CN115424568A - 可编程行信号控制单元、芯片和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可编程行信号控制单元、芯片和控制方法，LED显示屏由行驱动芯片和列驱动芯片驱动；所述行信号控制单元用于产生控制信号以控制行驱动芯片；所述行信号控制单元包括：程序存储单元，用于保存可执行代码；配置寄存器单元，用于配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数；变量寄存器单元，用于保存所述可执行代码在执行过程中的变量；取指单元，从所述程序存储单元中读取指令；译码单元，识别所读取的指令的执行单元和参数；执行单元，执行解析后的指令。本发明成本低、兼容性好、编程难度低。

Description

可编程行信号控制单元、芯片和控制方法

技术领域

本发明涉及LED显示技术，具体涉及一种可编程行信号控制单元、芯片和控制方法。

背景技术

图1为现有技术中LED显示屏的一种实施结构示意图。如图1所示，LED显示屏由控制器(接收卡)和模组构成，模组包括LED灯珠、行驱动芯片、列驱动芯片。图2是现有技术中行驱动芯片和列驱动芯片控制LED灯珠的示意图。如图2所示，在模组上，行驱动芯片的输出端和列驱动芯片的输出端分别连接至LED灯珠的正负极，从而点亮LED显示屏。例如，控制器输出至模组的信号中，输出至列驱动芯片的信号包括，至少一组RGB信号、锁存信号、使能(或灰度时钟)信号、数据时钟信号；输出至行驱动芯片的信号包括5个行信号ABCDE。

在现有技术中，行驱动芯片有很多不同的种类。不同种类的驱动芯片的时序不同，数据输入输出引脚数量不同等，这对控制器兼容各种各样的行驱动芯片造成了困难。以下由各种行驱动芯片的不同来说明驱动芯片的种类繁多的现状。

图3是现有技术中第一类行驱动芯片的结构示意图。如图3所示，在这种行驱动芯片中，不包括138译码器，接收卡输出4个行信号ABCD，由行驱动芯片增强驱动能力。

图4是现有技术中第二类行驱动芯片的结构示意图。如图4所示，在这种行驱动芯片中，接收卡输出3个行信号ABC，通过138译码器之后变成8路行信号，再由行驱动芯片增强驱动能力。接收卡输出另外2个行信号DE作为138译码器的使能信号(138译码器有两个使能信号)。DE均为0时，第1个138译码器使能有效；D＝1并且E＝0时，第2个138译码器使能有效；D＝0并且E＝1时，第3个138译码器使能有效；D＝1并且E＝1时，第4个138译码器使能有效。所以接收卡输出5个行信号ABCDE，可以控制32路行信号。

图5是现有技术中第三类行驱动芯片的结构示意图。如图5所示，行驱动芯片和138译码器进行了整合构成了新的行驱动芯片。这种行驱芯片也有两个使能信号，原理和图4所示的类似，可以控制32路行驱动信号。

图6是现有技术中第四类行驱动芯片的结构示意图。如图6所示，多个行驱动芯片通过数据脚串联，可以支持任意行扫。这种行驱有很多种不同的时序，各个厂商做法不一，例如有，通过Data发送1个1，然后每个CLK使这个1位移1bit，从而选中其中一行；另外再有一个信号用于使能。

图7是现有技术中第五类行驱动芯片的结构示意图。如图7所示，这类行驱动芯片类似于74HC595，多个行驱动芯片通过数据脚串联，可以支持任意行扫。每次通过Data和CLK发送N bit数据，其中只包含1个1，其余为0，从而选中1行，锁存时新行信号生效。

以上举例说明了行驱动芯片种类繁多、驱动方式和原理各有区别的现状。本领域技术人员可以知道对于列驱动芯片或者其他用于控制LED驱动的装置中也存在这样的情况。由于LED显示屏对接收卡的性能要求非常高(包含了数据格式转换、伽马校正、色度亮度校正、刷屏算法等许多功能)，所以通用MCU无法用于接收卡。现有技术中的解决方案是用FPGA作为接收卡的主控芯片，针对不同驱动芯片，对FPGA进行硬件编程，从而兼容各种驱动。但是使用FPGA会导致成本很高。

发明内容

针对现有技术中驱动芯片种类繁多、控制器兼容困难，解决起来成本较高的不足，本发明公开了一种用可编程行信号控制单元、芯片和控制方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种可编程行信号控制单元，LED显示屏由行驱动芯片和列驱动芯片驱动；所述行信号控制单元用于产生控制信号以控制行驱动芯片；所述行信号控制单元包括：

