CN116153241B - 一种led显示驱动芯片分段式pwm控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法。本发明采用分段式PWM控制方法，对灰度数据生成的PWM波形重新设置，在不增加时钟频率和牺牲功耗的前提下，提供了更高更有效的PWM频率效果；在传统的PWM显示算法基础之上，通过分段式PWM算法将显示周期分段，在不改变总灰度的前提下，提高了整体的刷新率；针对传统LED驱动PWM算法在导致显示麻点，色彩显示不均等问题，优化了PWM算法，有效地改善了显示效果。

Description

一种LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法

技术领域

本发明涉及LED显示技术，具体涉及一种LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法。

背景技术

随着科学技术发展的日新月异，市场对LED显示图像质量的要求也越来越高，清晰、细腻的显示画面成为大众的追求。随着LED显示屏的广泛应用，LED显示技术得到巨大的发展，而其中显示驱动技术更为其中的关键技术。LED显示产品作为LED驱动芯片、材料、封装、工艺等诸多技术领域高度集成的新型产品，也是未来显示屏市场的发展方向，更需要行业对各个产业链环节的整合和创新，如此才能促进产业化水平的提升。传统的大屏LED显示系统遇到了诸多的问题，如存在刷新率较低、灰度等级不高、显示效果不理想等问题，无法满足显示屏对画面清晰、细腻的要求。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法。

驱动芯片连接至LED显示屏驱动LED显示屏成像；驱动芯片包括：外接设备端口、PWM(脉冲宽度调制)信号产生模块和输出端口；外接设备端口连接至PWM信号产生模块，PWM信号产生模块连接至输出端口。

本发明的LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法，包括以下步骤：

1)显示灰度数据n通过外接设备端口传输至驱动芯片，显示灰度数据为二进制，位数为N；对应的输出的电流脉冲总的显示周期包括2^N个GCLK(灰度时钟的最小时钟周期)，刷新倍数为2^M，其中，每一单位比特代表一个GCLK的脉冲宽度，N和M均为非负整数，M<N；

2)显示灰度数据传输至PWM信号产生模块，PWM信号产生模块将2^N个GCLK分为2^M段子周期，每段子周期包含2^D个GCLK，其中D为非负整数，D＝N-M；

3)将二进制的显示灰度数据n转换成十进制，然后除以2^M，得到商和余数，2^M×K为剩余灰度值，余数R作为灰度值，其中，K和R为非负整数；

4)将灰度值转换为二进制，将二进制的灰度值中的每一个单位比特所代表的一个GCLK的脉冲宽度，从第0个子周期开始，连续分配到各个子周期中；将剩余灰度值连续均匀分配到2^M段子周期中，其中，R个子周期有(K+1)个单位比特所代表的脉冲宽度，其余子周期有K个单位比特代表的脉冲宽度；

5)将被分配到各个子周期上的灰度数据合并，合成整个灰度数据，PWM信号产生模块将分段并整合后的灰度数据转换为电流脉冲，生成分段式PWM电流脉冲信号，传输至输出端口；

6)输出端口输出分段式PWM电流脉冲信号，驱动LED显示屏。

其中，在步骤1)中，设定的N位二进制的显示灰度数据为D_N-1D_N-2…D₁D₀，由外部通过输入端口输入至驱动芯片中，其范围为[2^N-1:0]，其中N为≥1的正整数。

在步骤2)中，对于整个显示周期，子周期个数为2^M，每个子周期的GCLK个数为2^D。通过一个M位的第一计数器CNT1计数子周期的个数，一个D位的第二计数器CNT2计数每段子周期的GCLK个数，D位的第二计数器器CNT2优先计数，在每个时钟上升沿加1，当D位的第二计数器CNT2溢出时，M位的第一计数器CNT1自动累加。

在步骤4)中，不同的子周期间隔相等。通过分段式PWM控制方法，将N位二进制的显示灰度数据重新分配，即：灰度值从第0个子周期连续分配到各个子周期中，将剩余灰度值连续均匀分配到2^M段子周期中，均匀的提升了显示刷新率，有效的改善了显示效果。

在步骤5)中，根据分配到各个子周期上的灰度数据，形成PWM电流脉冲信号，其中前R个电流脉冲信号脉宽相等表示(K+1)个GCLK时间长度，其余脉冲信号宽度相等，表示K个GCLK时间长度。

本发明的优点：

本发明采用分段式PWM控制方法，对灰度数据生成的PWM波形重新设置，在不增加时钟频率和牺牲功耗的前提下，提供了更高更有效的PWM频率效果；在传统的PWM显示算法基础之上，通过分段式PWM算法将显示周期分段，在不改变总灰度的前提下，提高了整体的刷新率；针对传统LED驱动PWM算法在导致显示麻点，色彩显示不均等问题，优化了PWM算法，有效地改善了显示效果。

附图说明

图1为本发明的LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

本实施例的LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)显示灰度数据n通过外接设备端口传输至驱动芯片，显示灰度数据为二进制，位数为N＝16；对应的输出的电流脉冲总的显示周期包括2¹⁶个GCLK(灰度时钟的最小时钟周期)，刷新倍数为2⁴，其中，每一单位比特代表一个GCLK的脉冲宽度，N位显示灰度数据包含2^N个单位比特数据；

