CN103680411A - 一种led显示模组单点校正数据的单线传输电路和方法 - Google Patents

Abstract

一种LED显示模组单点校正数据的单线传输电路和方法，电路设有包括三态输出缓冲门和自带EEPROM的从MCU的智能模块。LED显示屏控制系统的接收卡上的HUB板通过串口与LED显示模组上的智能模块进行单线通信，从智能模块上的MCU内部的EEPROM读取该显示模组的单点校正数据，接收卡根据此校正数据控制LED屏的显示，使LED屏的显示亮度均衡一致，以弥补LED芯片存在亮度色度差异的缺陷，且LED显示模组可以随意变动安装位置，屏体位置也可以变动，使LED显示模组和屏体的安装更灵活。无需维护人员亲临现场用专业相机对新更换LED显示模组的屏体重新采集、重新生成校正数据，使LED显示屏的维护更简便。

Description

一种LED显示模组单点校正数据的单线传输电路和方法

技术领域

本发明涉及LED显示屏，特别是涉及一种LED显示模组单点校正数据的单线传输电路和方法。

背景技术

如图1所示的LED显示屏控制系统中的LED显示屏控制系统之发送卡通过USB接口与PC进行通信，从PC端的DVI接口获取图像数据后，再输出给至少一个LED显示屏控制系统的接收卡，各个LED显示屏控制系统的接收卡通过I²C接口与HUB即集线器板上的主MCU通信，将获取的图像数据通过HUB板向LED显示模组提供能够正常显示图像信息的控制信号，使LED显示屏显示图像。由于发光二极管(Light Emitting Diode，缩略词为LED)芯片制造工艺的局限，每个LED的参数不可能完全一致，其亮度和色度都存在差异，导致LED显示屏的显示亮度和色度不均衡，降低LED显示屏的显示效果。需要采用LED显示屏单点校正技术解决上述问题。早期的LED显示屏单点校正技术无在线识别位置功能，校正数据保存于PC机中，整屏的校正数据制作完成后，各个LED显示模组的位置就不能变动，若变动，则需重新制作整屏的校正数据。现有方案是在LED显示模组中设置串行外设接口(Serial Peripheral Interface，缩略词为SPI)存储器和相应线驱动IC，如图2所示，将逐点校正之后的参数即校正数据存储在SPI存储器中，使LED显示模组的校正数据随着LED显示模组一起变动，增加在线位置识别功能，在LED显示屏投入运营之后也可以修改校正参数，补偿由于LED老化对显示效果的影响，提高LED显示屏的使用寿命，然而，SPI存储器需要的控制信号包括时钟信号CLK、串行数据输入信号SDI、串行数据输出信号SDO和片选信号CS，使得每个LED显示模组需要连接4根控制线，相应的4/6线方式不仅接线难度增加，还影响箱体内的美观。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种LED显示模组单点校正数据的单线传输电路。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种LED显示模组单点校正数据的单线传输方法。

本发明的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，包括LED显示模组和HUB板，所述LED显示模组包括LED和恒流驱动IC，所述HUB板与所述LED显示屏控制系统的接收卡相连接，所述LED显示屏控制系统的接收卡向所述LED显示模组提供能够正常显示的控制信号，所述HUB板包括主MCU和复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable LogicDevice，缩略词为CPLD)，所述主MCU的功能是通过IIC接口获取命令及单点校正数据，并通过串口与从MCU通信，包括读取模组的ID、校正数据的发送与接收，所述CPLD的功能是控制数据流方向，在主MCU需发送数据时将智能模块的IN与主MCU的TX连接，数据从主MCU传送至智能模块，在主MCU接收数据时将智能模块的IN与主MCU的RX连接，数据从智能模块传送至主MCU。

