CN113903287B

CN113903287B - 显示驱动板

Info

Publication number: CN113903287B
Application number: CN202111497215.5A
Authority: CN
Inventors: 徐立颖; 黄徐伟; 慈建平; 王有为; 高瑞晖
Original assignee: CETC 15 Research Institute
Current assignee: CETC 15 Research Institute
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2041-12-09
Also published as: CN113903287A

Abstract

本发明涉及一种显示驱动板，该显示驱动板至少包括处理模块，处理模块分别与模拟信号接口、数字信号接口和显示屏连接接口相连；其中，模拟信号接口用于输入不同分辨率的模拟信号信息；数字信号接口用于输入屏幕的分辨率、色深、刷新率分别对应的数字信号信息；处理模块用于对模拟信号信息和数字信号信息进行处理，得到显示屏驱动信号；显示屏连接接口用于根据显示屏驱动信号驱动显示屏进行显示，这样，可实现不同类型显示信号接入，实现了板卡的通用化设计，本发明实施例中显示驱动板是插卡式设计，大大提高了系统的可靠性和维修性。

Description

显示驱动板

技术领域

本发明涉及显示驱动技术领域，尤其涉及一种显示驱动板。

背景技术

现有技术中CN112004044A，CN201307396Y，CN210223511U，CN201017612Y专利文献中公开了显示屏的驱动板，显示屏的驱动板的接口是单一的，若输入数字信号，则需要匹配对应的数字驱动板，若输入模拟信号，则需要输入模拟驱动板，在使用的过程中需要来回进行切换，若需要同时接入数字信号和模拟信号时，则无法进行兼容，使用起来不太方便。

发明内容

本发明意在提供一种显示驱动板，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

第一个方面，本发明实施例提供一种显示驱动板，所述显示驱动板至少包括处理模块，所述处理模块分别与模拟信号接口、数字信号接口和显示屏连接接口相连；

其中，所述模拟信号接口用于输入不同分辨率的模拟信号信息；

所述数字信号接口用于输入屏幕的分辨率、色深、刷新率分别对应的数字信号信息；

所述处理模块用于对所述模拟信号信息和所述数字信号信息进行处理，得到显示屏驱动信号；

所述显示屏连接接口用于根据所述显示屏驱动信号驱动显示屏进行显示。

可选地，所述显示驱动板还包括显示参数调节接口，所述显示参数调节接口与外部按键设备相连，所述显示参数调节接口还通过防抖电路与所述处理模块相连，所述显示参数调节接口用于对所述显示屏的显示参数进行调节。可选地，所述显示参数调节接口至少包括6个按键信号，所述按键信号包括“自动”按键、“向左”按键、“向右”按键、“菜单”按键、“电源”按键和“切换”按键。可选地，

所述显示驱动板还包括显示模块，所述显示模块与所述处理模块相连，所述显示模块包括电源指示灯、模拟信号指示灯和数字信号指示灯。

可选地，所述显示驱动板还包括电源模块，所述电源模块用于为所述显示驱动板上的各个模块提供电源。

可选地，所述电源模块用于将交流220V电源转换成直流12V电源，还用于将直流12V电源通过直流-直流转换单元转换成直流5V电压，还用于通过低压差线性稳压器，将所述直流5V电压转换成其他模块所需要的电压值。

可选地，所述处理模块至少包括解码单元、处理单元和驱动单元，其中，所述解码单元用于将模拟信号信息或数字信号信息进行TMDS编码，得到TTL信号；所述处理单元用于根据所述TTL信号，执行视频对应的处理操作，得到处理结果；所述驱动单元用于根据所述处理结果驱动显示屏进行显示。

可选地，所述显示驱动板还包括驱动模块，所述驱动模块分别与所述驱动单元和显示屏相连。

可选地，所述显示驱动板还包括内存模块和闪存模块，所述内存模块和所述闪存模块分别与所述处理模块相连，所述内存模块用于存储视频数据，所述闪存模块用于存储启动程序。

可选地，所述显示驱动板还包括RS232接口，所述RS232接口与所述处理模块相连。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例提供的显示驱动板，该显示驱动板至少包括处理模块，处理模块分别与模拟信号接口、数字信号接口和显示屏连接接口相连；其中，模拟信号接口用于输入不同分辨率的模拟信号信息；数字信号接口用于输入屏幕的分辨率、色深、刷新率分别对应的数字信号信息；处理模块用于对模拟信号信息和数字信号信息进行处理，得到显示屏驱动信号；显示屏连接接口用于根据显示屏驱动信号驱动显示屏进行显示，这样，可实现不同类型显示信号接入，实现了板卡的通用化设计，本发明实施例中的显示驱动板是插卡式设计，大大提高了系统的可靠性和维修性。