程序存储单元，用于保存可执行代码；所述可执行代码是包括有计算、读写变量寄存器和/或控制所述行驱动芯片的工作信号和/或工作状态的信息的代码；所述可执行代码包括多组指令；

配置寄存器单元，用于配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数；所述行信号控制参数用于表征行驱动芯片的驱动方式；

变量寄存器单元，用于保存所述可执行代码在执行过程中的变量；

取指单元，从所述程序存储单元中读取指令；

译码单元，识别所读取的指令的执行单元和参数；

执行单元，执行解析后的指令。

其进一步的技术方案为，所述执行单元为指令集架构；所述指令集架构被设计为用于执行指令集中所包括的多条指令；所述指令集包括所有用于计算、读写变量寄存器和/或控制所述行驱动芯片的工作信号以及工作状态的信息。

其进一步的技术方案为，所述配置寄存器单元所配置的所述行信号控制参数包括连接行驱动芯片的数据输入输出端口、向行驱动芯片发出行驱动信号的时序信息。

其进一步的技术方案为，所读取的指令包括算数逻辑指令、跳转指令和/或控制指令；所述算数逻辑指令用于进行算数运算或者逻辑运算；所述控制指令用于配置所述行驱动芯片的数据输入输出端口。

一种可编程行信号控制芯片，包括芯片封装结构和位于封装结构内部的可编程行信号控制单元；所述可编程行信号控制单元如上任一项所述。

一种可编程行信号控制方法，LED显示屏由行驱动芯片驱动；所述行信号控制方法包括：

配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数，所述行信号控制参数用于表征行驱动芯片的驱动方式；

保存可执行代码；所述可执行代码是包括有计算、读写变量寄存器和/或控制所述行驱动芯片的工作信号和/或工作状态的信息的代码；所述可执行代码包括多组指令；

从所述程序存储单元中读取程序；

解析所读取的程序为执行单元可以识别和执行的指令；

执行经过解析后的指令。

本发明的有益效果如下：

本发明公开了一种可编程行信号控制单元、芯片和控制方法，用于控制LED显示屏的行驱动芯片。对于行信号控制单元来说，根据行驱动芯片的控制方法和控制信号，设计了完备的指令集和执行单元，以及针对于指令集的汇编器，可以通过汇编语言编程，兼容各种行驱动芯片。专用于LED显示屏的控制行驱动芯片的指令集架构性能极高，但是其成本远低于FPGA，编程难度也远低于FPGA，相对于现有技术有着显著的优越性。

行信号控制单元用于控制不同种类的行驱动芯片。针对不同的行驱动芯片，可以配置不同的参数寄存器，也可以编写不同的程序，所以可以兼容各种行驱动芯片。具体通过配置寄存器和汇编语言编程来实现。

综上，本发明的技术效果如下：

1、在相同制程和性能的情况下，本发明的成本只是使用FPGA的几分之一。

2、本发明具有可编程的特性，使得信号控制单元以及芯片在使用过程中具有巨大的灵活性，可以兼容各个型号、各个控制方法的行驱动芯片。

3、由于本发明重新设计了专门针对于行驱动芯片的执行单元，并配套于执行单元设计了专用的指令，指令内容精简、完备，结合汇编器，其编程难度远低于FPGA的verilog编程。

附图说明

图1为现有技术中LED显示屏的一种实施结构示意图。

图2是现有技术中行驱动芯片和列驱动芯片控制LED灯珠的示意图。

图3是现有技术中第一类行驱动芯片的结构示意图。

图4是现有技术中第二类行驱动芯片的结构示意图。

图5是现有技术中第三类行驱动芯片的结构示意图。

图6是现有技术中第四类行驱动芯片的结构示意图。

图7是现有技术中第五类行驱动芯片的结构示意图。

图8是本发明的行信号控制单元的一个实施例的组成部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

实施例1。

实施例1公开了一种可编程行信号控制单元。LED显示屏由行驱动芯片和列驱动芯片驱动。行信号控制单元用于产生一组控制信号以控制行驱动芯片。

图8是本发明的行信号控制单元的一个实施例的组成部分示意图。如图8所示，行信号控制单元包括：

程序存储单元，用于保存可执行代码。可执行代码是包括有计算、读写变量寄存器和/或控制行驱动芯片的工作信号和/或工作状态的代码。可执行代码包括多组指令。由于指令是专门针对于LED显示屏的行驱动芯片的，所有指令内容是简单、完备的。编程的时候所输入的代码是汇编语言，配合汇编器将所输入的汇编代码翻译为可执行代码存储入程序存储单元，所以实际的编程过程也是十分简单的。

