CN111653235A - 一种led驱动芯片显示控制分布式pwm算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，属于LED显示技术领域。设定显示灰度二进制数据位数N，刷新倍数M，其中N为正整数，M为小于N的非负整数；根据刷新倍数M，将整个显示周期打散为2M段子周期，每段子周期包含2K个时钟周期，其中K＝N–M；根据刷新倍数M，将灰度数据划分为M位高阶数据和K位低阶数据；根据灰度数据的大小，将高阶数据平均分配到2M段子周期中；根据灰度数据的大小，将低阶数据打散分配在2M段子周期中；合并高位数据和低位数据，生成分布式PWM打散数据。本发明在传统PWM显示算法基础上，通过分布式PWM算法将显示周期打散，在不改变总灰度的前提下，提高了整体的刷新率；对分布式PWM算法进行补充设计，有效解决了低灰色块。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示技术领域，特别涉及一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法。
背景技术
LED全彩显示屏是20世纪90年代在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它结合了现代高新技术，具有低功耗、使用寿命长、环保、色彩鲜艳、可视范围广等一系列优势。传统的大屏LED显示系统遇到了诸多的问题，如刷新频率低、有残影、显示不均匀等。在实际应用中，需要对LED驱动器提出更高的要求，不仅希望LED驱动器能够支持对光亮度的调节，同时希望能够满足高画质影像的要求，精确地再现全动态视频所需的全色谱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，以解决目前在低灰情况下的显示色块的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，包括：
步骤1：设定显示灰度二进制数据的位数N，刷新倍数M，其中N为正整数，M为小于N的非负整数；
步骤2：根据刷新倍数M，将整个显示周期打散为2M段子周期，每段子周期包含2K个时钟周期，其中K＝N–M；
步骤3：根据刷新倍数M，将显示灰度二进制数据划分为M位高阶数据和K位低阶数据；
步骤4：根据灰度数据的大小，将高阶数据平均分配到2M段子周期中；
步骤5：根据灰度数据的大小，将低阶数据打散分配在2M段子周期中；
步骤6：合并高位数据和低位数据，生成分布式PWM打散数据。
可选的，所述步骤1中，设定的N位二进制灰度数据DN-1DN-2...D1D0，由外部输入至驱动芯片中，范围为0～2N-1，其中N为正整数。
可选的，所述步骤2中，对于整个显示周期，每个打散子周期的时钟总周期数为2M，打散的子周期个数2K；
定义一个M位计数器CNT1用于计数每个子周期的时钟周期数，和一个K位计数器CNT2用于计数打散的子周期的个数，CNT1在每个时钟上升沿加1，CNT1和CNT2满足当CNT1溢出时CNT2自动累加。
可选的，所述步骤4中，高阶数据位数与打散子周期的时钟总周期数相等，即PWM脉冲输出为高的周期数与高阶数据大小相等。
可选的，所述步骤5中，低阶数据位数与打散子周期的总个数相等，将每个子周期的第0个时钟位作为低阶数据位，将低阶数据大小平均分配至2M段子周期中。
可选的，当输入灰度数据小于2N-6时，不再将输入数据分为高位和低位数据，仍然使用K位计数器CNT2对输入数据进行均匀打散，但每组中输出不大于四个PWM位，以减少通道打开/关断次数。
在本发明中提供了一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，设定显示灰度二进制数据的位数N，刷新倍数M，其中N为正整数，M为小于N的非负整数；根据刷新倍数M，将整个显示周期打散为2M段子周期，每段子周期包含2K个时钟周期，其中K＝N–M；根据刷新倍数M，将灰度数据划分为M位高阶数据和K位低阶数据；根据灰度数据的大小，将高阶数据平均分配到2M段子周期中；根据灰度数据的大小，将低阶数据打散分配在2M段子周期中；合并高位数据和低位数据，生成分布式PWM打散数据。
本发明具有以下有益效果：
(1)在传统的PWM显示算法基础之上，通过分布式PWM算法将显示周期打散，在不改变总灰度的前提下，提高了整体的刷新率；
(2)针对低灰色块的问题，对分布式PWM算法进行补充设计，有效地解决了低灰色块。
附图说明
图1是本发明提供的LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法流程示意图；
图2是打散周期组成图；
图3是单个子周期的低阶数据和高阶数据关系图；
图4是传统PWM调光算法实现图；
图5是低灰未优化下的低灰显示图；
图6是低灰优化后的低灰显示图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，其流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤S11：设定显示灰度二进制数据的位数N，刷新倍数M，其中N为正整数，M为小于N的非负整数；
设定的N位二进制灰度数据DN-1DN-2...D1D0，由外部输入至驱动芯片中，范围为0～2N-1，其中N为正整数；刷新倍数M为相比于传统位权制PWM算法，刷新率提高的倍数，M为小于N的非负整数。
步骤S12：根据刷新倍数M，将整个显示周期打散为2M段子周期，每段子周期包含2K个时钟周期，其中K＝N–M；
