CN103247251B - Led驱动芯片的整体调变控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

提出了一种LED驱动芯片的整体调变控制方法，包括：在每个显示周期内，主控装置向被控装置周期性发送N+1个数据包，当主控装置向被控装置发送第i个数据包，在第i个数据包中，常亮和第i种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”，其余灯对应的数据为“0”，其中，1≤i≤N+1，N≥1；当被控装置接收完第i个数据包后，主控装置发送有效使能信号，控制第i个数据包的显示，有效使能信号的时间宽度为T_i，其中，T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定。本发明提出的上述方案，通过灵活使用使能信号的显示控制，能够有效减少数据发送量，节约主控装置资源，并且可更快、更方便的调节呼吸灯亮度的控制方法。

Description

LED驱动芯片的整体调变控制方法及系统

技术领域

本发明涉及数字控制领域，具体而言，本发明涉及LED驱动芯片的整体调变控制方法及系统。

背景技术

呼吸灯的显示效果是一个渐亮或者渐灭的过程，要实现这种不同亮度的渐变显示效果，需要对呼吸灯发光装置的亮度进行有效的控制。呼吸灯的发光装置大多数使用的是发光二极管LED，呼吸灯的点亮或者熄灭是通过写入不同的显示数据实现的，它的显示亮度由呼吸灯点亮的时间宽度和流过的电流大小等因素决定的。控制呼吸灯发光亮度的方法有模拟调光和数字调光等。

传统的模拟调光方法简单易行，该方法是通过改变流过呼吸灯的电流大小来控制显示亮度。譬如，用20mA电流点亮的呼吸灯，现在要使该灯的亮度为原来的1/4，模拟调光的方式是将电流直接降到5mA。

这种方法的缺点在于改变了流过呼吸灯的电流，从而改变了输出端口的寄生参数，很难保证电流的线性度；同时呼吸灯的发光波长也会改变，呼吸灯的发光色温也随之改变，这样会使得像素的色配增加很多不确定的因素；如果要增加呼吸灯亮度的灰度等级，就需要高精度的数模转换器，其线性度和精度受到限制。

而数字调光方法解决了模拟调光的不足，在一个数据刷新显示周期内，调节呼吸灯点亮的时间宽度，来控制它的显示亮度。当呼吸灯导通时，通过固定电流来驱动；呼吸灯关断时，没有电流通过。在固定的显示周期内，灯点亮的时间越长，其总的显示效果就越亮。

现有的LED显示屏灰度的控制方法中，如图1所示，在整个控制过程中需要发送和显示N个数据更新周期(data1～dataN)，其中N是由显示效果要求确定的，每个数据更新周期又包括一个或多个数据显示刷新周期。其中T_C为数据刷新显示周期，T₁和T₂为时间间隔，其中T₁可以为0，T₂是为了吻合T_C和dataN，在数据更新周期(data1)的基础上，通过改变某个或者某些呼吸灯对应位的灰度数据，即改变data2至dataN等后续写入的数据，使这个呼吸灯的亮度发送变化。

如图2所示，譬如采用8比特的灰度数据来表示256种占空比(0/256～255/256)，并通过使能信号的有效时间宽度(低电平)控制，来实现数据所代表的占空比。

将比特7的数据送入被控装置后，将使能信号维持低电平时间宽度为128T(T为任意时间单位)；将比特6的数据送入被控装置后，将使能信号维持低电平时间宽度为64T；依次类推，将比特0的数据送入被控装置后，将使能信号维持低电平时间宽度为1T。

譬如要控制48个LED灯，每个数据位控制一个端口的一个灯，那么每个灰度等级就需要发送48个数据位，一个数据显示刷新周期就需要发送384(48*8＝348)个数据位。当需要控制某个灯渐亮或者渐灭时，首先发送完data1的数据并显示，然后再改变data2至dataN对应这个灯的数据位，其他灯对应的数据位不变，直到被改变的灯亮度稳定为止。

运用这种方式时，某个灯从渐亮到亮度稳定需要发送的数据为：48*8*M*N(N是为达到显示效果所需的数据更新周期数，M是每个数据更新周期内的数据显示刷新周期个数)。