配置寄存器单元，用于配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数。行信号控制参数用于表征行驱动芯片的驱动方式。配置寄存器单元所配置的行信号控制参数包括连接行驱动芯片的数据输入输出端口、向行驱动芯片发出行驱动信号的时序信息，也可以根据需要增加其他种类的行信号控制参数。

在具体的实施方式中，参数寄存器包括但不限于以下种类：

行扫数寄存器ROW_CNT，用于存储行扫数，行扫是LED显示屏特有的参数，由模组的电路决定，1行扫一般相当于显示的若干行。

n个行扫信号值寄存器ROW_DATA0～ROW_DATAn，每个行扫信号值寄存器对应1个行扫的行信号值。行扫信号值寄存器用于配置行信号输出的顺序。大部分情况下行信号应该是连续递增的，例如16行扫时ABCDE应该按顺序输出0～15。但也可以不按照这个顺序，例如输出的行数依次设置为0,4,8,12,1,5,9,13,2,6,10,14,3,7,11,15，这样LED显示屏的亮度会更均匀一些。

译码模式寄存器ROW_MODE，用于寄存表示状态参数，根据状态参数以判断发送行扫值寄存器的值时是否需要138译码功能。

行信号ABCDE各自用1个3bit值表示。

1端口配置寄存器LOAD1MAP，用于存储1个3bit值，从行信号ABCDE中选择1个作为1端口配置指令所对应的数据传输端口。

4端口配置寄存器LOAD4MAP，用于存储4个3bit值，从行信号ABCDE中选择4个作为4端口配置指令所对应的数据传输端口，也可以兼容少于4个端口的用法。

LOAD1MAP选择的端口用于发送行扫信号值，LOAD4MAP选择的端口用于发送使能、锁存、时钟等控制信号。

本领域技术人员可以根据行驱动芯片的种类和需要控制的行参数信号设置其他行参数寄存器。

变量寄存器单元，用于保存可执行代码在执行过程中需要用到的变量。可以包括需要循环的代码段落的循环次数和/或信号运算中的数字变量等。

取指单元，从程序存储单元所存储的可执行代码中读取指令。可执行代码中包括多组指令。例如可以有算数逻辑指令、跳转指令、读写变量寄存器指令和数据传输端口指定指令等，也可以根据本领域内的实际应用情况设定其他指令。

算数逻辑指令用于加减、位移、赋值等数学和逻辑运算。跳转指令用于跳转到另一条可执行代码。读写变量寄存器指令用于读写变量寄存器。数据传输端口指令具体可以根据需要对寄存器进行控制的情况设定，例如，可以设定如下数据传输端口指令：

1端口配置指令LD1ROW：在1端口配置寄存器LOAD1MAP指定的端口上，发送行扫信号值寄存器ROW_DATA里值的1bit，发送完一个行扫信号值寄存器ROW_DATA的所有bit后，自动切换为下一个行扫信号值寄存器ROW_DATA。

4端口配置指令LD4ROW：改变4端口配置寄存器LOAD4MAP指定的4个端口上的电平，也可以兼容少于4个端口的情况，其配置过程可以类比于对MCU配置端口上的电平。

5端口配置指令LD5ROW：根据行扫信号值寄存器ROW_DATA里的值改变5个端口上的电平，也可以兼容少于5个端口的情况。

LD1ROW在1个端口上串行发送行扫信号值，LD4ROW发送使能、锁存、时钟等控制信号，LD5ROW在5个端口上并行发送行扫信号值。例如：32行扫的屏的行扫信号值为0～31，用5bit表示。LD1ROW在1个端口上连续发送5bit，需要和LD4ROW控制的时钟信号配合。LD5ROW是在5个端口上同时发送5bit。

译码单元，解析取指单元所读取的指令以使得执行单元可以识别和执行。译码单元将取指单元所读取的指令继续拆分，拆分为指令编号和参数。指令编号指定执行指令的执行单元，参数指定该指令的参数。取指单元所读取的指令是以二进制码的形式存在的，二进制码的一部分是指令编号，不同编号的指令由不同执行单元执行，例如：加法器执行指令编号为二进制1101的指令。二进制码的另一部分是参数，例如：加法指令有两个参数，二进制0001表示寄存器1，二进制0010表示寄存器2。而二进制110100010010表示寄存器1和寄存器2相加，结果写入寄存器1。