这种LED显示模组单点校正数据的单线传输电路的特点是：

所述LED显示模组设有智能模块，所述智能模块包括自带EEPROM的从MCU和与所述从MCU连接的三态输出缓冲门，所述三态输出缓冲门的IN端与LED显示屏控制系统的接收卡上的HUB板或级联的上一个LED显示模组的OUT端连接，所述三态输出缓冲门的OUT端与级联的下一个LED显示模组的IN端连接，所述三态输出缓冲门芯片的功能是用于实现线路切换，所述从MCU的功能是实现与主MCU的串口通信，并将本LED显示模组的单点校正数据存储于EEPROM，以替代原有技术方案中的串行外设接口(Serial Peripheral Interface，缩略词为SPI)存储器和相应线驱动IC。

所述智能模块支持单线级联方式，即所述LED显示屏控制系统的接收卡与所述LED显示模组之间，各个LED显示模组之间，只有集成在级联LED显示模组之间的排线内的单条通信线，由上一个LED显示模组的OUT端与下一个LED显示模组的IN端相连，依次相互级联连接，以完成各个LED显示模组间的单线传输通信，实现单点校正数据的单线传输。

所述智能模块通过控制三态输出缓冲门进行线路切换，在线为级联的全部的智能模块依次编址即设序号，使所述HUB板上的主MCU与任一指定的LED显示模组上增加的智能模块通信，所述主MCU解析来自I²C总线的命令，识别相应的从MCU，通过串口与从MCU进行单点校正数据的传输，所述智能模块由PC端的应用程序通过识别LED显示模组的ID，将相应模组的校正数据经LED显示屏控制系统的接收卡发送到LED显示模组上增加的智能模块电路的从MCU，并存储于其内的EEPROM，由主MCU读取保存在从MCU自带的EEPROM的单点校正数据并载入到LED显示屏控制系统的接收卡相对应的区域，此校正数据与从DVI得到的图像数据共同决定LED显示模组的显示，以实现LED屏的显示亮度一致性。

所述从MCU自带的EEPROM，用于存储生产LED显示模组时编入的唯一ID，及LED显示模组的单点校正数据；无需外加存储器，以简化电路的设计，所述从MCU用于接收并存储LED显示模组的ID及单点校正数据，所述从MCU通过串口与所述HUB板上的主MCU通信，由所述HUB板上的CPLD控制数据流方向，实现两者间的单线半双工通信，将LED显示模组的单点校正数据存储至智能模块的从MCU自带的EEPROM，以及从EEPROM读取该LED显示模组的单点校正数据传送给LED显示屏控制系统的接收卡，所述LED显示屏控制系统的接收卡根据接收到的校正数据和由LED显示屏控制系统的发送卡从DVI接口获取的图像数据共同决定单点显示的亮度，完成LED显示模组的校正，实现LED显示屏亮度和色度的一致性。

本发明的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述主MCU是型号为STC11L08XE的MCU，用于解析来自I²C总线的命令，识别相应的从MCU，通过串口与从MCU进行单点校正数据的传输。

所述从MCU是型号为STC11F08XE的MCU，用于接收并存储LED显示模组的ID及单点校正数据。

所述三态输出缓冲门是型号为74HC125的三态输出缓冲门，用于实现线路切换。

本发明的LED显示模组单点校正数据的单线传输方法技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种LED显示模组单点校正数据的单线传输方法的特点是：

采用上述LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，依次有以下步骤：

1)使用专业相机采集屏体亮度信息，按单个LED显示模组生成相应的单点校正数据，使LED显示模组的ID与此校正数据相对应；

2)将所述LED显示模组的单点校正数据通过接收卡的I²C总线传送到所述HUB板上主MCU，由所述主MCU根据ID，确认是哪个智能模块，将相应的单点校正数据发送至这个智能模块中的从MCU，并存储在其EEPROM，如此重复，将其他LED显示模组的单点校正数据发送至与ID一致的相应的智能模块中的从MCU，并存储在其EEPROM；

3)由所述HUB板上的主MCU，通过LED显示模组间的连线逐个从智能模块的EEPROM中读取该LED显示模组的单点校正数据，通过所述LED显示屏的接收卡的I²C总线传送到所述接收卡；如此重复，读取其他LED显示模组的单点校正数据给接收卡；

