括：由处理电路的本地时钟提供时钟信号CP，所述时钟信号CP的时钟周期与表示数据0的高电平持续时间和表示数据1的高电平持续时间中较小的相同；当数据的上升沿到来时，本地时钟开始工作，并且在时钟信号CP的第一个下降沿时刻，处理电路的转发输出端输出高电平；在时钟信号CP的第二个下降沿时刻，判断当前数据位是否仍然处于高电平，若是，则处理电路的转发输出端维持输出高电平，否则处理电路的转发输出端输出低电平；在时钟信号CP的第三个下降沿时刻，本地时钟停止工作，处理电路的转发输出端输出低电平。

优选地，还包括根据每个处理电路存储的24位数据进行恒流设定的步骤：获取所述24位数据的三个字节中的高位字节；判断所述高位字节是否符合预设的恒流设定指令，若是，则取剩余的两个字节的值作为设定的恒流值，否则分别取三个字节的值作为显示的三路表示色彩的R、G、B值。

此外，还提供一种LED显示数据的处理装置。

一种LED显示数据的处理装置，包括级联的多个处理电路，所述处理电路包括传输模块，所述传输模块用于：接收所获取的数据中的首24位数据并存储；将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。

优选地，所述处理电路还包括协议转换模块和控制模块，所述传输模块还用于接收、转发复位信号，所述协议转换模块在收到复位信号后，将存储的24位数据转换成显示数据，控制模块进一步将显示数据转换成脉宽调制信号发送到LED驱动端口。

优选地，所述传输模块包括与非门和反向门，所述与非门的两个输入端分别输入结束信号和重生成的数据信号，所述与非门的输出端接反向门的输入端，所述反向门的输出端作为处理电路的转发输出端，所述处理电路在复位之后，将结束信号置为低电平，并在接收24位数据后，将结束信号置为高电平。

优选地，所述显示数据采用双相位结合高电平宽度编码的方式进行编码，对数据0、数据1分别采用不同持续时间的高电平来表示，所述传输模块还还用于：由处理电路的本地时钟提供时钟信号CP，所述时钟信号CP的时钟周期与表示数据0的高电平持续时间和表示数据1的高电平持续时间中较小的相同；当数据的上升沿到来时，本地时钟开始工作，并且在时钟信号CP的第一个下降沿时刻，处理电路的转发输出端输出高电平；在时钟信号CP的第二个下降沿时刻，判断当前数据位是否仍然处于高电平，若是，则处理电路的转发输出端维持输出高电平，否则处理电路的转发输出端输出低电平；在时钟信号CP的第三个下降沿时刻，本地时钟停止工作，处理电路的转发输出端输出低电平。

优选地，所述处理电路还包括判断模块，所述判断模块用于：获取所述24位数据的三个字节中的高位字节；判断所述高位字节是否符合预设的恒流设定指令，若是，则取剩余的两个字节的值作为设定的恒流值，否则分别取三个字节的值作为显示的三路表示色彩的R、G、B值。

上述LED显示数据的处理方法及装置，每个处理电路在转发数据之前，先将数据重生成，以此减少数据信号的衰减，因此可以适应远距离传送。

并且进一步地，利用本地时钟可快速重生成数据，数据重生成时间减少，远距离传送所需时间减少，可传送更远的距离。

【附图说明】

图1为一实施例的LED显示数据的处理方法流程图；

图2为LED显示数据的处理装置的模块图；

图3为各处理电路接收的显示数据示意图；

图4为重生成数据的处理流程图；

图5为重生成数据的时序图；

图6为采用数据输入方式设定恒流值的处理流程图；

图7为处理电路的模块图；

图8为处理电路的转发输出控制电路；

图9为控制状态机部分电路图；

图10为状态机的状态转换示意图；

图11为使能信号控制电路图。

【具体实施方式】

如图1所示，为一实施例的LED显示数据的处理方法流程图。该方法将显示数据逐级输入到级联的多个处理电路，结合图2和图3，多个处理电路D1、D2、D3、...、DN依次级联，每个处理电路包括数据输入端Din和转发输出端Dout，每个处理电路都得到24位的显示数据。图3中，每个处理电路复位(RESET)之前表示经过处理电路的数据，RESET之后表示处理电路保存的相应数据。该方法包括如下步骤：