执行单元，执行译码单元解析后的指令。

执行单元整体为指令集架构。指令集架构被设计为用于执行指令集中所包括的多条指令。指令是包括用于计算、读写变量寄存器和/或控制行驱动芯片的工作信号以及工作状态的信息的。也就是说，作为执行单元的指令集架构是专门用于实现指令集中所包括的指令的，是与指令集完整对应的。

实施例1中通过配置寄存器单元，结合可执行代码中所包括的指令，可以对参数寄存器进行不同的配置，以兼容行驱动芯片的各种不同的型号。

实施例2。

一种可编程行信号控制芯片，包括芯片封装结构和位于封装结构内部的可编程行信号控制单元；可编程行信号控制单元可以参考实施例1。可编程行信号控制芯片还可以包括其他用于实现功能的模块，例如电源转换模块等。

实施例3。

实施例3是可编程行信号控制方法。包括：

配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数；行信号控制参数用于表征行驱动芯片的驱动方式；行信号控制参数包括连接行驱动芯片的数据输入输出端口、向行驱动芯片发出行驱动信号的时序信息，也可以根据需要增加其他种类的行信号控制参数。

保存可执行代码；可执行代码是包括有计算、读写变量寄存器和/或控制行驱动芯片的工作信号和/或工作状态的信息的代码。

读写可执行代码在执行过程中的所需要的变量；

从可执行代码中读取指令；可执行代码中一般包括多组指令。例如可以有算数逻辑指令、跳转指令和设置数据传输端口电平指令等，也可以根据领域内的实际应用情况设定其他指令。

解析所读取的程序为执行单元可以识别和执行的指令。译码单元将取指单元所读取的指令继续拆分，拆分为指令编号和参数。指令编号指定执行指令的执行单元，参数指定该指令的参数。

执行经过解析后的指令，对行驱动芯片发出控制信号，行驱动芯片接收控制信号，并驱动LED显示屏显示内容。执行单元用于执行指令，作为执行单元的指令集架构是专门用于实现指令集中所包括的指令的，是与指令集完整对应的。

实施例3是基于实施例1～2的信号控制模块的具体控制方法。

实施例4。

实施例4是基于实施例3的控制方法，用于控制图3所示的现有技术中的第一类行驱动芯片。在执行控制方法所示的各个控制步骤的过程中，具体的，还包括以下内容：

在配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数的步骤中，进行如下配置：

译码模式寄存器ROW_MODE，配置为需要138译码功能。

依次将行扫信号值寄存器ROW_DATA0设置为0，将行扫信号值寄存器ROW_DATA1设置为1，行扫信号值寄存器ROW_DATAn设置为n。

在可执行代码中，反复调用5端口配置指令LD5ROW。

实施例5。

实施例5是基于实施例3的控制方法，用于控制图4和图5所示的现有技术中的第二类和第三类行驱动芯片。在执行控制方法所示的各个控制步骤的过程中，具体的，还包括以下内容：

在配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数的步骤中，进行如下配置：

译码模式寄存器ROW_MODE，配置为不需要138译码功能。

依次将行扫信号值寄存器ROW_DATA0设置为0，将行扫信号值寄存器ROW_DATA1设置为1，行扫信号值寄存器ROW_DATAn设置为n。

在可执行代码中，反复调用5端口配置指令LD5ROW。

实施例6。

实施例6是基于实施例3的控制方法，用于控制图6所示的现有技术中的第四类行驱动芯片。在执行控制方法所示的各个控制步骤的过程中，具体的，还包括：

4端口配置寄存器LOAD4MAP，配置为选择信号ABC作为4端口配置指令LD4ROW所控制的数据传输端口，用于传输DATA、CLK和EN信号。

在可执行代码中，反复调用4端口配置指令LD4ROW，控制行信号ABC输出任意波形。

实施例7。

实施例7是基于实施例3的控制方法，用于控制图7所示的现有技术中的第五类行驱动芯片。在执行控制方法所示的各个控制步骤的过程中，具体的，还包括以下内容：

在配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数的步骤中，进行如下配置：

译码模式寄存器ROW_MODE，配置为需要138译码功能。

依次将行扫信号值寄存器ROW_DATA0设置为0，将行扫信号值寄存器ROW_DATA1设置为1，行扫信号值寄存器ROW_DATAn设置为n。

1端口配置寄存器LOAD1MAP，配置为从行信号ABCDE中选择信号A作为1端口配置指令LD1ROW所控制的数据传输端口，用于传输Data。

4端口配置寄存器LOAD4MAP，配置为选择信号B和信号C作为4端口配置指令LD4ROW所控制的数据传输端口，用于传输CLK信号、锁存信号，需要的话还可以增加使能信号。