4)所述LED显示屏的接收卡得到的单点校正数据与从DVI得到的单点显示亮度数据的乘积就是单点校正后显示的亮度，以实现LED屏的显示亮度一致性。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明的电路设有智能模块，LED显示屏控制系统的接收卡上的HUB板通过串口与LED显示模组上的智能模块进行单线通信，从智能模块上的MCU内部的EEPROM读取该显示模组的单点校正数据，接收卡根据此校正数据控制LED屏的显示，使LED屏的显示亮度均衡一致，以弥补LED芯片存在亮度色度差异的缺陷，且LED显示模组的单点校正数据存储在LED显示模组的智能模块中，LED显示模组可以随意变动安装位置，屏体位置也可以变动，使LED显示模组和屏体的安装更灵活。当LED显示模组出现故障需要更换时，用户可以自行更换包括已经存储了与屏体相对应的校正数据的智能模块的LED显示模组，实现屏体单点校正功能，自行完成维护，无需维护人员亲临现场用专业相机对新更换LED显示模组的屏体重新采集、重新生成校正数据，使LED显示屏的维护更简便，大大减少维护的时间，能够尽快恢复使用，将损失降至最低。

附图说明

图1是LED显示屏控制系统的框架图；

图2是使用SPI存储器的现有解决方案的结构框图；

图3是本发明具体实施方式的结构框图；

图4是图3中的智能模块电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

如图3、4所示的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，包括LED显示模组和带有型号为STC11L08XE的主MCU的HUB板，LED显示模组包括LED和恒流驱动IC，HUB板与LED显示屏控制系统的接收卡相连接，LED显示屏控制系统的接收卡向LED显示模组提供能够正常显示的控制信号，HUB板包括主MCU和CPLD。主MCU的功能是用于解析来自I²C总线的命令，识别相应的从MCU，通过串口与从MCU进行单点校正数据的传输，CPLD的功能是控制数据流方向，使智能模块的IN分时与主MCU的TX、RX连接。

LED显示模组设有智能模块，图4所示的智能模块包括自带EEPROM的型号为STC11F08XE的从MCU和型号为74HC125的三态输出缓冲门，三态输出缓冲门的IN端与LED显示屏控制系统的接收卡上的HUB板或级联的上一个LED显示模组的OUT端连接，三态输出缓冲门的OUT端与级联的下一个LED显示模组的IN端连接。图4中的阻值为10KΩ的电阻R1和容量为22μF的电容C4组成复位电路，给从MCU提供上电复位信号，频率为22.1184MHZ的石英晶体谐振器XT1和容量为30pf的电容C1、C2组成时钟电路，给从MCU提供时钟信号，阻值为10KΩ的排阻使三态输出缓冲门的G1，G2，G3，G4的初始信号为高电平，关闭所有线路，三态输出缓冲门的功能是用于实现线路切换，从MCU的功能是用于接收并存储LED显示模组的ID及单点校正数据，以替代原有技术方案中的SPI存储器和相应线驱动IC。

智能模块支持单线级联方式，即LED显示屏控制系统的接收卡与LED显示模组之间，各个LED显示模组之间，只有集成在级联LED显示模组之间的排线内的单条通信线，由上一个LED显示模组的OUT端与下一个LED显示模组的IN端相连，依次相互级联连接，以完成各个LED显示模组间的单线传输通信，实现单点校正数据的单线传输。

智能模块通过控制三态输出缓冲门的G1、G2、G3、G4的I/O，进行IN/OUT线路切换，在线为级联的全部的智能模块依次编址即设序号，使所述HUB板上的主MCU与任一指定的LED显示模组上增加的智能模块通信，主MCU解析来自I²C总线的命令，识别相应的从MCU，通过串口与从MCU进行单点校正数据的传输，智能模块由PC端的应用程序通过识别LED显示模组的ID，将相应LED显示模组的校正数据经LED显示屏控制系统的接收卡发送到LED显示模组上增加的智能模块电路的从MCU，并存储于其内的EEPROM，由主MCU读取保存在从MCU自带的EEPROM的单点校正数据并载入到LED显示屏控制系统的接收卡相对应的区域，此校正数据与从DVI得到的图像数据共同决定LED显示模组的显示，以实现LED屏的显示亮度一致性。