S10：每个处理电路接收输入数据中的首24位数据并存储。

S20：将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。

如图2所示，显示数据首先从数据输入端Din进入处理电路D1，处理电路D1接收显示数据的首24位(bit)并存储。剩下的数据进入处理电路D2，D2接收首24位数据并存储，以下依此类推。每个处理电路都仅接收24位数据，将剩下的数据转发给下一级处理电路。本实施例在步骤S20中，每个处理电路在转发数据之前都将数据重生成。因为数据的衰减和畸变都出现在接收和转发时，因此每个处理电路在接收到数据后，转发前都将数据重新生成，可以保证数据传输的正确率。

进一步地，每个处理电路还接收、转发复位(RESET)信号，并根据所述复位信号将存储的24位数据转换成显示数据，然后进一步将显示数据转换成脉宽调制信号发送到LED驱动端口，进而由驱动LED显示相应的内容。如图3所示，在复位信号到达处理电路时，所有的处理电路都已经存储24位数据，复位信号使LED将显示数据表示的内容显示出来。

本实施例的方法具体还包括如下步骤：

每个处理电路在复位之后，将结束信号置为低电平。

按位接收数据，并在接收24位数据后，将结束信号置为高电平。

上述的低电平使处理电路能够接收数据位且处理电路的转发输出端Dout始终为低电位，上述的高电平使处理电路不能接收数据位且处理电路的转发输出端Dout输出重生成的数据。通过使结束信号(本实施例中表示为CHIPENDH)分别为低电位和高电位即可实现。具体地，使重生成的数据信号和该结束信号同时输入一个与非门的输入端，将与非门的输出端与反向门的输入端连接，反向门的输出端作为转发输出端Dout即可。这样，当结束信号为低电位时，转发输出端Dout将始终为低电位，没有任何数据信号输出，而当结束信号为高电位时，转发输出端Dout将与重生成的数据信号一致。

具体地，本实施例中的显示数据采用双相位结合高电平宽度编码的方式进行编码，对数据0、数据1分别采用不同持续时间的高电平来表示。如下表所示：

名称	描述	Min	TYP	MAX
					T0H	0码，高电平时间	0.1us	0.8us	1.0us
T1H	1码，高电平时间	1.4us	1.6us	8us
					TL	0/1码，低电平时间	0.2us	0.4us	8us
Tcode	0/1码，高低电平总时间	2.0us	2.5us
					Treset	Reset码，低电平时间	24us	24us

分别表示出本实施例所涉及的数据或信号表示，重点关注数据0、数据1以及RESET码的高电平持续时间表示。其中数据0的高电位的通常持续时间(TYP)是0.8μs，数据1的高电位的通常持续时间是1.6μs，数据1的高电位的通常持续时间是数据0的高电位的通常持续时间的两倍，便于采用本地时钟重生成数据。在其他实施例中，数据0、数据1的高电位的通常持续时间也可采用其他的设置。则步骤S20中，将剩下的数据重生成的步骤如图4所示，包括：

S201：由处理电路的本地时钟提供时钟信号CP，所述时钟信号CP的时钟周期与表示数据0的高电平持续时间和表示数据1的高电平持续时间中较小的相同。本实施例中，时钟信号CP的时钟周期与表示数据0的高电平持续时间相同。

S202：当数据的上升沿T1到来时，本地时钟的使能信号ENH跳高，本地时钟开始工作，并且在时钟信号CP的第一个下降沿T2时刻，处理电路的转发输出端输出高电平。请参考图5，从Din输入的数据是采用高电平宽度编码的，当有数据输入时，即会有一个上升沿，此时本地时钟开始振荡，数据位的重生成工作开始。

在时钟信号CP的第一个下降沿T2时刻，重生成的数据位信号开始出现高电平，此时由于结束信号CHIPENDH为高电位，那么从转发输出端Dout也同时出现高电位。

S203：在时钟信号CP的第二个下降沿T3时刻，判断当前数据位是否仍然处于高电平，若是，则处理电路的转发输出端维持输出高电平，否则处理电路的转发输出端输出低电平。

当前数据位如果仍然是高电平，那么表示在一个时钟周期后，输入的数据信号是高电平持续时间较长的数据1。此时，需要将重生成的数据位信号也维持高电平输出，使其能够表示数据1。同步骤S202，转发输出端Dout的输出将与重生成的数据位信号相同。

当前数据位如果是低电平，那么表示在一个时钟周期后，输入的数据信号是高电平持续时间较短的数据0。此时，需要将重生成的数据位信号变成低电平输出，使其能够表示数据0，此时高电平的持续时间刚好是时钟信号CP的一个周期，也即之前设定的数据0的通常高电平持续时间。同步骤S202，转发输出端Dout的输出将与重生成的数据位信号相同。

