CN117354995A - 照明系统的控制器与数据转换方法 - Google Patents

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  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明提供一种照明系统的控制器与数据转换方法。上述照明系统的控制器包括一存储器、一直接存储器存取器以及一输出接口单元。上述存储器储存多个数据框。每一上述数据框包括至少一色彩数据。上述直接存储器存取器将上述色彩数据的每一高逻辑数据位转换成一第一位组数据，并将上述色彩数据的每一低逻辑数据位转换成一第二位组数据。上述输出接口单元根据一时脉信号，相应于上述色彩数据的一位传送顺序而输出具有上述第一位组数据和上述第二位组数据的一输出信号至一传输线。

Description

照明系统的控制器与数据转换方法
技术领域
本发明有关于一种控制器，且特别是有关于一种将数据位(bit)转换成位组(byte)的控制器。
背景技术
发光二极管(light-emitting diode，LED)具有使用寿命长、低耗电、发光效率高、及色彩变化丰富的特性，进而增加所应用光源装置的相对优点，所以发光二极管为目前常见的发光半导体电子元件。此外，发光二极管可作为照明系统的光源，使其所发出的光的颜色能富有变化性，例如可作为霓虹灯使用。
发明内容
本发明提供一种照明系统的控制器。上述控制器包括一存储器、一直接存储器存取器以及一输出接口单元。上述存储器储存多个数据框。每一上述数据框包括至少一色彩数据。上述直接存储器存取器将上述色彩数据的每一高逻辑数据位转换成一第一位组数据，并将上述色彩数据的每一低逻辑数据位转换成一第二位组数据。上述输出接口单元根据一时脉信号，相应于上述色彩数据的一位传送顺序而输出具有上述第一位组数据和上述第二位组数据的一输出信号至一传输线。
再者，本发明提供一种照明系统的数据转换方法。得到储存在一存储器的一色彩数据。根据一位传送顺序，将上述色彩数据的每一高逻辑数据位转换成一第一位组数据，并将上述色彩数据的每一低逻辑数据位转换成一第二位组数据。相应于上述位传送顺序，输出具有上述第一位组数据和上述第二位组数据的一输出信号至一传输线。上述传输线是耦接于串联的多个驱动器，以及每一上述驱动器是控制每一发光二极管阵列。
附图说明
图1是显示根据本发明一些实施例所述的照明系统。
图2是显示根据本发明一些实施例所述的数据转换(映射)方法，适用于图1的控制器。
图3是显示根据本发明一些实施例所述的图1中直接存储器存取器以及输出接口单元的数据转换的示意图。
附图标记：
10:照明系统
100:控制器
110:存储器
115_1-115_n:数据框
120:寄存器
130:直接存储器存取器
140:输出接口单元
150:传输线
170_1-170_n:驱动器
180_1-180_n:发光二极管阵列
clk:时脉信号
B1-Bn:蓝色数据
G1-Gn:绿色数据
HB,LB:位组数据
OUT:SPI信号
R1-Rn:红色数据
S210-S240:步骤
TS:位传送顺序
具体实施方式
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1是显示根据本发明一些实施例所述的照明系统10。照明系统10包括控制器100。控制器100包括存储器110、寄存器120、直接存储器存取器(Direct Memory Access，DMA)130以及输出接口单元140。控制器100经由单一传输线150耦接于驱动器170_1-驱动器170_n，其中驱动器170_1-驱动器170_n是以串联方式连接。驱动器170_1-驱动器170_n是根据来自控制器100的数据而分别控制发光二极管阵列180_1-发光二极管阵列180_n。发光二极管阵列180_1-发光二极管阵列180_n是由多个可定址红绿蓝二极管(ARGB LED)所形成的阵列。
依据驱动器170_1-驱动器170_n所定义的数据位“0”和数据位“1”的波形周期以及占空比(duty cycle)的比例，控制器100会将具有发光二极管的色彩数据的数据框(dataframe)转换成连续的波形并传送至驱动器170_1-驱动器170_n。此外，依据所连接的驱动器170_1-驱动器170_n的数量，控制器100会将相同数量的色彩数据框转换成的相对应的波形并依序传输给串联的驱动器170_1-驱动器170_n。
在一些实施例中，驱动器170_1-驱动器170_n的波形频率为800kHz。驱动器170_1-驱动器170_n所定义的数据位“0”的周期是1.25μs而占空比为32％。此外，驱动器170_1-驱动器170_n所定义的数据位“1”的周期同样是1.25μs而占空比为68％。控制器100的输出接口单元140会根据串列周边接口(Serial Peripheral Interface，SPI)通信协议来传送数据至驱动器170_1-驱动器170_n。于是，控制器100会将原先的数据位“0”和数据位“1”的波形分别转换成对应于SPI信号的位组数据LB和位组数据HB。例如，输出接口单元140可根据具有6MHz速度的时脉信号clk来传送对应于原先数据位“0”(即低逻辑数据位)的位组数据LB以及对应于原先数据位“1”(即高逻辑数据位)的位组数据HB。