在呼吸灯及类似的应用中，需要的显示效果为：某个灯或某些灯同时一致变化，其余灯保持常亮或者常灭的状态。如果采用上述LED显示屏的控制方法，来控制某个或者某些呼吸灯一致的发光亮度，其他呼吸灯的亮度保持不变，会存在如下的缺陷：

1、发送的数据量较大，造成主控装置的资源浪费；同时也会造成呼吸灯的亮度变化速度慢，在某些要求变化快的应用场合不适用；

2、因为处理时间较长，较难控制呼吸灯的亮度变化效果，进而出现闪烁现象；

3、会发送很多与显示数据无关的数据。

因此，有必要提出有效的LED驱动芯片的控制方案，从而高效实现呼吸灯的显示效果

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是通过利用使能信号结合显示数据，对LED灯进行整体调变控制。

本发明实施例一方面提出了一种LED驱动芯片的整体调变控制方法，包括：

在每个显示周期内，主控装置向被控装置周期性发送N+1个数据包：

当主控装置向被控装置发送第i个数据包，在所述第i个数据包中，常亮和第i种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”，其余灯对应的数据为“0”，其中，1≤i≤N+1，N≥1；

当所述被控装置接收完所述第i个数据包后，所述主控装置发送有效使能信号，控制第i个数据包的显示，所述有效使能信号的时间宽度为T_i，其中，T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定；所述T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定，包括：

常亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度在各个显示周期内都为T_ON；

渐灭的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐减小；

渐亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐增大。

本发明实施例另一方面提出了一种LED驱动芯片的整体调变控制系统，包括主控装置和被控装置，所述被控装置包括LED驱动芯片及LED显示灯，

所述主控装置，用于在每个显示周期内，向被控装置周期性发送N+1个数据包：

当向被控装置发送第i个数据包，在所述第i个数据包中，常亮和第i种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”，其余灯对应的数据为“0”，其中，1≤i≤N+1，N≥1；

当所述被控装置接收完所述第i个数据包后，向所述被控装置发送有效使能信号，控制第i个数据包的显示，所述有效使能信号的时间宽度为T_i，其中，T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定，所述T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定，包括：

常亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度在各个显示周期内都为T_ON；

渐灭的灯，所述被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐减小；

渐亮的灯，所述被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐增大；

所述被控装置，用于接收所述主控装置发送的显示数据和使能信号，在使能信号有效且显示数据为1时，通过LED驱动芯片让LED显示灯点亮。

本发明提出的上述方案，通过灵活使用使能信号的显示控制，能够有效减少数据发送量，节约主控装置资源，并且可更快、更方便的调节呼吸灯亮度的控制方法。此外，本发明提出的技术方案，对现有系统的改动很小，不会影响系统的兼容性，而且实现简单、高效。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有控制方案的发送数据示意图；

图2为采用8比特的灰度数据来表示256种占空比的示意图；

图3为本发明控制方案的发送数据示意图；

图4为一种控制灯亮度变化的过程示意图；

图5为又一种控制灯亮度变化的过程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明实施例提出了一种LED驱动芯片的整体调变控制方法，包括：

在每个显示周期内，主控装置向被控装置周期性发送N+1个数据包：

当主控装置向被控装置发送第i个数据包，在所述第i个数据包中，常亮和第i种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”，其余灯对应的数据为“0”，其中，1≤i≤N+1，N≥1；

当所述被控装置接收完所述第i个数据包后，所述主控装置发送有效使能信号，控制第i个数据包的显示，所述有效使能信号的时间宽度为T_i，其中，T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定。

当主控装置向被控装置连续发送K个显示周期的数据，则实现灯的显示效果控制，其中，K>1。例如，通过256个显示周期，让某些灯实现“渐亮”的显示效果，而同时也可以让某些灯实现“渐灭”的显示效果。显然，显示效果可以根据需要进行设置。

例如，T_ON为预设定的显示周期的显示时间，其中，在每个显示周期内， $T_{\mathrm{ON}}=\underset{i=1}{\overset{N+1}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i.$

