CN114822385A - 一种led显示驱动芯片的写保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED显示驱动芯片的写保护电路，属于集成电路领域，包括地址生成逻辑、乒乓存储器、数据筛选逻辑和帧比较逻辑。地址生成逻辑根据读写使能生成读写的地址信息；乒乓存储器包括读存储器和写存储器，在一帧显示周期中分别作为显示数据的读取源和下一帧数据的接收器件；数据筛选逻辑的输入为待写的图像数据的地址信息和读存储器输出的图像数据，根据地址信息筛选读存储器输出的图像数据，输出筛选数据；帧比较逻辑比较外部输入的写数据和数据筛选逻辑给的筛选数据，判断前后显示的图像数据是否一样，输出使能信号，控制写存储器的写操作。本发明在显示静止画面时，减少芯片的写操作，节省存储器操作功耗。

Description

一种LED显示驱动芯片的写保护电路

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种LED显示驱动芯片的写保护电路。

背景技术

LED显示驱动芯片主要用于各种显示屏幕的显示控制，如LED显示屏、miniLED显示屏幕等等，是屏幕显示不可缺少的一部分。在各种显示驱动芯片之中，大多采用乒乓缓存的结构来存储和读取数据。在屏幕显示的时候，驱动芯片一方面往乒乓写存储器件中写入下一帧需要显示的数据，另一方面从乒乓读存储器件中读出当前需要显示的图像数据，根据数据进行处理，驱动屏幕显示。到下一帧的开头切换读写存储器件，不断重复，以此来实现显示帧与帧之间的无缝处理。

随着显示屏幕分辨率不断的提高，一帧图像中的图像数据不断增大。因此，在显示驱动芯片中，存储器的容量要求也不断提升。存储器不断变大的容量造成了内部控制、译码等电路的复杂性提高，最后造成读写功耗增大。而显示驱动芯片在屏幕显示过程之中对存储器件操作非常频繁，这让显示驱动的功耗挑战随着产品的更新不断艰巨。所以，希望显示驱动芯片中对存储器的读写进行优化，尽量减少显示过程中读写的功耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED显示驱动芯片的写保护电路，以解决目前LED显示过程中对存储器件操作频繁、导致读写功耗较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED显示驱动芯片的写保护电路，在驱动芯片运行时判断上下两帧的图像数据是否相等，若相等，在下一帧写同样数据时屏蔽存储器写操作，以节省存储器功耗；

所述LED显示驱动芯片的写保护电路包括：

地址生成逻辑，根据读写使能生成读写的地址信息；

乒乓存储器，包括读存储器和写存储器，在一帧显示周期中分别作为显示数据的读取源和下一帧数据的接收器件；在帧切换时，也同时切换读、写存储器，以保证帧与帧之间，数据流的连贯；

数据筛选逻辑，其输入为待写的图像数据的地址信息和读存储器输出的图像数据，根据地址信息筛选读存储器输出的图像数据，输出筛选数据作为一比较数据和写数据一起送入帧比较逻辑中；

帧比较逻辑，比较外部输入的写数据和所述数据筛选逻辑给的筛选数据，判断前后显示的图像数据是否一样，输出使能信号，控制所述写存储器的写操作。

在一种实施方式中，所述LED显示驱动芯片的写保护电路的数据输入顺序和驱动芯片的驱动方式相关：上位机负责向驱动芯片提供图像数据，若驱动芯片是行扫的，上位机传输数据的顺序必须是以列为顺序传输；反之，若驱动芯片是列扫的，上位机传输数据的顺序必须是以行为顺序传输。

在一种实施方式中，所述驱动芯片每扫描一行或列的图像数据，上位机向驱动芯片提供一个下一帧的数据；扫描信号由上位机提供，上位机每次在提供扫描信号之后，往驱动芯片之中传输一个图像数据。

在一种实施方式中，所述数据筛选逻辑在上位机每一次扫描时，根据写地址和读地址，从读存储器输出的图像数据中选出一个筛选数据；在一个显示周期中，选出的筛选数据代表当前显示帧的数据，而外部输入的写数据代表下一显示帧的数据；其中写数据和选出的筛选数据，两者在图像中的位置应该相同。