对于整个显示周期，每个打散子周期的时钟总周期数为2M，打散的子周期个数2K；定义一个M位计数器CNT1用于计数每个子周期的时钟周期数，和一个K位计数器CNT2用于计数打散的子周期的个数，CNT1在每个时钟上升沿加1，CNT1和CNT2满足当CNT1溢出时CNT2自动累加。
步骤S13：根据刷新倍数M，将显示灰度二进制数据划分为M位高阶数据和K位低阶数据；
步骤S14：根据灰度数据的大小，将高阶数据平均分配到2M段子周期中；
高阶数据位数与打散子周期的时钟总周期数相等，即PWM脉冲输出为高的周期数与高阶数据大小相等。
步骤S15：根据灰度数据的大小，将低阶数据打散分配在2M段子周期中；
低阶数据位数与打散子周期的总个数相等，将每个子周期的第0个时钟位作为低阶数据位，将低阶数据大小平均分配至2M段子周期中。
步骤S16：合并高位数据和低位数据，生成分布式PWM打散数据；
当输入灰度数据小于2N-6时，不再将输入数据分为高位和低位数据，仍然使用K位计数器CNT2对输入数据进行均匀打散，但每组中输出不大于四个PWM位，以减少通道打开/关断次数。
如图2所示，此处以显示灰度二进制数据位数N＝16，刷新倍数M＝8为例，设总周期为T，时长为216＝65536个时钟周期t，根据刷新倍率M＝8将整个显示周期打散为28＝256段，每段即为216-8＝256个时钟周期t，每个子周期的第0个时钟位作为低阶数据位，之后的255个时钟位作为高阶数据位，高阶数据为M＝8位，即28＝256，其范围为28-1即0～255，与每个子周期中的255个时钟位相等。低阶数据为K＝16-8＝8位，即28＝256，其范围为28-1即0～255，每个子周期中有一位低阶数据位，一共256个子周期，与低阶数据范围相等。图3为单个子周期的低阶数据和高阶数据关系图，其中第0个时钟位作为低阶数据位，之后的255个时钟作为高阶时钟位。
图4为传统PWM调光算法实现图，整个显示周期被分成m段，m位灰度数据每一位所占的时间长短按照位权大小比例分配。在传统PWM调光算法中，每位灰度数据在一个时间段内集中显示；位数越高，其对应的显示时间段越长，导致PWM输出在一个时间段内一直为高电平或低电平，使整体表现得不均匀，造成色彩表现不柔和，并产生闪烁感。随着m值变大，会导致更长时间的高低电平，这种缺点会表现得更明显。图5为未优化下的灰度1到10输出组数位置，以输入数据N＝16，刷新倍数M＝5倍为例，根据刷新倍率将总时间周期打散为25＝32段，在灰度为1时，在第零个子周期内低阶数据位输出为高，在灰度为2时，按照均匀分布原则：在第零个和第16个子周期内低阶数据位输出为高。
图6为优化后的灰度1到10输出组数位置，优化后每个子周期不再分为低阶数据位和高阶数据位，以输入数据N＝16，刷新倍数M＝5倍为例，根据刷新倍率将总时间周期打散为25＝32段(17至31段在图中未标出)。在灰度为1时，在第零个子周期内输出一个时间单位长度信号，在灰度为2时，在第零个子周期内输出两个时间单位长度信号，直至在灰度为5时，在第零个子周期内输出四个时间单位长度信号后，在第16个子周期内输出一个时间单位长度信号，相比未优化的情况，通道打开/关断次数大幅减少。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (6)
1.一种LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，其特征在于，包括：
步骤1：设定显示灰度二进制数据的位数N，刷新倍数M，其中N为正整数，M为小于N的非负整数；
步骤2：根据刷新倍数M，将整个显示周期打散为2M段子周期，每段子周期包含2K个时钟周期，其中K＝N–M；
步骤3：根据刷新倍数M，将显示灰度二进制数据划分为M位高阶数据和K位低阶数据；
步骤4：根据灰度数据的大小，将高阶数据平均分配到2M段子周期中；
步骤5：根据灰度数据的大小，将低阶数据打散分配在2M段子周期中；
步骤6：合并高位数据和低位数据，生成分布式PWM打散数据。
2.如权利要求1所述的LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，其特征在于，所述步骤1中，设定的N位二进制灰度数据DN-1DN-2...D1D0，由外部输入至驱动芯片中，范围为0～2N-1，其中N为正整数。
3.如权利要求1所述的LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，其特征在于，所述步骤2中，对于整个显示周期，每个打散子周期的时钟总周期数为2M，打散的子周期个数2K；
定义一个M位计数器CNT1用于计数每个子周期的时钟周期数，和一个K位计数器CNT2用于计数打散的子周期的个数，CNT1在每个时钟上升沿加1，CNT1和CNT2满足当CNT1溢出时CNT2自动累加。
4.如权利要求1所述的LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，其特征在于，所述步骤4中，高阶数据位数与打散子周期的时钟总周期数相等，即PWM脉冲输出为高的周期数与高阶数据大小相等。
5.如权利要求1所述的LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，其特征在于，所述步骤5中，低阶数据位数与打散子周期的总个数相等，将每个子周期的第0个时钟位作为低阶数据位，将低阶数据大小平均分配至2M段子周期中。
6.如权利要求1所述的LED驱动芯片显示控制分布式PWM算法，其特征在于，当输入灰度数据小于2N-6时，不再将输入数据分为高位和低位数据，仍然使用K位计数器CNT2对输入数据进行均匀打散，但每组中输出不大于四个PWM位，以减少通道打开/关断次数。
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