进一步而言，显示亮度恒定的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为固定值。

常亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度在各个显示周期内都为T_ON；

渐灭的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐减小；

渐亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐增大。

与现有的技术相比，本发明提供的上述方案，能够减少数据发送量，节约主控装置资源，并且可更快、更方便的调节灯亮度的控制方法。

为便于理解本发明，下面结合具体的控制流程做进一步阐述。

该实现方法是对灯的亮度进行整体调变。在固定的显示周期内，除常亮和常灭效果外，其他亮度效果的类别的控制有N种情况。常亮和常灭的灯分N+1次进行显示控制，分别编号为T₁，T₂，......，T_N，T_N+1；其他亮度效果的灯分N次进行显示控制，分别编号为T₁，T₂，......，T_N。且保证在每个显示周期内，T_ON＝T₁+T₂+......+T_N+T_N+1为固定值。通过调节T₁～T_N的宽度，来调节亮度变化的灯的变化显示效果；同时，根据T_ON的大小和T₁～T_N的变化，来调节T_N+1，达到亮度保持的灯显示无变化的效果。

通过主控装置发送显示数据包和显示使能信号来控制被控装置的状态变化，当控制灯的端口接收显示数据为“1”，且使能信号有效时，被控灯点亮，否则熄灭。具体实现步骤如下：

步骤1：主控装置发送第1个数据包给被控装置。在数据包中，常亮和第1种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”；其余灯对应的数据为“0”。

被控装置接收完第1个数据包后，主控装置发送一个有效使能信号，控制第1个数据包的显示。该有效的使能信号时间宽度为T₁。T₁的时间宽度由第1种亮度变化类别的灯的显示效果变化要求确定。

步骤N：主控装置发送第N个数据包给被控装置。在数据包中，常亮和第N种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”；其余灯对应的数据为“0”。

被控装置接收完第N个数据包后，主控装置发送一个有效使能信号，控制第N个数据包的显示。该有效的使能信号时间宽度为T_N。T_N的时间宽度由第N种亮度变化类别的灯的显示效果变化要求确定。

步骤N+1：主控装置发送第N+1个数据包给被控装置。在数据包中，常亮的灯对应的数据为“1”；其余灯对应的数据为“0”。

被控装置接收完第N+1个数据包后，主控装置发送一个有效使能信号，控制第N+1个数据包的显示。该有效的使能信号时间宽度为T_N+1。T_N+1的时间宽度为T_ON-(T₁+T₂+......+T_N)，其中T_ON为固定值。

如此，完成一个显示周期的数据发送和显示。根据亮度变化效果的要求，多次重复上述显示周期的数据发送和显示，能够达到某些灯常亮或常灭，某些灯渐亮、渐灭、微亮等显示效果。

如图3所示，每个固定显示周期内，需要接收N+1次数据包，并显示N+1次，常亮灯的显示时间为显示N+1数据时间的总和，每种显示效果变化的灯的显示时间为T_N。

发送数据的方式包括单线传输协议、双线传输协议和三线传输协议等。具体而言，单线传输协议包括运用归零码、曼切斯特编码和MAX512协议等发送数据；双线传输协议运用一条数据线和一条时钟线来发送数据，如I²C协议等；三线协议运用数据线、时钟线和锁存数据线来发送数据。

使能信号T₁～T_N的有效时间宽度，由显示效果变化的灯的亮度来调节；TN+1的有效时间宽度，由T_ON-(T₁+T₂+......+T_N)调节，T_ON为固定值，决定了常亮灯的亮度。