在可执行代码中：

使用4端口配置指令LD4ROW将CLK信号和锁存信号均置为0。

传输一个行信号值的过程，就是通过Data信号和CLK信号将行信号值的所有bit都发送到行驱动芯片。其中发送1个bit的过程，就是先使用1端口配置指令LD1ROW控制Data信号传输1bit数据，再使用4端口配置指令LD4ROW控制CLK信号传输1个时钟。

每传输完一个行信号值，均使用4端口配置指令LD4ROW将锁存信号设置为1，再使用4端口配置指令LD4ROW将锁存信号设置为0，行驱动芯片收到锁存信号的脉冲后就会改变其输出的行信号。直至传输完毕所有行的行信号值。

在实施例5～实施例7中，通过关键参数寄存器的配置以及可执行代码的关键信息，示出了使用本发明的行信号控制单元进行行信号控制的方法，可以兼容现有市面上全部的行驱动芯片，本领域技术人员可以根据本发明所公开的内容，结合现有技术中行驱动芯片的一般控制方法，知道本发明的控制方法中其他步骤的具体实现方法，不再赘述细节。

本领域的技术人员也可以根据本发明所公开的技术内容，知道本发明的技术方案对于实施例中没有列举的其他种类的行驱动芯片也是适用的，这是由于控制行驱动芯片的基本原理是一致的，只是控制的具体参数、寄存器的具体配置、信号调用的具体顺序等有所不同。

所以，本申请所公开的技术方案具有极大的兼容性。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种可编程行信号控制单元，其特征在于，LED显示屏由行驱动芯片和列驱动芯片驱动；所述行信号控制单元用于产生控制信号以控制行驱动芯片；所述行信号控制单元包括：

程序存储单元，用于保存可执行代码；所述可执行代码是包括有计算、读写变量寄存器和/或控制所述行驱动芯片的工作信号和/或工作状态的信息的代码；所述可执行代码包括多组指令；

配置寄存器单元，用于配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数；所述行信号控制参数用于表征行驱动芯片的驱动方式；

变量寄存器单元，用于保存所述可执行代码在执行过程中的变量；

取指单元，从所述程序存储单元中读取指令；

译码单元，识别所读取的指令的执行单元和参数；

执行单元，执行解析后的指令。

2.根据权利要求1所述的可编程行信号控制单元，其特征在于，所述执行单元为指令集架构；所述指令集架构被设计为用于执行指令集中所包括的多条指令；所述指令集包括所有用于计算、读写变量寄存器和/或控制所述行驱动芯片的工作信号以及工作状态的信息。

3.根据权利要求1所述的可编程行信号控制单元，其特征在于，所述配置寄存器单元所配置的所述行信号控制参数包括连接行驱动芯片的数据输入输出端口、向行驱动芯片发出行驱动信号的时序信息。

4.根据权利要求1所述的可编程行信号控制单元，其特征在于，所读取的指令包括算数逻辑指令、跳转指令和/或控制指令；所述算数逻辑指令用于进行算数运算或者逻辑运算；所述控制指令用于配置所述行驱动芯片的数据输入输出端口。

5.一种可编程行信号控制芯片，其特征在于，包括芯片封装结构和位于封装结构内部的可编程行信号控制单元；所述可编程行信号控制单元如权利要求1～4任一项所述。

6.一种可编程行信号控制方法，其特征在于，LED显示屏由行驱动芯片驱动；所述行信号控制方法包括：

配置参数寄存器中所存储的行信号控制参数，所述行信号控制参数用于表征行驱动芯片的驱动方式；

保存可执行代码；所述可执行代码是包括有计算、读写变量寄存器和/或控制所述行驱动芯片的工作信号和/或工作状态的信息的代码；所述可执行代码包括多组指令；

从所述程序存储单元中读取程序；

解析所读取的程序为执行单元可以识别和执行的指令；

执行经过解析后的指令。

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