在一种实施方式中，所述LED显示驱动芯片的写保护电路比较筛选的图像数据和准备写的图像数据，筛选的图像像素数据相当于当前显示的像素点数据，而准备写的图像像素数据相当于下一帧的像素点数据；如果两者相同，说明像素点相同；当一连串的像素点相同，以至于一整帧的像素都相同，则认为当前帧和下一帧的图像数据相同；当此情况发生，写保护被触发，此时若下一帧像素点比较再相同，将不会再往乒乓存储器中写数据，节省写存储器功耗。

在一种实施方式中，所述LED显示驱动芯片的写保护电路基于LED驱动中常用的SPWM驱动架构；在SPWM架构中，将显示周期分成G个若干个子周期，一个子周期中灰度值为

的画面，在不同子周期中重复此过程，以达到大幅提升视觉刷新率的目的。

在一种实施方式中，若写入芯片的图像大小为M*N，芯片扫描一次读出N个数据，并且SPWM的打散子周期数为G，则要求G≥N。

在本发明提供的LED显示驱动芯片的写保护电路，通过在显示过程中，比较需要写入存储器的数据和存储器读出的数据，判断当前显示的是否为同一幅图像，判断肯定的情况下，不再对存储器进行写操作，从而节省了芯片运行中产生的写功耗。

本发明的有益效果在于：

(1)在显示静止画面时，可以减少芯片的写操作，节省存储器操作功耗；

(2)电路复杂度较低，易于实现；

(3)写保护也可以在局部画面不变的情况下被触发，可以进一步节省动态画面的功耗，在设计时可以根据具体要求折中选择。

附图说明

图1为本发明提供的一种LED显示驱动芯片的写保护电路结构图；

图2为芯片行扫时图像数据写入顺序；

图3为本发明中数据筛选逻辑的时序图；

图4为本发明中对整幅图像实施写保护一个实施例的时序图；

图5为写保护时序图；

图6为对局部画面实现写保护的一种实施示意图。

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显示驱动芯片的写保护电路作进一步详细说明。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。

本发明提供了一种LED显示驱动芯片的写保护电路，用于屏幕显示驱动中常用的SPWM架构。在SPWM架构中，将显示周期(如1/60秒)分成G个若干个子周期，一个子周期中灰度值为

的画面，在不同子周期中重复此过程，从而达到大幅提升视觉刷新率的目的。

如图1所示，本发明的LED显示驱动芯片的写保护电路包括地址生成逻辑、乒乓存储器(即读存储器和写存储器)、数据筛选逻辑和帧比较逻辑；

所述地址生成逻辑根据读写使能生成读写的地址信息；所述乒乓存储器包括读存储器和写存储器，在一帧显示周期中，所述读存储器作为显示数据的读取源，所述写存储器作为下一帧数据的接收器件；在帧切换的时候，也同时切换读、写存储器，以保证帧与帧之间数据流的连贯；所述数据筛选逻辑的输入为待写图像数据的地址信息(包括读地址和写地址)和读存储器的输出的图像数据，根据地址信息，对读存储器输出的图像数据进行筛选，得到筛选数据，该筛选数据作为一比较数据和外部输入的写数据一起送入帧比较逻辑之中；所述帧比较逻辑接收所述写数据和所述数据筛选逻辑给的筛选数据，进行比较，判断是否是前后显示的图像数据流是否一样，输出使能信号，控制写存储器的写操作。

所述LED显示驱动芯片的写保护电路的输入为上位机向驱动芯片传输一帧的图像数据和相关信号。对于一帧数据而言，上位机传输数据的顺序和驱动芯片的驱动方式有关：如果驱动芯片是行扫的，上位机传输数据的顺序必须是以列为顺序传输；反之，驱动芯片是列扫的，上位机传输数据的顺序必须是以行为顺序传输。如图2所示，LED是以行为单位不断扫描，则输入到驱动芯片的图像数据则以列的方向按顺序进行写入，列驱则反之。