在每个显示周期内，步骤1到步骤N+1没有必须的先后顺序。在实际操作中，亦可以调换顺序。但数据和使能信号的对应关系固定。

为了便于理解本发明，举例来说明该发明的控制方法：

一种具体实施例，如图4所示，是控制某些灯渐亮和某些灯常亮或常灭的过程。

每个显示周期内，需要发送两次数据包，每个数据包包含被控装置所有灯的显示数据；并且显示两次，在使能信号低电平时显示数据。

在所有的数据包中，常亮的灯显示数据为“1”，常灭的灯显示数据为“0”，即常亮灯在每个显示周期内点亮时间是257T，并且在每个周期内显示时间相同。

显示效果变化的灯在每个显示周期的第1个数据包中对应位数据为“1”，在第2个数据包中对应的数据为“0”，即显示效果变化的灯在每个显示周期内点亮时间是Tx。

Tx的时间宽度从1T增大到256T，增加的步径由显示变化的灯的亮度要求决定。

两个数据包的发送顺序没有必须的先后，但数据和使能信号的对应关系是不变的。

整个控制过程中，被控装置中的常亮灯保持同一亮度，显示效果变化的灯从微亮变化到要求的亮度状态。

用同样的原理，可以控制某个或者某些灯从某个亮度状态渐进的熄灭，还可以使某些灯一直保持微亮状态。

又一种具体实施例，如图5所示，在同一个控制过程中，实现了对某些灯保持微亮、渐亮、渐灭和常亮或常灭等状态的控制。

每个显示周期内，需要发送4个数据包，并且显示4次。整个控制过程包括X个显示周期，X的个数由显示效果变化的灯要求决定。

第1个数据包是控制某些灯保持微亮的状态。在数据包中，常亮的灯和保持微亮的灯对应位的数据为“1”。接收完第1个数据包后，使能信号保持有效的时间为T_1X，即灯保持微亮的时间宽度为T_1X，并且每个显示周期内T_1X保持不变，为了使微亮状态的亮度保持恒定。

第2个数据包是控制某些灯处于渐亮的状态。在数据包中，常亮的灯和渐亮的灯对应位的数据为“1”。接收完第2个数据包后，使能信号保持有效的时间为T_2X，在每个显示周期内T_2X的时间宽度是逐渐增大的，最终保持在预设的亮度状态上。

第3个数据包是控制某些灯处于渐灭的状态。在数据包中，常亮的灯和渐灭的灯对应位的数据为“1”。接收完第3个数据包后，使能信号保持有效的时间为T_3X，在每个显示周期内T_3X的时间宽度是逐渐减小的，最终处于熄灭的状态。

第4个数据包是调节常亮灯的点亮时间。在接收完第4个数据包后，使能信号保持有效的时间为T_4X(T_4X＝T_ON-T_1X-T_2X-T_3X)，T_ON是显示周期的时间，为固定值。

每个显示周期内，T_2X和T_3X的变化步径是由变化灯的亮度要求决定的，它们的步径可以相同也可以不同。当步径相同时，只需调节T_2X和T_3X的比例即可，T_4X保持不变；当步径不相同时，需要调节T_4X的时间宽度来满足T_2X和T_3X的变化比例。

在整个控制过程中，所有数据包中常亮灯对应位的数据为“1”，即在使能信号有效的所有时间里，常亮灯都被点亮。

本发明实施例另一方面还提出了一种LED驱动芯片的整体调变控制系统，包括主控装置和被控装置，被控装置包括LED驱动芯片及LED显示灯。

其中，主控装置用于在每个显示周期内，向被控装置周期性发送N+1个数据包：

当向被控装置发送第i个数据包，在第i个数据包中，常亮和第i种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”，其余灯对应的数据为“0”，其中，1≤i≤N+1，N≥1；

当被控装置接收完第i个数据包后，向被控装置发送有效使能信号，控制第i个数据包的显示，有效使能信号的时间宽度为T_i，其中，T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定。

被控装置用于接收主控装置发送的显示数据和使能信号，在使能信号有效且显示数据为1时，通过LED驱动芯片让LED显示灯点亮。

当主控装置向被控装置发送K个显示周期的数据，则实现灯的显示效果控制，其中，K>1。例如，通过256个显示周期，让某些灯实现“渐亮”的显示效果，而同时也可以让某些灯实现“渐灭”的显示效果。显然，显示效果可以根据需要进行设置。

进一步而言，T_ON为预设定的显示周期的显示时间，其中，在每个显示周期内， $T_{\mathrm{ON}}=\underset{i=1}{\overset{N+1}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i.$

