CN105761666B - 串口抗干扰数字电路以及led显示驱动用接收卡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种串口抗干扰数字电路以及采用该种串口抗干扰数字电路的LED显示驱动用接收卡。所述串口抗干扰数字电路包括两个比较器、两个加法器、三个选择器以及两个寄存器，通过各个器件的设置和相互之间的连接关系设计得到一种数字电路，其能够消除串口通讯过程中大部分干扰导致的误差；当其应用于接收卡时，可以提高接收卡与LED灯板之间串口通讯的稳定性。

Description

串口抗干扰数字电路以及LED显示驱动用接收卡
技术领域
本发明涉及数据通讯控制技术领域，尤其涉及一种串口抗干扰数字电路以及采用该种串口抗干扰数字电路的LED显示驱动用接收卡。
背景技术
随着LED显示屏的发展，人们对LED屏的要求越来越高，LED屏越来越复杂，屏体的不确定因素也越来越多，例如电源电压的波动、排线的老化、温度湿度的影响等。目前出现的智能模组的概念就是为了应对这种问题提出来的，智能模组一方面能将校正数据存储到LED灯板的存储空间中，让屏体的维修更加简单，更换LED灯板后不再需要重新对屏体进行校正，而是直接从LED灯板中将其对应的校正数据读取到扫描卡(或称接收卡，ReceivingCard)即可；另一方面通过在LED灯板上增加MCU器件，通过MCU器件对LED灯板的信息比如LED灯板的温度、电压、排线、运行时间等进行监控，通过对这些信息的监控可以对LED屏幕有详细的监控，并且预测问题，在出现问题前提前对LED屏幕进行处理。
在这种智能方案中，由于串口例如UART口的信号线少并且使用简单，采用非常广泛。扫描卡和LED灯板上的MCU之间通过串口进行通信，扫描卡下发命令数据以及校正数据，并且读取校正数据以及回传各种监控信息。
但是在LED显示屏中，扫描卡到LED灯板之间都有排线，LED显示相关的信号包括扫描信号、RGB数据信号、LAT信号(锁存信号)等需要长期大数据量的传输，而排线之间的数据传输有非常大的干扰，而且在箱体内部，电源对排线也有较大干扰，从而导致串口通讯这种异步方式容易受到影响。
为了解决排线数据间的干扰以及电源对排线的干扰，一般会增加排线的地线(GND)数目来隔离排线之间的干扰，或者在排线上增加滤波电容来消除排线或者电路带来的影响。然而，这些方法增加了物料，一方面带来成本上的压力，另一方面某些场合无法用较多的地线来进行隔离，最重要的是这些方法不能解决根本问题，并且增加的电容会使得串口速率无法提高，在传输诸如大量校正数据的时候非常耗时，影响客户使用以及客户的感受。
发明内容
因此，为克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种串口抗干扰数字电路以及采用该种串口抗干扰数字电路的LED显示驱动用接收卡。
具体地，本发明实施例提出的一种串口抗干扰数字电路，用于抑制串口通讯时的干扰。所述串口抗干扰数字电路包括：第一比较器、第二比较器、第一加法器、第二加法器、第一选择器、第二选择器、第三选择器、第一寄存器以及第二寄存器；其中，所述第一比较器的第一输入端接收第一阈值以及第二输入端连接所述第一寄存器的输出端；所述第二比较器的第一输入端接收第二阈值以及第二输入端连接所述第一寄存器的所述输出端；所述第一加法器的第一输入端连接所述第一比较器的输出端以及第二输入端连接所述第一寄存器的所述输出端；所述第二加法器的第一输入端连接所述第二比较器的输出端以及第二输入端连接所述第一寄存器的所述输出端；所述第一选择器的第一输入端连接所述第一加法器的输出端、第二输入端连接所述第二加法器的输出端、以及控制端用于接收输入的串行数据；所述第一寄存器的输入端连接所述第一选择器的输出端且具有复位端；所述第二选择器的第一输入端接收第一电平值、第二输入端连接所述第二寄存器的输出端、以及控制端连接所述第一比较器的所述输出端；所述第三选择器的第一输入端接收第二电平值、第二输入端连接所述第二选择器的输出端、以及控制端连接所述第二比较器的所述输出端；以及所述第二寄存器的输入端连接所述第三选择器的输出端以及所述第二寄存器的所述输出端作为结果输出端用于输出处理后的串行数据。