附图说明

图1 为本发明实施例提供的显示驱动板的结构框图；

图2 为本发明实施例提供的又一显示驱动板原理框图；

图3 为本发明实施例提供的处理模块的内部逻辑框图；

图4 为本发明提供的显示驱动板的上电时序；

图5为本发明实施例提供的显示驱动板接收数字信号的逻辑框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，示出了本发明的一种显示驱动板实施例的结构示意图，该显示驱动板包括：

处理模块103，处理模块分别与模拟信号接口101、数字信号接口102和显示屏连接接口104相连；

其中，模拟信号接口101用于输入不同分辨率的模拟信号信息；

数字信号接口102用于输入屏幕的分辨率、色深、刷新率分别对应的数字信号信息；

处理模块103用于对模拟信号信息和数字信号信息进行处理，得到显示屏驱动信号；

显示屏连接接口104用于根据显示屏驱动信号驱动显示屏105进行显示。

其中，处理模块103 为FPGA芯片。

通过该显示驱动板可以接入模拟信号，也可以接入数字信号，这样，处理模块可以分别对模拟信号和/或数字信号进行处理，转换成LVDS信号，通过显示屏连接接口连接到显示屏，就可以在显示屏上根据需要显示模拟信号或数字信号。

如图2所示，图2 为本发明实施例提供的又一显示驱动板原理框图，本发明实施例提供一种以FPGA为核心，包含主流显示输入接口的显示驱动板，解决了传统显示驱动板无法在多个接口平台兼容使用的问题，同时进一步对显示接口进行归一化设计，采用了CPCIE（Compact PCI Express，高速串行计算机扩展总线标准）架构进行框架设计，既满足了支持1920X1200@60Hz高分辨率显示屏的要求，同时大大提高了装备的可靠性和可维修性。

本发明实施例中的显示驱动板是通过CPCIE板级连接的方式，将输入的DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)信号或VGA（Video Graphics Array，视频图形阵列）信号进行解析后，转换为LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号）信号，驱动液晶显示屏等显示模块进行显示，同时对外提供视频环出接口即VGA输出接口用于远端传输同屏显示。显示驱动板提供人机交互接口，方便用户通过OSD（on-screen display，）按键进行显示参数的调节。

显示驱动板包含五个功能模块设计：FPGA(Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列)编解码电路设计、DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)接口电路设计、VGA（Video Graphics Array，视频图形阵列）接口电路设计、LVDS（Low-VoltageDifferential Signaling，低电压差分信号）驱动电路设计和OSD（on-screen display，屏幕菜单式调节方式）按键功能设计。

可选地，显示驱动板还包括显示参数调节接口，显示参数调节接口与外部按键设备相连，显示参数调节接口还通过防抖电路与处理模块相连，显示参数调节接口用于对显示屏的显示参数进行调节。

其中，显示参数调节接口至少包括6个按键信号，按键信号包括“自动”按键、“向左”按键、“向右”按键、“菜单”按键、“电源”按键和“切换”按键。

可选地，显示驱动板还包括显示模块，显示模块与处理模块相连，显示模块包括电源指示灯、模拟信号指示灯和数字信号指示灯。

其中，电源指示灯、模拟信号指示灯和数字信号指示灯可以是led灯，可以设置成不同颜色的灯来表示不同的功能，电源指示灯为红色，模拟信号灯为绿色、数字信号指示灯为蓝色，在一些场景下也可以设置相同颜色的，若电源接通，则显示红色，若断开，则无显示，若有模拟信号输入或数字信号输入，则对应的灯显示绿色等。

也就是说，外部按键信号经过防抖电路后输入至FPGA的IO口，通过按键检测实现视频的切换以及菜单命令操作。显示驱动板对外提供6个OSD按键信号和3个指示灯，6个OSD按键信号主要是 “自动”、“向左”、“向右”、“菜单”、“电源”和“切换”6个按键，提供“DVI”、“VGA”和“加热”3个指示灯。

通过“自动”、“向左”、“向右”、“菜单”即可对显示驱动板的屏幕的亮度、对比度等参数进行配置。“电源”按键用于关闭显示驱动板的显示。“切换”按键用于显示驱动板信号源的切换，可以对输入的信号源DVI或VGA进行切换。由于任意时刻仅有一路输入信号转化为LVDS信号显示到液晶屏。因此“DVI”和“VGA”指示灯任意时刻只有一个点亮，“DVI”和“VGA”指示灯同时具备电源指示灯的功能。

可选地，显示驱动板还包括电源模块，电源模块用于为显示驱动板上的各个模块提供电源。

具体地，电源模块用于将交流220V电源转换成直流12V电源，还用于将直流12V电源通过直流-直流转换单元转换成直流5V电压，还用于通过低压差线性稳压器，将直流5V电压转换成其他模块所需要的电压值。

