CN114550644B - 一种基于灰度数据的恒流led驱动芯片自适应spwm算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法，属于LED显示领域。设定显示灰度数据位数N，优化等级K，当灰度数据被4整除或者被4整除余1/2/3时，确定优化等级K＝1或2，不同的优化等级K，对应不同的打散组数，以及每组至少包含的GCLK个数。该算法在OSPWM算法的基础上，综合考虑了低灰显示、刷新率、均匀打散等情况，在不改变整体显示效果，依据灰度数据对显示画面的刷新率、低灰显示优化统一考虑，实现了自适应分组打散，优化低灰显示，使画面更加柔和、细腻、清晰。

Description

一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法
技术领域
本发明涉及LED显示技术领域，特别涉及一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM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。目前对LED进行亮度控制大致有两种方法：一个是利用模拟电路进行调光，这种方法是线性改变流过LED的电流；二是数字调光，即利用PWM控制方法，使用开关电路来改变流过LED的驱动电流的占空比从而改变流过LED的电流的平均值。
灰度等级是衡量LED显示屏显示效果的一个重要指标，灰度等级越高，显示的效果越逼真。所谓灰度等级，就是指可以进行控制的灰度级等级的多少。市场上现有的LED大屏幕显示产品灰度等级一般在12bit以上，对显示效果要求更高的屏幕灰度等级可以达到16bit；若使用传统的PWM方法来产生如此高灰度等级的灰度控制信号，会存在当高比特数据为0时LED灯长时间处于熄灭状态，带来数据刷新率变低的缺陷，可能会给人眼带来闪烁感，从而影响LED屏幕显示的效果。SPWM正是为了弥补这种缺陷而产生的，然而当10bit的高位数据全部为0时，SPWM和传统的PWM方法产生的灰度等级控制信号几乎是完全一样的，并没有发挥出SPWM的优势。
图1是恒流LED驱动芯片的SPWM算法示意图。PWM调光技术通过改变PWM脉冲的占空比来调节LED灯的亮度。在SPWM算法中，一帧的显示时间被打散为若干组，在保持显示灰度值不变的情况下，将原本的PWM脉冲宽度均匀分配到打散的若干组中，即在保持占空比不变的同时增加了通道打开次数，从而提升了显示刷新率。
传统SPWM算法的弊端之一是低灰时易出现色块和麻点等问题，原因是PWM脉冲被打散后，单次的通道打开时间缩短，芯片的模拟通道来不及正确地打开关闭。为了解决这个问题，发展出了一些针对低灰显示问题的优化算法。如图2所示是一种低灰色阶优化算法。该算法增加了每个打散组内的最低GCLK宽度，以使模拟通道有充足时间正常打开关闭。但是，此类的低灰色阶优化算法是以牺牲低灰时的显示刷新率为代价来改善色彩表现，低灰时的显示效果依然受到影响。
因此需要一种新的LED驱动芯片算法，既能解决低灰色块、低灰麻点、低灰显示刷新率等问题，又能保证算法简单易行，资源占用少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法，以解决传统的PWM刷新率较低、灰度等级不高、低灰麻点、分组不合理、均匀打散实现困难的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法，包括：
步骤一：设定显示灰度数据位数N，优化等级K，N为小于16的正整数，K为小于N的非负数；
步骤二：当灰度数据被4整除或者被4整除余1时，确定优化等级K＝1，根据灰度数据和优化等级K，将整个显示周期，共计2N时钟周期，进行灰度数据对优化等级K相除取整，打散成相应的显示子周期，再将灰度数据平均分配到各个子周期中；
步骤三：当灰度数据被4整除余2或3时，确定优化等级K＝2，根据灰度数据和优化等级K，将整个显示周期，共计2N时钟周期，进行灰度数据对优化等级K相除取整，打散成相应的显示子周期，再将灰度数据平均分配到各个子周期中。
可选的，所述步骤一中，根据二进制灰度数据的位数N，将一帧的显示时间分为2NGCLK周期，根据灰度数据和优化等级K，PWM通道打开相应数量的GCLK周期。
可选的，所述步骤二和所述步骤三中，当灰度数据被4整除，或者被4整除余1/2/3时，确定优化等级K，不同的优化等级K每组至少包括2/4个GCLK周期。
可选的，所述步骤一～步骤三中，在不改变整体显示效果的情况下，依据灰度数据对显示画面的刷新率、低灰显示优化统一考虑，以实现适应分组打散，优化低灰显示。
在本发明提供的基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法中，具有以下有益效果：
(1)有效解决LED显示屏低灰麻点、低灰色块等问题；
(2)提升LED显示屏在显示低灰画面时的显示刷新率，提升视觉流畅度；
(3)实现灰度数据的自适应分组以及均匀打散的简单易行以及较低的资源占用。
附图说明
图1是恒流LED驱动芯片的SPWM算法示意图；
图2是恒流LED驱动芯片的低灰色阶优化算法示意图；
图3是本发明提供的一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片低灰色阶均匀打散示意图；
图4是本发明提供的一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片低灰色阶优化示意图；
图5是本发明提供的一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片低灰优化SPWM算法仿真图。
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基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM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。
图3和图4是本发明提供的一种恒流LED驱动芯片低灰色阶均匀打散示意图。根据本发明的算法，当灰度数据被4整除或者被4整除余1或2或3时，确定优化等级K＝1或2，根据不同的优化等级K，对应不同的打散组数，以及每组至少包含的GCLK个数。图5是本发明设计的一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片低灰优化SPWM算法仿真图。
本法明提供的基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法，对低灰时每个打散组可包含的最低GCLK周期数做了优化，并且可根据实际情况对分组和打散方式灵活调整；同时，相对于传统的低灰色阶优化算法，本发明的基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法可以在灰度值更小时就保持刷新率，从而改善了低灰显示效果。针对不同类型的灰度数据，采用不同的打散方式，将灰度数据均匀地分布在整个灰度控制信号中，提高了数据刷新率和视觉更新率，使LED显示屏显示的效果更好。
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 (2)

1.一种基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法，其特征在于，包括：
步骤一：设定显示灰度数据位数Ｎ，优化等级Ｋ，N为小于16的正整数，Ｋ为小于Ｎ的非负数；所述步骤一中，根据二进制灰度数据的位数N，将一帧的显示时间分为GCLK周期，根据灰度数据和优化等级K，PWM通道打开相应数量的GCLK周期；
步骤二：当灰度数据被4整除或者被4整除余1时，确定优化等级K=1，根据灰度数据和优化等级K，将整个显示周期，共计2N时钟周期，进行灰度数据对优化等级K相除取整，打散成相应的显示子周期，再将灰度数据平均分配到各个子周期中；
步骤三：当灰度数据被4整除余2或3时，确定优化等级K=2，根据灰度数据和优化等级K，将整个显示周期，共计2N时钟周期，进行灰度数据对优化等级K相除取整，打散成相应的显示子周期，再将灰度数据平均分配到各个子周期中；
所述步骤二和所述步骤三中，当灰度数据被4整除，或者被4整除余1/2/3时，确定优化等级Ｋ，不同的优化等级Ｋ每组包括2个GCLK周期或者4个GCLK周期。
2.如权利要求1所述的基于灰度数据的恒流LED驱动芯片自适应SPWM算法，其特征在于，所述步骤一~步骤三中，在不改变整体显示效果的情况下，依据灰度数据对显示画面的刷新率、低灰显示优化统一考虑，以实现适应分组打散，优化低灰显示。
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