在本发明的一个实施例中，所述第一阈值为0，所述第一电平值为0，且所述第二电平值为1。
在本发明的一个实施例中，所述第二阈值为255，所述第一比较器为9bit比较器，所述第二比较器为8bit比较器。
此外，本发明实施例提出的一种LED显示驱动用接收卡，包括配置有串口的可编程逻辑器件。所述LED显示驱动用接收卡还包括前述任意一种串口抗干扰数字电路，且所述串口抗干扰数字电路电连接所述可编程逻辑器件的所述串口以接收输入的串行数据并输出处理后的串行数据至所述可编程逻辑器件。
在本发明的一个实施例中，所述可编程逻辑器件为FPGA。
在本发明的一个实施例中，所述串口为UART口。
由上可知，本发明实施例通过提出一种串口抗干扰数字电路，利用这种数字电路能消除大部分干扰导致的误差，当其应用于接收卡时，可以提高接收卡与LED灯板之间串口通讯的稳定性。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明实施例提出的一种串口抗干扰数字电路的模块示意图。
图2为串口接收到的信号和经图1所示串口抗干扰数字电路处理后的信号的状态示意图。
图3为采用图1所示的串口抗干扰数字电路的接收卡与LED灯板的连接状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明实施例为了解决LED屏上智能模组的串口干扰问题，设计了一种串口抗干扰数字电路，利用这种数字电路能消除大部分干扰导致的误差，当其应用于接收卡时，可以提高接收卡与LED灯板之间串口通讯的稳定性。
参见图1，本实施例提出的一种串口抗干扰数字电路包括：比较器1、比较器2、加法器1、加法器2、选择器1、选择器2、选择器3、寄存器1以及寄存器2。
其中，比较器1的第1输入端接收第一阈值例如0，以及第2输入端连接寄存器1的输出端。比较器2的第1输入端接收第二阈值例如255，以及第2输入端连接寄存器1的输出端。加法器1的第1输入端连接比较器1的输出端，以及第2输入端连接寄存器1的输出端。加法器2的第1输入端连接比较器2的输出端，以及第2输入端连接寄存器1的输出端。选择器1的第1输入端连接加法器1的输出端，第2输入端连接加法器2的输出端，以及控制端用于接收输入的串行数据RXD。寄存器1的输入端连接选择器1的输出端且具有复位端用于接收复位信号Rst。选择器2的第1输入端接收第一电平值例如0，第2输入端连接寄存器2的输出端，以及控制端连接比较器1的输出端。选择器3的第1输入端接收第二电平值例如1，第2输入端连接选择器2的输出端，以及控制端连接比较器2的输出端。寄存器2的输入端连接选择器3的输出端，以及输出端用于输出处理后的串行数据RealRXD。
下面将结合图1对本实施例的串口抗干扰数字电路的工作原理进行详细说明：
比较器1的第2输入端的输入值与第一阈值0进行比较，在等于0时其输出端的输出为0，在为其他值时其输出端的输出为1；比较器2的第2输入端的输入值与第二阈值255进行比较，在等于255时其输出端的输出为0，在为其他值时其输出端的输出为1；经复位信号Rst复位后寄存器1清0，比较器1、比较器2、加法器1和加法器2各自的第2输入端的输入均为0。
如果输入的串行数据RXD为0，这时候比较器1输出为0，比较器2输出为1，加法器1的输出为0；选择器1在RXD为0的控制下选择加法器1的输出值0作为其输出，也即输出0；选择器2在比较器1的输出值0的控制下选择其第1输入端的电平值0作为输出，选择器3在比较器2的输出值1的控制下选择其第2输入端的输入值0作为输出，最终寄存器2输出0，并维持。
在输入的串行数据RXD变成1后，这时候比较器1和比较器2的输出均为1，寄存器2的输出继续维持0，选择器1选择加法器2的输出作为比较器1、比较器2、加法器1和加法器2的反馈输入。如果此时的RXD信号是毛刺，并且小于255个系统时钟周期，则寄存器2的输出RealRXD不会改变，继续为0；而如果此时RXD信号是真正的高电平(也即数字信号“1”)，则其肯定不小于255个系统时钟周期(其对应比较器2的第2输入端的输入值等于第二阈值255)，这种情况下比较器2会输出0，导致选择器3选择其第1输入端的电平值1作为输出，并通过比较器2维持。本实施例中，比较器1为9bit比较器，比较器2为8bit比较器；第二阈值的大小跟串口通讯的波特率大小相关，因而实际应用中需要根据波特率的大小来设置第二阈值的大小。