驱动芯片驱动行/列的信号由上位机提供，上位机每次在提供扫描信号之后，往驱动芯片之中传输一个图像数据。该操作的目的在于构造一种时序，该时序能够保证在写数据的时候，数据筛选逻辑能够选到比较的读数据。

如图3所示，如果驱动芯片驱动M行，N列的灯板，这意味着输入驱动芯片的数据尺寸也为M*N的大小，如图3中一帧图像数据所示。需要注意的是，该图像数据并不是完整的一幅图像，而是由上位机分割后的一部分图像数据。完整的图像由多个灯板和驱动芯片拼接在一起形成的大屏幕显示出来。在芯片驱动过程中，基于SPWM的结构，在每个子周期的时候都读取存储器的数据。图中将每个子周期的时序分开给出。如果芯片驱动方式为行驱，在每个子周期中以行为单位进行数据读取，扫描信号由上位机给出，一个扫描信号读取一行数据。在上位机给出扫描信号后，同时向芯片输入下一帧的一个图像数据。图3中，在第一子周期的第一行，芯片内部要读取此时读存储器中的一行数据，为R(0)到R(MN-M+1)。其中，R对应着是从读存储器中读出的数据，而括号内的数据对应图中一帧图像数据的位置。在同一时期，芯片中写存储器写入的数据为W(0)，其中，W对应着向写存储器中写的数据，指代下一帧的数据。所述数据筛选逻辑从一系列的读出数据中，筛选出R(0)。如前所述，R(0)和W(0)对应的相同位置上的图像数据，只不过一个是当前显示，一个是下一帧的数据。两个数据被送到比较逻辑中进行比较。

一个子周期中，写入的数据量为M个，所以为了能够在当前显示周期中把下一帧的所有数据写完，必须保证子周期的个数G≥N。

在该过程中，所述数据筛选逻辑根据地址信息，从读出的一连续数据中，选出对应的图像数据，该选出的图像数据作为筛选数据送到帧比较逻辑中。需要注意的是，由于在图像显示过程之中，芯片本来就要从读存储器中读取数据，筛选的过程相当于复用了读取的图像数据，因此，该步并没有额外的增加显示过程中的读次数。

所述帧比较逻辑比较所述数据筛选逻辑筛选的图像数据(即筛选数据)和准备写的图像数据(即写数据)。在该时刻，筛选的图像数据相当于当前显示的像素点数据，而准备写的图像数据相当于下一帧的像素点数据。如果两者相同，说明像素点相同。当一连串的像素点相同，以至于一整帧的像素都相同，就可以认为当前帧和下一帧的图像数据相同。当此情况发生时，写保护被触发，这时如果下一帧像素点比较再相同，将不会再往乒乓存储器中写数据，节省写存储器功耗。在显示静态画面时，可以非常有效的节省功耗。

在该电路中多加入几个比较逻辑标志信号，写保护也可以在局部画面不变的情况下被触发，可以进一步节省动态画面的功耗。相对的，需要多消耗一些面积。

如图4是本发明在对整幅图像显示实施写保护时的时序图。该实施例中，芯片为行扫形式。假设输入的静止图像数据大小是8*10。在第一子周期显示时，数据筛选逻辑筛选行数据的方式，正如图3中一样。帧比较标志在帧信号之后拉高，随后在不断的比较中，如果出现筛选出的数据和写入数据不相等的情况，被拉低。而如果一直相等，则该高信号被保留，一直到下一帧信号来临。

当下一帧信号来时，写保护信号采集帧比较标志，若为1，写保护被拉高，在这一帧显示过程中，如果出现筛选出的数据和写入数据相等的情况，则不触发存储器写操作，因为此时写存储器中存储的值不需要更改。而若两个数据一旦不相等，写保护取消，同时帧比较标志也被拉低。