从MCU自带的EEPROM，用于存储生产LED显示模组时编入的唯一ID，以及LED显示模组的单点校正数据，无需外加存储器，以简化电路的设计，从MCU用于接收并存储LED显示模组的ID及单点校正数据，从MCU通过串口与HUB板上的主MCU通信，由HUB板上的CPLD控制数据流方向，实现两者间的单线半双工通信，将LED显示模组的单点校正数据存储至智能模块的从MCU自带的EEPROM，以及从EEPROM读取该LED显示模组的单点校正数据传送给LED显示屏控制系统的接收卡，LED显示屏控制系统的接收卡根据此校正数据和由LED显示屏控制系统的发送卡从DVI接口获取的图像数据共同决定单点显示的亮度，完成LED显示模组的校正，实现LED显示屏亮度和色度的一致性。

采用本具体实施方式的单点校正数据的单线传输方法依次有以下步骤：

1)使用专业相机采集屏体亮度信息，按单个LED显示模组生成相应的单点校正数据，使LED显示模组的ID与此校正数据相对应；

2)将所述LED显示模组的单点校正数据通过接收卡的I²C总线传送到HUB板上的主MCU，由所述主MCU根据ID，确认是哪个智能模块，将相应的单点校正数据发送至这个智能模块中的从MCU，并存储在其EEPROM，如此重复，将其他LED显示模组的单点校正数据发送至与ID一致的相应的智能模块中的从MCU，并存储在其EEPROM；

3)由所述HUB板上的主MCU通过集成在级联LED显示模组之间的排线内的单条通信线，逐个从智能模块的EEPROM中读取该LED显示模组的单点校正数据，通过I²C总线传送到LED显示屏控制系统的接收卡，如此重复，读取其他LED显示模组的单点校正数据传送到LED显示屏控制系统的接收卡；

4)所述LED显示屏控制系统的接收卡根据接收到的校正数据和由LED显示屏控制系统的发送卡从DVI接口获取的图像数据共同决定单点显示的亮度，完成LED显示模组的校正，实现LED显示屏亮度和色度的一致性。

本具体实施方式的智能模块有以下四种工作状态；

1)待机状态

通电初始，智能模块的从MCU控制G2、G4的信号为低电平，使之有效，G1、G3的信号为高电平，使之无效，打开相应的链路，使本级智能模块的从MCU能够接收从IN端口来的串口数据，包括命令及单点校正数据，并传输到OUT端口，使下一级智能模块的IN端口也能够收到串口数据；

2)序号设定状态

智能模块的从MCU控制G2的信号为低电平，使之有效，G1、G3、G4的信号为高电平，使之无效，打开相应的链路，使本级智能模块的从MCU能够接收从IN端口来的串口数据，包括命令及单点校正数据，但是，不能传输到OUT端口，不能传输给下一级智能模块的IN端口；

3)回序号设定状态

智能模块的从MCU控制G1、G3的信号为低电平，使之有效，G2、G4的信号为高电平，使之无效，打开相应的链路，使本级智能模块的从MCU能够发送与收到命令相对应的回应信号到OUT端口，且OUT端口将序号设定命令(接收的序号值加1后)发送至下一级智能模块的IN端口；

4)本级模组通道状态

智能模块的从MCU控制G3的信号为低电平，使之有效，G1、G2、G4的信号为高电平，使之无效，关闭相应的链路，只打开由OUT到IN的链路，使本级智能模块的从MCU不发不收，OUT端口下一级智能模块发送过来的信号却可以传输到IN端口，为下一级提供一个数据通道，以便下一级智能模块能够将数据发送给LED显示屏控制系统的接收卡的主MCU。