具体的，如图4所示，在显示器中，220VAC电源经滤波电路后连接到显示驱动板。220V交流电转换为直流电压12V后供给显示驱动板，显示驱动板的电源电路将+12V输入电压通过DC/DC转换为中间级5V电压，然后通过LDO（low dropout regulator，低压差线性稳压器）转换为各级电路所需要电压，例如+3.3V、+1.8V、+1.2V、+2.5V、+1.5V。

可选地，处理模块至少包括解码单元、处理单元和驱动单元，其中，解码单元用于将模拟信号信息或数字信号信息进行TMDS编码，得到TTL信号；处理单元用于根据TTL信号，执行视频对应的处理操作，得到处理结果；驱动单元用于根据处理结果驱动显示屏进行显示。

在显示驱动板上还包括UART串口，即RS232接口用于连接串口设备。

具体地，如图3所示，FPGA芯片为HWD4VSX55-10FF1148芯片。HWD4VSX55-10FF1148可编程逻辑单元数为55296门，最大可用I/O数为640个。

FPGA内部实现TMDS编解码模块、RGB转LVDS模块及UART通信接口模块。FPGA直接通过与外部器件相连，大大提升了系统集成度、极大程度上减轻了对FPGA IO管脚数量的要求，降低布局布线难度；不需专用的芯片实现相关接口转换，减少了国产化芯片选型压力，并有效降低成本；FPGA内部电路可重构，实现灵活、升级方便。

DVI输入电路会根据显示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，确定TMDS（TimeMinimized Differential Signal，最小化传输差分信号）的启用情况。DVI的单TMDS只提供24bit色深，当色深超过24bit时，并且系统已经确认显卡和显示器都支持双链路TMDS，此时系统会启动双TMDS链路，链路0（数据通道0～2）传输24bit信息，其它颜色信息由链路1（数据通道3～5）传输；当分辨率和刷新率要求超出单TMDS链路的传输能力时（单TMDS链路的最高像素传输频率为165MHz），系统会启动链路1。其中，链路0用来传输奇数像素信息，链路1用来传输偶数像素信息。

DVI输入电路工作原理如图5所示，DVI信号输入后，经过信号调理，进入TMDS编码电路，将DVI数据进行TMDS编码，转化为并行数据输出到FPGA作进一步的信号处理。显示驱动板的EDID（Extended display identification data，扩展显示器识别数据）信息存储于EEPROM（Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器）中，通过I2C接口与显卡进行数据交换。

VGA输入电路将各分辨率的VGA输入信号转换为TTL信号输入至FPGA电路进行分辨率识别处理以及缩放算法处理。VGA信号分辨率的识别通过I2C接口读取芯片输入行、场计数寄存器的值，确定输入分辨率，再通过I2C接口写入芯片对应分辨率的寄存器配置值，从而实现输入分辨率的自适应。

VGA接口电路包含VGA输入电路和VGA环出电路。

如图3所示，VGA输入电路：通过VGA转DVI芯片，将显示驱动板外部输入的模拟VGA信号转换为FPGA可处理的数字串行差分DVI信号。该电路的输入端为模拟VGA信号，输出端为数字TMDS+DDC信号。VGA接口电路将各分辨率的VGA输入信号转换为TTL信号，输入至FPGA电路进行分辨率识别处理以及缩放算法处理，分辨率的识别通过I2C接口读取芯片输入行、场计数寄存器的值，确定输入分辨率，然后再通过I2C接口写入芯片对应分辨率的寄存器配置值，从而实现输入分辨率的自适应。

VGA环出电路：与VGA转DVI芯片类似，由于目前市场上没有合适的VGA国产DAC芯片可供选择，因此，环出电路采用折中方案实现VGA信号的输出，即通过国产化的DVI转VGA芯片，将主控板内部FPGA输出的数字串行差分DVI信号转换为模拟VGA信号。该电路的输入端为数字TMDS信号，输出端为模拟VGA信号。该模拟VGA信号输出接口可以远程连接其他设备，经测试该电路输出的模拟VGA信号可达20米。

可选地，显示驱动板还包括驱动模块，驱动模块分别与驱动单元和显示屏相连。

如图3所示，在本发明实施例中采用LVDS转换芯片SM9A45，用来驱动液晶屏。SM9A45是高速的LVDS信号驱动器，该产品满足LVDS信号要求，可靠性高，应用于对低功耗、高数据传输率，抗干扰能力有着迫切需求的点对点通信场合。SM9A45可将低压的TTL/CMOS信号转换为标准LVDS信号。该驱动器通过输出端的终端电阻（典型为100欧姆）来提供一个匹配的差分输出，最多支持4路LVDS信号输出。两个使能端控制四个并行的驱动器的差分输出。