由此可见，通过图1所示的串口抗干扰数字电路，可以滤除串口数据中的毛刺，并且只要毛刺信号脉宽小于第二阈值例如上述255，则接收到的串口数据总是正确的。
承上述，如图2所示，信号在受到干扰后，有可能在低电平(逻辑“0”电平)处出现一个高脉冲(例如图2中的干扰1)，或者在高电平(逻辑“1”电平)处出现低脉冲(例如图2中的干扰2)。在干扰1处，比较器2的值在干扰出现前已经为0，在遇到干扰1时，加法器2的值会从0开始往上加，但是只要干扰的脉宽小于比较器2设定的第二阈值，处理后的信号RealRXD在受到干扰1的时候仍为0。在干扰2处，同理，比较器1不进行跳转，处理后的信号RealRXD在受到干扰2的时候仍为1。
此外，请参见图3，其为采用图1所示串口抗干扰数字电路的接收卡与LED灯板的连接状态示意图。在图3中，用于驱动LED灯板进行显示的接收卡上的可编程逻辑器件的串口例如UART口通过图1中的串口抗干扰数字电路接收外部电路例如LED灯板的单片机(Microcomputer Unit，缩写为MCU)输入的串行数据RXD，从而可以提高接收卡与LED灯板之间串口通讯的稳定性；此处，可编程逻辑器件例如是FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)。另外，值得一提的是，前述串口抗干扰数字电路并不限于应用于LED显示驱动用接收卡，也可以应用于其他带有串口的电路结构。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种串口抗干扰数字电路，用于抑制串口通讯时的干扰；其特征在于，包括：第一比较器、第二比较器、第一加法器、第二加法器、第一选择器、第二选择器、第三选择器、第一寄存器以及第二寄存器；其中，
所述第一比较器的第一输入端接收第一阈值以及第二输入端连接所述第一寄存器的输出端；
所述第二比较器的第一输入端接收第二阈值以及第二输入端连接所述第一寄存器的所述输出端；
所述第一加法器的第一输入端连接所述第一比较器的输出端以及第二输入端连接所述第一寄存器的所述输出端；
所述第二加法器的第一输入端连接所述第二比较器的输出端以及第二输入端连接所述第一寄存器的所述输出端；
所述第一选择器的第一输入端连接所述第一加法器的输出端、第二输入端连接所述第二加法器的输出端、以及控制端用于接收输入的串行数据；
所述第一寄存器的输入端连接所述第一选择器的输出端且具有复位端；
所述第二选择器的第一输入端接收第一电平值、第二输入端连接所述第二寄存器的输出端、以及控制端连接所述第一比较器的所述输出端；
所述第三选择器的第一输入端接收第二电平值、第二输入端连接所述第二选择器的输出端、以及控制端连接所述第二比较器的所述输出端；以及
所述第二寄存器的输入端连接所述第三选择器的输出端以及所述第二寄存器的所述输出端作为结果输出端用于输出处理后的串行数据。
2.如权利要求1所述的串口抗干扰数字电路，其特征在于，所述第一阈值为0，所述第一电平值为0，且所述第二电平值为1。
3.如权利要求2所述的串口抗干扰数字电路，其特征在于，所述第二阈值为255，所述第一比较器为9bit比较器，所述第二比较器为8bit比较器。
4.一种LED显示驱动用接收卡，包括配置有串口的可编程逻辑器件；其特征在于，所述LED显示驱动用接收卡还包括如权利要求1至3任意一项所述的串口抗干扰数字电路，且所述串口抗干扰数字电路电连接所述可编程逻辑器件的所述串口以接收输入的串行数据并输出处理后的串行数据至所述可编程逻辑器件。
5.如权利要求4所述的LED显示驱动用接收卡，其特征在于，所述可编程逻辑器件为FPGA。
6.如权利要求4所述的LED显示驱动用接收卡，其特征在于，所述串口为UART口。
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