智能模块通电后，所有智能模块进入待机状态，序号都为一共有序号，比如为AOH；带有MCU的HUB板上的主MCU不知道每路智能模块级联的数量，序号都相同无法选择任一智能模块通讯，需给每个智能模块设定互不相同的序号。

主MCU先发送“序号设定开始”命令，待机状态下的所有智能模块收到后，即刻进入序号设定状态；

主MCU再发送“序号1设定”命令，所有智能模块为序号设定状态下，只有离主MCU最近的第一个智能模块能收到，收到的智能模块将1设定为自身的序号，进入回序号设定状态，将自身设为回序号设定状态，并发送“序号2(自身序号+1)设定”命令，使主MCU及下一级智能模块能收到命令，主MCU根据收到的最后一条命令来判断级联智能模块的个数，并开始10ms计时，10ms后，恢复到待机状态；相应下一级智能模块的从MCU作相同操作，主MCU最后收到的“序号X设定”命令，X-1便是模组级联的数量，且所有智能模块都已设定了各自的序号，主MCU之后可根据此序号与级联的智能模块中的相应一个智能模块通讯。

主MCU根据序号与级联的智能模块中的任一智能模块通讯的命令，包括命令头、目标序号、通道时间、命令和参数表。

命令头是为固定数据如0X59，0X48，所有的命令的开头即为0X59，0X48。

目标序号是所有智能模块已设定了的各自的序号；

通道时间是计算评测好的收到本命令的目标模组MCU完成本命令操作并作完应答回应的时间；

命令是包括序号设定、读/写ID、读/写通电时间、读/写校正数据。

参数表包括通道时间、ID值、通电时间、校正数据和存放地址。

空闲时，所有智能模块都处于待机状态，目标智能模块和非目标智能模块都将收到主MCU命令，对应序号的目标智能模块按照命令完成操作并作完应答回应后，恢复回待机模式，等待下一条主MCU命令；

非目标智能模块收到主MCU命令后，即刻进入本级模组通道状态，为目标智能模块提供回应通路；当计数时间等于通道时间时，非目标智能模块恢复处于待机状态。

HUB板通电后，其上主MCU发送序号设定命令，给所有LED显示模组上的智能模块进行编号，此号用于主MCU识别从MCU。之后，HUB板上的主MCU通过I²C接口获取命令及参数信息，据此信息对相应的智能模块执行相应的操作如读ID、读校正数据、写校正数据，操作完成后将获取的数据如ID、校正数据等，通过I²C接口传至LED显示屏控制系统的接收卡。如此进行数据的交互，实现单点校正数据的存储及读取。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，包括LED显示模组和HUB板，所述LED显示模组包括LED和恒流驱动IC，所述HUB板与所述LED显示屏控制系统的接收卡相连接，所述LED显示屏控制系统的接收卡向所述LED显示模组提供能够正常显示的控制信号，所述HUB板包括主MCU和复杂可编程逻辑器件CPLD，所述主MCU的功能是通过IIC接口获取命令及单点校正数据，并通过串口与从MCU通信包括读取模组的ID、校正数据的发送与接收，所述CPLD的功能是控制数据流方向，在主MCU需发送数据时将智能模块的IN与主MCU的TX连接，数据从主MCU传送至智能模块，在主MCU接收数据时将智能模块的IN与主MCU的RX连接，数据从智能模块传送至主MCU，其特征在于：

所述LED显示模组设有智能模块，所述智能模块包括自带EEPROM的从MCU和与所述从MCU连接的三态输出缓冲门，所述三态输出缓冲门的IN端与LED显示屏控制系统的接收卡上的HUB板或级联的上一个LED显示模组的OUT端连接，所述三态输出缓冲门的OUT端与级联的下一个LED显示模组的IN端连接，所述三态输出缓冲门芯片的功能是用于实现线路切换，所述从MCU的功能是实现与主MCU的串口通信，并将本LED显示模组的单点校正数据存储于EEPROM。

