CN113873717A - 一种电源载波控制led灯串的数据控制协议 - Google Patents

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Abstract

一种电源载波控制LED灯串的数据控制协议，控制码是由电源线以方波电平的脉冲宽度定义所有协议码，所有协议码都是由数字逻辑的“0”和“1”所组成，其特征在于地址码的组成方法是量测高电平脉冲宽度与低电平脉冲宽度，不管是高电平脉冲宽度还是低电平脉冲宽度，只要符合数字‘0”或“1”的脉宽时间，均属有效数据。本发明是对现有逻辑码定义的改进，可以显着整体提升信号传输的速率，明显增加更稳定的信号传输距离。相对于现有技术的低电平脉冲宽度量测，信号传输提速一倍，在相同数据传输时间内可以减少一半的开关次数。不仅信号不易被导线噪声或寄生电感影响，而且显着减少信号失真，可以传送更多的灯体，明显减少开关所造成的电磁干扰。

Description

一种电源载波控制LED灯串的数据控制协议
技术领域
本发明涉及控制码协议领域，特别是涉及一种电源载波控制LED灯串的数据控制协议。
背景技术
控制协议(protocol)是电源载波(Power Line Carry signal)控制LED灯串图案变化的数据(Data Formay)定义格式，用于配合灯珠的驱动芯片的解码线路识别数据代表的意义，并决定LED灯串中的灯珠呈现的颜色。现有的电源载波控制LED灯串的控制码，是由电源线以方波低电平的脉冲宽度定义所有协议码，所有协议码都是由数字逻辑的“0”和“1”所组成，用于传递控制信号。低电平可以保证驱动芯片不会因断电而重启，而高电平可以保证输出的功率。“0”和“1”的定义方式决定了信号的格式和数据传输的速度。目前在电源载波常用的数据组合格式通常前几位(bits)是地址码。一般可以由8位(bits)代表256个地址，或是9位(bits)代表512个地址，可以根据实际需要选定地址码位数。地址码后面接的一般是红(Red)-绿(Green)-蓝(Blue)的灰度(Dimming)码。例如通用的8位(bits)的单原色灰度码依据对色彩精度的要求有0～255共256个相应的单原色256级灰度选择。现有技术的地址码组成方法有一种是利用量测低电平脉冲宽度或者高电平脉冲宽度，一般定义“0”码的低电平脉冲宽度为A，则“1”码的低电平脉冲宽度为2A，例如“0”码是3μs，则“1”码就是6μs。这种方法为了维持灯光不会造成暗光的时间过长，而表现出闪动异常，一般使用上都会预留和低电平脉冲宽度相同的高电平脉冲宽度，以保证输出稳定，例如一个3μs“0”和6μs“1”组成的信号的地址码，需要传输时间长度为3μs+3μs+6μs+6μs＝18μs，金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，缩略词MOS)管的开关次数为两次，这种地址码组成方法的高电平脉冲宽度与数字信号无关，只有单纯传输电力的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种电源载波控制LED灯串的数据控制协议。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种电源载波控制LED灯串的数据控制协议，控制码是由电源线以方波电平的脉冲宽度定义所有协议码，所有协议码都是由数字逻辑的“0”和“1”所组成，用于传递控制信号，低电平用于保证驱动芯片不会因断电而重启，高电平用于保证输出的功率，“0”和“1”的定义方式决定信号的格式和数据传输的速度。
这种电源载波控制LED灯串的数据控制协议的特点是：
地址码的组成方法是量测高电平脉冲宽度与低电平脉冲宽度，不管是高电平脉冲宽度还是低电平脉冲宽度，只要符合数字‘0”或“1”的脉寛时间，均属有效数据，即高电平脉冲宽度与数字信号相关，功能不仅仅是传输电力，可以显着整体提升信号传输的速率，明显增加更稳定的信号传输距离。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述量测高电平脉冲宽度与低电平脉冲宽度，包括量测每个方波的上升沿和下降沿的时间，“0”码的包括波形上升沿和下降沿的时间为A，则定义“1”码的包括波形上升沿和下降沿的时间为2A。例如包括波形上升和下降沿的时间的“0”码为3μs，则定义“1”码的包括波形上升沿和下降沿的时间为6μs。
本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。