可选地，显示驱动板还包括内存模块和闪存模块，内存模块和闪存模块分别与处理模块相连，内存模块用于存储视频数据，闪存模块用于存储启动程序。

具体的，FPGA解析电路以及外围DDR2（Double DataRate）视频缓存电路、flash用来存储启动程序与数据，FPGA电路部分实现VGA与DVI接口信号的切换控制，菜单栏的叠加、视频分辨率的识别、自适应缩放以及对比度、亮度、自动等算法的实现。主控电路解析DVI或VGA信号后，驱动显示屏进行图形图像的显示。

可选地，显示驱动板还包括RS232接口，RS232接口与处理模块相连。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种显示驱动板，其特征在于，所述显示驱动板至少包括处理模块，所述处理模块为FPGA芯片，所述处理模块分别与模拟信号接口、数字信号接口和显示屏连接接口相连；

其中，所述模拟信号接口用于输入不同分辨率的模拟信号信息，具体为：VGA输入电路将各分辨率的VGA输入信号转换为TTL信号输入至FPGA芯片，以使FPGA芯片进行分辨率识别处理以及缩放算法处理；VGA信号分辨率的识别通过I2C接口读取FPGA芯片输入行、场计数寄存器的值，确定输入分辨率，再通过I2C接口写入FPGA芯片对应分辨率的寄存器配置值，实现输入分辨率的自适应；

所述数字信号接口用于输入屏幕的分辨率、色深、刷新率分别对应的数字信号信息，具体为DVI输入电路会根据显示要求，所述显示要求为屏幕的分辨率、色深、刷新率，确定最小化传输差分信号的启用情况；DVI的单最小化传输差分信号提供24bit色深，当色深超过24bit时，并且FPGA芯片已经确认显卡和显示器都支持双链路TMDS，FPGA芯片启动双TMDS链路，链路0传输24bit信息，其它颜色信息由链路1传输；当分辨率和刷新率要求超出单TMDS链路的传输能力时，FPGA芯片会启动链路1；其中，链路0用来传输奇数像素信息，链路1用来传输偶数像素信息；

所述处理模块用于对所述模拟信号信息和所述数字信号信息进行处理，得到显示屏驱动信号；通过DVI转VGA芯片，将FPGA芯片输出的数字串行差分DVI信号转换为模拟VGA信号；该DVI转VGA芯片的输入端为数字TMDS信号，输出端为模拟VGA信号；所述模拟VGA信号输出接口远程连接其他设备；FPGA芯片用于实现VGA与DVI接口信号的切换控制，菜单栏的叠加、视频分辨率的识别、自适应缩放以及对比度、亮度算法的实现；

2.根据权利要求1所述的显示驱动板，其特征在于，所述显示驱动板还包括显示参数调节接口，所述显示参数调节接口与外部按键设备相连，所述显示参数调节接口还通过防抖电路与所述处理模块相连，所述显示参数调节接口用于对所述显示屏的显示参数进行调节。

3.根据权利要求2所述的显示驱动板，其特征在于，所述显示参数调节接口至少包括6个按键信号，所述按键信号包括“自动”按键、“向左”按键、“向右”按键、“菜单”按键、“电源”按键和“切换”按键。

4.根据权利要求2所述的显示驱动板，其特征在于，所述显示驱动板还包括显示模块，所述显示模块与所述处理模块相连，所述显示模块包括电源指示灯、模拟信号指示灯和数字信号指示灯。

5.根据权利要求1所述的显示驱动板，其特征在于，所述显示驱动板还包括电源模块，所述电源模块用于为所述显示驱动板上的各个模块提供电源。

6.根据权利要求5所述的显示驱动板，其特征在于，所述电源模块用于将交流220V电源转换成直流12V电源，还用于将直流12V电源通过直流-直流转换单元转换成直流5V电压，还用于通过低压差线性稳压器，将所述直流5V电压转换成其他模块所需要的电压值。

7.根据权利要求1所述的显示驱动板，其特征在于，所述处理模块至少包括解码单元、处理单元和驱动单元，其中，所述解码单元用于将模拟信号信息或数字信号信息进行TMDS编码，得到TTL信号；所述处理单元用于根据所述TTL信号，执行视频对应的处理操作，得到处理结果；所述驱动单元用于根据所述处理结果驱动显示屏进行显示。

8.根据权利要求7所述的显示驱动板，其特征在于，所述显示驱动板还包括驱动模块，所述驱动模块分别与所述驱动单元和显示屏相连。

9.根据权利要求2所述的显示驱动板，其特征在于，所述显示驱动板还包括内存模块和闪存模块，所述内存模块和所述闪存模块分别与所述处理模块相连，所述内存模块用于存储视频数据，所述闪存模块用于存储启动程序。

10.根据权利要求2所述的显示驱动板，其特征在于，所述显示驱动板还包括RS232接口，所述RS232接口与所述处理模块相连。