S204：在时钟信号CP的第三个下降沿T4时刻，本地时钟停止工作，处理电路的转发输出端输出低电平。不论是数据0还是数据1，在时钟信号CP的第三个下降沿时刻，重生成的数据信号都将输出低电平。若之前一直持续高电平，则在两个时钟周期之后变成低电平，即可表示之前设定的数据1的通常高电平持续时间。

在此之后，若再有数据上升沿到来，则重复上述的步骤S201至S204。如此，即使信号有小的衰减或畸变，也可恢复。

进一步地，本实施例的方法还包括根据每个处理电路存储的24位数据进行恒流设定的步骤，如图6所示：

S301：获取所述24位数据的三个字节中的高位字节。

S302：判断所述高位字节是否符合预设的设定指令，若是，则执行步骤S303，否则执行步骤S304。

S303：取中位字节的值作为设定的恒流值。

S304：分别取三个字节的值作为显示的三路表示色彩的R、G、B值。

24位数据包括3个字节，从高位到低位分别为高位字节、中位字节和低位字节。当要设置恒流值时，把输入到处理电路的数据的高位字节的值设为预设的恒流设定指令、剩余的两个字节表示要设定的恒流值。否则将该数据的三个字节的值分别设为三路表示色彩的R、G、B值。当处理电路在接收到复位信号RESET之后，把存储的数据送到LED驱动端口，经过对比高位字节是否为预设指令，即可判断是需要设定恒流值还是正常的LED显示。

此外，还提供一种LED显示数据的处理装置。如图1所示，该处理装置包括级联的多个处理电路(参考图1)。如图7所示，每个处理电路包括传输模块10，传输模块10用于：接收所获取的数据中的首24位数据并存储；将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。

处理电路还包括协议转换模块20和控制模块30。传输模块10还用于接收、转发复位信号，协议转换模块20在收到复位信号后，将存储的24位数据转换成显示数据，控制模块30进一步将显示数据转换成脉宽调制信号发送到LED驱动端口。

如图8所示，传输模块10包括与非门NAND和反向门INV，与非门NAND的两个输入端分别输入结束信号CHIPENDH和重生成的数据信号，与非门NAND的输出端接反向门INV的输入端，反向门INV的输出端作为处理电路的转发输出端Dout。处理电路在复位之后，将结束信号置为低电平，并在接收24位数据后，将结束信号置为高电平。

显示数据采用双相位结合高电平宽度编码的方式进行编码，对数据0、数据1分别采用不同持续时间的高电平来表示，传输模块10还还用于：

由处理电路的本地时钟提供时钟信号CP，所述时钟信号CP的时钟周期与表示数据0的高电平持续时间和表示数据1的高电平持续时间中较小的相同；

当数据的上升沿到来时，本地时钟开始工作，并且在时钟信号CP的第一个下降沿时刻，处理电路的转发输出端输出高电平；

在时钟信号CP的第二个下降沿时刻，判断当前数据位是否仍然处于高电平，若是，则处理电路的转发输出端维持输出高电平，否则处理电路的转发输出端输出低电平；

在时钟信号CP的第三个下降沿时刻，本地时钟停止工作，处理电路的转发输出端输出低电平。

进一步地，上述的处理电路还包括判断模块，所述判断模块用于：

获取所述24位数据的三个字节中的高位字节；

判断所述高位字节是否符合预设的设定指令，若是，则取剩余的两个字节的值作为设定的恒流值，否则分别取三个字节的值作为显示的三路表示色彩的R、G、B值。

更详细的电路如图8-11所示。

图9为控制状态机部分电路图，I359、I360是状态寄存器，PRSTH是上电复位信号，当Din一跳高，振荡器使能，状态机开始工作。该状态机是个同步状态机，在时钟的下降沿跳转。初始状态为00，在第1个时钟到来时(T2)时刻，状态机跳入下一个状态01，在01状态下，在第2个时钟到来时(T3)时刻，如果DI为1进入状态11，否则进入状态10，在第3个时钟到(T4)来时，无论是10还是11状态都跳转回到00状态，同时振荡器停止使能。

在数据DI上升沿到来时，电路I364(延时)、I369、I365产生一个高电平脉冲，置位RS触发器(I370与I371构成)，ENH输出为高电平，使能振荡器。

在状态机从10或11状态跳转回00状态时，也就是状态机高位寄存器MQ<1>从1调为0，电路I379(延时)、I381、I380产生一个高电平脉冲，清零RS触发器(I370与I371构成)，ENH输出为低电平，振荡器停止工作。