在写同一幅图像数据时，各个帧显示的情况如图5所示。A和B代表不同的图像数据，数字‘1’和‘2’代表乒乓存储器。在第3帧开始，写保护开启，节省写功耗。

如图6是本发明在对局部画面不变的情况下的实现写保护的一种实施例。为了方便说明，假设输入芯片的图像数据尺寸为3*3。在该实施例中，使用了3个不同的帧比较标志和写保护，分别对应图像的3列。在芯片行过程中，该3种不同的标志和写保护的逻辑和上述一样。在输入图像数据的列数据相同的时候，这些信号有效并触发写保护。如图6所示，每一帧的写图像数据和读图像数据的第一列数据都相同，所以帧比较标志1一直有效，而写保护1在第二帧开启，这代表着在写第一列数据的时候，因为数据相同，可以不对存储器进行写操作。而第二列数据在几帧中一直变化，导致写保护难以保持，所以写第二列数据的操作是避免不了的。第三列数据同理，在第一、二、三帧中，读写数据一样，所以帧比较标志3在前三帧一直有效，而写保护3在第二帧中有效，即在第二、三帧中不对存储器写第三列的数据，直到第四帧，列数据变化，写保护被取消。

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 (7)

1.一种LED显示驱动芯片的写保护电路，其特征在于，在驱动芯片运行时判断上下两帧的图像数据是否相等，若相等，在下一帧写同样数据时屏蔽存储器写操作，以节省存储器功耗；

所述LED显示驱动芯片的写保护电路包括：

地址生成逻辑，根据读写使能生成读写的地址信息；

乒乓存储器，包括读存储器和写存储器，在一帧显示周期中分别作为显示数据的读取源和下一帧数据的接收器件；在帧切换时，也同时切换读、写存储器，以保证帧与帧之间，数据流的连贯；

数据筛选逻辑，其输入为待写的图像数据的地址信息和读存储器输出的图像数据，根据地址信息筛选读存储器输出的图像数据，输出筛选数据作为一比较数据和写数据一起送入帧比较逻辑中；

帧比较逻辑，比较外部输入的写数据和所述数据筛选逻辑给的筛选数据，判断前后显示的图像数据是否一样，输出使能信号，控制所述写存储器的写操作。

2.如权利要求1所述的LED显示驱动芯片的写保护电路，其特征在于，所述LED显示驱动芯片的写保护电路的数据输入顺序和驱动芯片的驱动方式相关：上位机负责向驱动芯片提供图像数据，若驱动芯片是行扫的，上位机传输数据的顺序必须是以列为顺序传输；反之，若驱动芯片是列扫的，上位机传输数据的顺序必须是以行为顺序传输。

3.如权利要求2所述的LED显示驱动芯片的写保护电路，其特征在于，所述驱动芯片每扫描一行或列的图像数据，上位机向驱动芯片提供一个下一帧的数据；扫描信号由上位机提供，上位机每次在提供扫描信号之后，往驱动芯片之中传输一个图像数据。

4.如权利要求3所述的LED显示驱动芯片的写保护电路，其特征在于，所述数据筛选逻辑在上位机每一次扫描时，根据写地址和读地址，从读存储器输出的图像数据中选出一个筛选数据；在一个显示周期中，选出的筛选数据代表当前显示帧的数据，而外部输入的写数据代表下一显示帧的数据；其中写数据和选出的筛选数据，两者在图像中的位置应该相同。

5.如权利要求4所述的LED显示驱动芯片的写保护电路，其特征在于，所述LED显示驱动芯片的写保护电路比较筛选的图像数据和准备写的图像数据，筛选的图像像素数据相当于当前显示的像素点数据，而准备写的图像像素数据相当于下一帧的像素点数据；如果两者相同，说明像素点相同；当一连串的像素点相同，以至于一整帧的像素都相同，则认为当前帧和下一帧的图像数据相同；当此情况发生，写保护被触发，此时若下一帧像素点比较再相同，将不会再往乒乓存储器中写数据，节省写存储器功耗。

6.如权利要求5所述的LED显示驱动芯片的写保护电路，其特征在于，所述LED显示驱动芯片的写保护电路基于LED驱动中常用的SPWM驱动架构；在SPWM架构中，将显示周期分成G个若干个子周期，一个子周期中灰度值为

的画面，在不同子周期中重复此过程，以达到大幅提升视觉刷新率的目的。

7.如权利要求6所述的LED显示驱动芯片的写保护电路，其特征在于，若写入芯片的图像大小为M*N，芯片扫描一次读出N个数据，并且SPWM的打散子周期数为G，则要求G≥N。

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