所述方波是由单片机以及金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，缩略词MOS)管输出的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation为PWM)方波。
本发明与现有技术相比的有益效果：
本发明的电源载波控制LED灯串的数据控制协议，是对现有的逻辑码定义的改进，可以显着整体提升信号传输速率，明显增加更稳定的信号传输距离。相对于现有技术的低电平脉冲宽度量测，信号传输提速一倍，在相同数据传输时间内可以减少一半的开关次数。不仅信号不易被导线噪声或寄生电感影响，而且显着减少信号失真，可以传送更多的灯体，明显减少开关所造成的电磁干扰(Electromagnetic Interference，缩略词EMI)。
附图说明
图1是现有技术为量测低电平脉冲宽度的PWM方波时序图；
图2是本发明实施例的PWM方波时序图。
图1、图2中的字符意义如下：
Vdd是高电平5V；
GND是对地0V；
T0是数字信号“0”的脉宽时间，定义为3μs；
T1是数字信号“1”的脉宽时间，定义为6μs；
Tstop是信号结束的脉宽时间，定义为12μs；
T0H是数字信号“0”的高电平脉宽时间，与T0相同，定义为3μs；
T1H是数字信号“1”的高电平脉宽时间，与T1相同，定义为6μs；
TstopH是数字信号“停止”的高电平脉宽时间，与Tstop相同，定义为12μs；
T0L是数字信号“0”的低电平脉宽时间，与T0相同，定义为3μs；
T1L是数字信号“1”的低电平脉宽时间，与T1相同，定义为6μs；
TstopL是数字信号“停止”的低电平脉宽时间，与Tstop相同，定义为12μs。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例：
一种载波控制LED灯串的数据控制协议，选择一个8位(bits)的地址码(01101001)进行说明。
如图1所示的现有技术为量测低电平脉冲宽度的PWM方波时序图，为了维持高电平信号时的电源正常运作，设定高电平脉冲宽度与低电平脉冲宽度相同，这样传输一个8位(bits)的地址码(01101001)所需的时间如下：
3+3+6+6+6+6+3+3+6+6+3+3+3+3+6+6＝72μs。
如图2所示的本发明实施例的PWM方波时序图，不管是高电平脉冲宽度还是低电平脉冲宽度，只要符合数字‘0”或“1”的脉宽时间，均属有效数据，即高电平脉冲宽度与数字信号相关，这样传输一个8位(bits)的地址码(01101001)所需的时间如下：
3+6+6+3+6+3+3+6＝36μs。
本实施例相对于现有技术的低电平脉冲宽度量测，数据传输提速一倍，在相同数据传输时间内开关次数可以减少一半。不仅信号不易被导线噪声或寄生电感影响，而且显着减少信号失真，可以传送更多的灯体，明显减少开关所造成的EMI。
本实施例表明本发明的电源载波控制LED灯串的数据控制协议，是对现有的逻辑码定义的进一步改进，可以显着整体提升信号传输的速率，明显增加更稳定的信号传输距离。
以上内容是结合具体的/优选的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通，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 (3)

1.一种电源载波控制LED灯串的数据控制协议，控制码是由电源线以方波电平的脉冲宽度定义所有协议码，所有协议码都是由数字逻辑的“0”和“1”所组成，用于传递控制信号，“0”和“1”的定义方式决定信号的格式和数据传输的速度，其特征在于：
地址码的组成方法是量测高电平脉冲宽度与低电平脉冲宽度，不管是高电平脉冲宽度还是低电平脉冲宽度，只要符合数字‘0”或“1”的脉宽时间，均属有效数据。
2.如权利要求1所述的电源载波控制LED灯串的数据控制协议，其特征在于：
所述量测高电平脉冲宽度与低电平脉冲宽度，包括量测每个方波的上升沿和下降沿的时间，“0”码的包括波形上升沿和下降沿的时间为A，则定义“1”码的包括波形上升沿和下降沿的时间为2A。
3.如权利要求1所述的电源载波控制LED灯串的数据控制协议，其特征在于：
所述方波是由单片机以及金属-氧化物-半导体管输出的脉冲宽度调制方波。
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