CHIPENDH是芯片收满24bit数据时，产生结束信号(高电平为结束)。芯片开始转发数据，使用I351、I355电路，在CHIPENDH为高电平时，MQ<0>信号传到Dout端口，MQ<0>信号就是芯片重生成的数据信号。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED显示数据的处理方法，将显示数据逐级输入到级联的多个处理电路，其特征在于，包括如下步骤：

每个处理电路接收输入数据中的首24位数据并存储；

将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。

2.如权利要求1所述的LED显示数据的处理方法，其特征在于，每个处理电路还接收、转发复位信号，并根据所述复位信号将存储的24位数据转换成显示数据，然后进一步将显示数据转换成脉宽调制信号发送到LED驱动端口。

3.如权利要求2所述的LED显示数据的处理方法，其特征在于，包括：

每个处理电路在复位之后，将结束信号置为低电平；

按位接收数据，并在接收24位数据后，将结束信号置为高电平；

所述低电平使处理电路能够接收数据位且处理电路的转发输出端始终为低电位，所述高电平使处理电路不能接收数据位且处理电路的转发输出端输出重生成的数据。

4.如权利要求1或3所述的LED显示数据的处理方法，其特征在于，所述显示数据采用双相位结合高电平宽度编码的方式进行编码，对数据0、数据1分别采用不同持续时间的高电平来表示，所述将剩下的数据重生成的步骤包括：

由处理电路的本地时钟提供时钟信号CP，所述时钟信号CP的时钟周期与表示数据0的高电平持续时间和表示数据1的高电平持续时间中较小的相同；

当数据的上升沿到来时，本地时钟开始工作，并且在时钟信号CP的第一个下降沿时刻，处理电路的转发输出端输出高电平；

在时钟信号CP的第二个下降沿时刻，判断当前数据位是否仍然处于高电平，若是，则处理电路的转发输出端维持输出高电平，否则处理电路的转发输出端输出低电平；

在时钟信号CP的第三个下降沿时刻，本地时钟停止工作，处理电路的转发输出端输出低电平。

5.如权利要求1所述的LED显示数据的处理方法，其特征在于，还包括根据每个处理电路存储的24位数据进行恒流设定的步骤：

获取所述24位数据的三个字节中的高位字节；

判断所述高位字节是否符合预设的恒流设定指令，若是，则取剩余的两个字节的值作为设定的恒流值，否则分别取三个字节的值作为显示的三路表示色彩的R、G、B值。

6.一种LED显示数据的处理装置，包括级联的多个处理电路，其特征在于，所述处理电路包括传输模块，所述传输模块用于：

接收所获取的数据中的首24位数据并存储；

将剩下的数据重生成并转发给下一级处理电路。

7.如权利要求6所述的LED显示数据的处理装置，其特征在于，所述处理电路还包括协议转换模块和控制模块，所述传输模块还用于接收、转发复位信号，所述协议转换模块在收到复位信号后，将存储的24位数据转换成显示数据，控制模块进一步将显示数据转换成脉宽调制信号发送到LED驱动端口。

8.如权利要求7所述的LED显示数据的处理装置，其特征在于，所述传输模块包括与非门和反向门，所述与非门的两个输入端分别输入结束信号和重生成的数据信号，所述与非门的输出端接反向门的输入端，所述反向门的输出端作为处理电路的转发输出端，所述处理电路在复位之后，将结束信号置为低电平，并在接收24位数据后，将结束信号置为高电平。

9.如权利要求6或8所述的LED显示数据的处理装置，其特征在于，所述显示数据采用双相位结合高电平宽度编码的方式进行编码，对数据0、数据1分别采用不同持续时间的高电平来表示，所述传输模块还还用于：

由处理电路的本地时钟提供时钟信号CP，所述时钟信号CP的时钟周期与表示数据0的高电平持续时间和表示数据1的高电平持续时间中较小的相同；

当数据的上升沿到来时，本地时钟开始工作，并且在时钟信号CP的第一个下降沿时刻，处理电路的转发输出端输出高电平；

在时钟信号CP的第二个下降沿时刻，判断当前数据位是否仍然处于高电平，若是，则处理电路的转发输出端维持输出高电平，否则处理电路的转发输出端输出低电平；

在时钟信号CP的第三个下降沿时刻，本地时钟停止工作，处理电路的转发输出端输出低电平。

10.如权利要求6所述的LED显示数据的处理装置，其特征在于，所述处理电路还包括判断模块，所述判断模块用于：

获取所述24位数据的三个字节中的高位字节；

判断所述高位字节是否符合预设的设定指令，若是，则取剩余的两个字节的值作为设定的恒流值，否则分别取三个字节的值作为显示的三路表示色彩的R、G、B值。

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