2)显示灰度数据传输至PWM信号产生模块，PWM信号产生模块将2¹⁶个GCLK分为2⁴段子周期，每段子周期包含2¹²个GCLK；

3)将二进制的显示灰度数据n转换成十进制，然后除以2⁴，得到商和余数，2⁴×K为剩余灰度值，余数R作为灰度值，其中，K和R为非负整数；

4)将灰度值转换为二进制，将二进制的灰度值中的每一个单位比特所代表的一个GCLK的脉冲宽度，从第0个子周期开始，连续分配到各个子周期中；将剩余灰度值连续均匀分配到2⁴段子周期中，其中，R个子周期有(K+1)个单位比特所代表的脉冲宽度，其余子周期有K个单位比特代表的脉冲宽度；

5)将被分配到各个子周期上的灰度数据合并，合成整个灰度数据，PWM信号产生模块将分段并整合后的灰度数据转换为电流脉冲，生成分段式PWM电流脉冲信号，传输至输出端口；

6)输出端口输出分段式PWM电流脉冲信号，驱动LED显示屏。

传统PWM算法采用的是二进制位权机制来决定PWM波形，比如要显示灰度数据为10的灰度，十进制10的二进制表示为1010，从而控制LED显示屏的灰度显示。整个显示周期被分成N段，N位灰度数据每一位所占的时间长短依照位权大小进行比例分配。在传统PWM调光算法中存在着明显的缺陷，每位灰度数据的显示过于集中，使显示的均匀性欠佳，容易造成整个显示系统的色彩表现不柔和，容易出现“麻点”现象。另外，当移位时钟的频率一定时，刷新率会伴随PWM灰度级位数N的增大而呈指数形式迅速减小，因此，当需要提高LED显示屏灰度时，显示屏刷新率将迅速降低，从而给人闪烁感，影响显示的效果。未优化PWM算法，以输入数据N＝16，刷新倍2^M＝2⁴倍为例，根据刷新倍率将总时间周期分成2⁴＝16段，在灰度为1时，在第零个子周期内灰度数据位输出为高，在灰度为2时，按照均匀分布原则：在第零个和第8个子周期内灰度数据位输出为高。

优化后的分段式PWM控制方法，以输入数据N＝16，刷新倍数2^M＝2⁴倍为例，根据刷新倍率将总时间周期分成2⁴＝16段。在显示灰度数据n为1时，在第0个子周期内输出一个GCLK时间长度的信号，在显示灰度数据n为2时，在第0，1个子周期内输出1个GCLK时间长度的信号，直至在显示灰度数据n为17时，在第0到第15个子周期内分别输出1个GCLK时间长度的信号，在第0个子周期在加一个1个GCLK时间长度的信号，即在第0个子周期内输出2个连续GCLK时间长度的信号，在第1到第15个子周期内分别输出1个GCLK时间长度的信号。相比未优化的情况，通道打开/关断次数相对减少，有效的改善了显示效果。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法，其特征在于，所述LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法包括以下步骤：

1)显示灰度数据n通过外接设备端口传输至驱动芯片，显示灰度数据为二进制，位数为N；对应的输出的电流脉冲总的显示周期包括2^N个GCLK(灰度时钟的最小时钟周期)，刷新倍数为2^M，其中，每一单位比特代表一个GCLK的脉冲宽度，N和M均为非负整数，M<N；

2)显示灰度数据传输至PWM信号产生模块，PWM信号产生模块将2^N个GCLK分为2^M段子周期，每段子周期包含2^D个GCLK，其中D为非负整数，D＝N-M；

3)将二进制的显示灰度数据n转换成十进制，然后除以2^M，得到商和余数，2^M×K为剩余灰度值，余数R作为灰度值，其中，K和R为非负整数；

4)将灰度值转换为二进制，将二进制的灰度值中的每一个单位比特所代表的一个GCLK的脉冲宽度，从第0个子周期开始，连续分配到各个子周期中；将剩余灰度值连续均匀分配到2^M段子周期中，其中，前R个子周期有(K+1)个单位比特所代表的脉冲宽度，其余子周期有K个单位比特代表的脉冲宽度；在显示灰度数据n小于等于子周期个数时，将灰度数据按照时间顺序分散到各个子周期中，在显示灰度数据n大于子周期个数时，多出的部分按照时间的顺序依次填充到各个子周期中；

5)将被分配到各个子周期上的灰度数据合并，合成整个灰度数据，PWM信号产生模块将分段并整合后的灰度数据转换为电流脉冲，生成分段式PWM电流脉冲信号，传输至输出端口；

6)输出端口输出分段式PWM电流脉冲信号，驱动LED显示屏。

2.如权利要求1所述的LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法，其特征在于，在步骤1)中，设定的N位二进制的显示灰度数据为D_N-1D_N-2…D₁D₀，由外部通过输入端口输入至驱动芯片中，其范围为[2^N-1:0]，其中N为≥1的正整数。

3.如权利要求1所述的LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法，其特征在于，在步骤2)中，通过一个M位的第一计数器CNT1计数子周期的个数，一个D位的第二计数器CNT2计数每段子周期的GCLK个数，D位的第二计数器器CNT2优先计数，在每个时钟上升沿加1，当D位的第二计数器CNT2溢出时，M位的第一计数器CNT1自动累加。

4.如权利要求1所述的LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法，其特征在于，在步骤4)中，不同的子周期间隔相等。

5.如权利要求1所述的LED显示驱动芯片分段式PWM控制方法，其特征在于，在步骤5)中，前R个电流脉冲信号脉宽相等表示(K+1)个GCLK时间长度，其余脉冲信号宽度相等，表示K个GCLK时间长度。