2.如权利要求1所述的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，其特征在于：

所述智能模块支持单线级联方式，即所述LED显示屏控制系统的接收卡与所述LED显示模组之间，各个LED显示模组之间，只有集成在级联LED显示模组之间的排线内的单条通信线，由上一个LED显示模组的OUT端与下一个LED显示模组的IN端相连，依次相互级联连接，以完成各个LED显示模组间的单线传输通信，实现单点校正数据的单线传输。

3.如权利要求2所述的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，其特征在于：

所述智能模块通过控制三态输出缓冲门进行线路切换，在线为级联的全部的智能模块依次编址即设序号，使所述HUB板上的主MCU与任一指定的LED显示模组上增加的智能模块通信，所述主MCU解析来自I²C总线的命令，识别相应的从MCU，通过串口与从MCU进行单点校正数据的传输，所述智能模块由PC端的应用程序通过识别LED显示模组的ID，将相应模组的校正数据经LED显示屏控制系统的接收卡发送到LED显示模组上增加的智能模块电路的从MCU，并存储于其内的EEPROM，由主MCU读取保存在从MCU自带的EEPROM的单点校正数据并载入到LED显示屏控制系统的接收卡相对应的区域，此校正数据与从DVI得到的图像数据共同决定LED显示模组的显示，以实现LED屏的显示亮度一致性。

4.如权利要求3所述的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，其特征在于：

所述从MCU自带的EEPROM，用于存储生产LED显示模组时编入的唯一ID，以及LED显示模组的单点校正数据；无需外加存储器，以简化电路的设计，所述从MCU用于接收并存储LED显示模组的ID及单点校正数据，所述从MCU通过串口与所述HUB板上的主MCU通信，由所述HUB板上的CPLD控制数据流方向，实现两者间的单线半双工通信，将LED显示模组的单点校正数据存储至智能模块的从MCU自带的EEPROM，以及从EEPROM读取该LED显示模组的单点校正数据传送给LED显示屏控制系统的接收卡，所述LED显示屏控制系统的接收卡根据接收到的校正数据和由LED显示屏控制系统的发送卡从DVI接口获取的图像数据共同决定单点显示的亮度，完成LED显示模组的校正。

5.如权利要求4所述的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，其特征在于：

所述主MCU是型号为STC11L08XE的MCU。

6.如权利要求5所述的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，其特征在于：

所述从MCU是型号为STC11F08XE的MCU。

7.如权利要求6所述的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路，其特征在于：

所述三态输出缓冲门是型号为74HC125的三态输出缓冲门。

8.一种采用如权利要求1～7所述的LED显示模组单点校正数据的单线传输电路的单点校正数据的单线传输方法，其特征在于：

1)使用专业相机采集屏体亮度信息，按单个LED显示模组生成相应的单点校正数据，使LED显示模组的ID与此校正数据相对应；

2)将所述LED显示模组的单点校正数据通过接收卡的I²C总线传送到HUB板上的主MCU，由所述主MCU根据ID，确认是哪个智能模块，将相应的单点校正数据发送至这个智能模块中的从MCU，并存储在其EEPROM，如此重复，将其他LED显示模组的单点校正数据发送至与ID一致的相应的智能模块中的从MCU，并存储在其EEPROM；

3)由所述HUB板上的主MCU通过集成在级联LED显示模组之间的排线内的单条通信线，逐个从智能模块的EEPROM中读取该LED显示模组的单点校正数据，通过I²C总线传送到LED显示屏控制系统的接收卡，如此重复，读取其他LED显示模组的单点校正数据传送到LED显示屏控制系统的接收卡；

4)所述LED显示屏控制系统的接收卡根据接收到的校正数据和由LED显示屏控制系统的发送卡从DVI接口获取的图像数据共同决定单点显示的亮度，完成LED显示模组的校正，实现LED显示屏亮度和色度的一致性。

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