具体而言，显示亮度恒定的灯，被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为固定值。

常亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度在各个显示周期内都为T_ON；

渐灭的灯，被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐减小；

渐亮的灯，被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐增大。

具体而言，主控装置向被控装置发送数据的方式包括以下任意一种方式：

单线传输协议、双线传输协议或三线传输协议。

相对于传统的方案，运用普通LED驱动芯片控制呼吸灯、脚踏灯等装置时，传统的LED显示控制方式具有数据量大、占用较多主控资源、亮度效果调节不方便等缺点。本发明提出的上述方案，对LED驱动芯片的整体进行调变控制，相对于传统LED显示屏控制方法，本控制方案在控制某个灯或某些灯同时一致变化，其余灯保持常亮或者常灭的状态时，能够减少发送的数据量，节约了主控装置资源，并且可更快、更方便的调节灯的亮度。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LED驱动芯片的整体调变控制方法，其特征在于，包括：

在每个显示周期内，主控装置向被控装置周期性发送N+1个数据包：

当主控装置向被控装置发送第i个数据包，在所述第i个数据包中，常亮和第i种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”，其余灯对应的数据为“0”，其中，1≤i≤N+1，N≥1；

当所述被控装置接收完所述第i个数据包后，所述主控装置发送有效使能信号，控制第i个数据包的显示，所述有效使能信号的时间宽度为T_i，其中，T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定；所述T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定，包括：

常亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度在各个显示周期内都为T_ON；

渐灭的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐减小；

渐亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐增大。

2.如权利要求1所述的LED驱动芯片的整体调变控制方法，其特征在于，所述主控装置向所述被控装置发送K个显示周期的数据，实现灯的显示效果控制，其中，K>1。

3.如权利要求1所述的LED驱动芯片的整体调变控制方法，其特征在于，T_ON为预设定的显示周期的显示时间，其中，在每个显示周期内，为预设定固定值。

4.如权利要求3所述的LED驱动芯片的整体调变控制方法，其特征在于，显示亮度恒定的灯，对应的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为固定值。

5.如权利要求1所述的LED驱动芯片的整体调变控制方法，其特征在于，所述主控装置向所述被控装置发送数据的方式包括以下任意一种方式：

单线传输协议、双线传输协议或三线传输协议。

6.一种LED驱动芯片的整体调变控制系统，其特征在于，包括主控装置和被控装置，所述被控装置包括LED驱动芯片及LED显示灯，

所述主控装置，用于在每个显示周期内，向被控装置周期性发送N+1个数据包：

当向被控装置发送第i个数据包，在所述第i个数据包中，常亮和第i种亮度变化类别的灯对应的数据为“1”，其余灯对应的数据为“0”，其中，1≤i≤N+1，N≥1；

当所述被控装置接收完所述第i个数据包后，向所述被控装置发送有效使能信号，控制第i个数据包的显示，所述有效使能信号的时间宽度为T_i，其中，T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定；所述T_i的时间宽度根据第i种亮度变化类别的灯的显示效果确定，包括：

常亮的灯，对应的有效使能信号的时间宽度在各个显示周期内都为T_ON；

渐灭的灯，所述被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐减小；

渐亮的灯，所述被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为逐渐增大；

所述被控装置，用于接收所述主控装置发送的显示数据和使能信号，在使能信号有效且显示数据为1时，通过LED驱动芯片让LED显示灯点亮。

7.如权利要求6所述的LED驱动芯片的整体调变控制系统，其特征在于，所述主控装置向所述被控装置发送K个显示周期的数据，实现灯的显示效果控制，其中，K>1。

8.如权利要求6所述的LED驱动芯片的整体调变控制系统，其特征在于，T_ON为预设定的显示周期的显示时间，其中，在每个显示周期内， $T_{\mathrm{ON}}=\underset{i=1}{\overset{N+1}{\mathrm{\Σ}}}{T}_i.$

9.如权利要求8所述的LED驱动芯片的整体调变控制系统，其特征在于，显示亮度恒定的灯，所述被控装置接收的有效使能信号的时间宽度T_i在各个显示周期内为固定值。

10.如权利要求6所述的LED驱动芯片的整体调变控制系统，其特征在于，所述主控装置向所述被控装置发送数据的方式包括以下任意一种方式：

单线传输协议、双线传输协议或三线传输协议。