在控制器100中，存储器110包括欲传送至驱动器170_1-驱动器170_n的色彩数据。欲传送到驱动器170_1-驱动器170_n的色彩数据是分别储存为所对应的数据框115_1-数据框115_n。此外，数据框115_1-数据框115_n的每一个包括绿色数据G、红色数据R以及蓝色数据B。例如，数据框115_1包括绿色数据G1、红色数据R1以及蓝色数据B1，以及绿色数据G1、红色数据R1以及蓝色数据B1的内容会被传送至驱动器170_1，以便控制发光二极管阵列180-_1的颜色。此外，数据框115_2包括绿色数据G2、红色数据R2以及蓝色数据B2，以及绿色数据G2、红色数据R2以及蓝色数据B2的内容会被传送至驱动器170_2，以便控制发光二极管阵列180-_2的颜色。再者，数据框115_3包括绿色数据G3、红色数据R3以及蓝色数据B3，以及绿色数据G3、红色数据R3以及蓝色数据B3的内容会被传送至驱动器170_3，以便控制发光二极管阵列180-_3的颜色。此外，数据框115_n包括绿色数据Gn、红色数据Rn以及蓝色数据Bn，以及绿色数据Gn、红色数据Rn以及蓝色数据Bn的内容会被传送至驱动器170_n，以便控制发光二极管阵列180-_n的颜色。
直接存储器存取器130会从存储器110得到数据框115_1-数据框115_n内的绿色数据G、红色数据R以及蓝色数据B。在此实施例中，每一绿色数据G、红色数据R以及蓝色数据B具有相同的位数。此外，直接存储器存取器130会根据预先设定在寄存器120内的位传送顺序TS、位组数据LB和位组数据HB对数据框115_1-数据框115_n内的每一位进行转换。
位传送顺序TS是决定绿色数据G、红色数据R以及蓝色数据B中每一位的传送顺序。例如，可设定位传送顺序为先传送色彩数据的最高有效位(most significant bit，MSB)或是先传送色彩数据的最低有效位(least significant bit，LSB)。
在此实施例中，对应于数据位“0”(即低逻辑数据位)的位组数据LB是被设定为十六进制位数据“0xC0”。此外，对应于数据位“1”(即高逻辑数据位)的位组数据HB是被设定为十六进制位数据“0xFC”。
根据来自寄存器120的位传送顺序TS，直接存储器存取器130可将来自存储器110的数据框115_1-数据框115_n的色彩数据的每一位依序转换为位组数据LB或是位组数据HB，并提供至输出接口单元140。于是，根据所接收到的位组数据LB或是位组数据HB，输出接口单元140可根据时脉信号clk来提供对应于SPI信号的位组数据LB或位组数据HB至传输线150，以便提供至驱动器170_1-驱动器170_n。
在一些实施例中，直接存储器存取器130是依序将数据框115_1、数据框115_2、数据框115_3、…、数据框115_n的色彩数据的每一位转换成位组数据LB或位组数据HB，并经由传输线150提供至驱动器170_1-驱动器170_n。于是，驱动器170_1会先从传输线150中得到对应于数据框115_1的色彩数据的位组数据的内容，并根据所得到的位组数据来控制发光二极管阵列180_1。接着，驱动器170_1会将从传输线150中所得到的数据框115_2-数据框115_n的色彩数据的位组数据传送至后续的驱动器170_2-驱动器170_n。接着，驱动器170_2会从驱动器170_1得到对应于数据框115_2的色彩数据的位组数据的内容，并根据所得到的位组数据来控制发光二极管阵列180_2。接着，驱动器170_2会将从驱动器170_1所得到的数据框115_3-数据框115_n的色彩数据的位组数据的内容传送至后续的驱动器170_3-驱动器170_n，以此类推。直到驱动器170_n得到对应于数据框115_n的色彩数据的位组数据的内容，并根据所得到的位组数据来控制发光二极管阵列180_n。在此实施例中，距离控制器100最近的驱动器170_1是最早得到所对应的数据框115_1的色彩数据的位组数据，而距离控制器100最远的驱动器170_n是最晚得到所对应的数据框115_n的色彩数据的位组数据。
在一些实施例中，直接存储器存取器130是依序将数据框115_n、…、数据框115_3、数据框115_2和数据框115_1的色彩数据的每一位转换成位组数据LB或位组数据HB，并经由传输线150提供至驱动器170_n-驱动器170_1。于是，驱动器170_1会将从传输线150中所得到的数据框115_n、…、数据框115_3、数据框115_2的色彩数据的位组数据传送至后续的驱动器，以便依序传送到驱动器170_n、…、驱动器170_3和驱动器170_2，直到驱动器170_1从传输线150中得到的数据框115_1的色彩数据。如先前所描述，驱动器170_1-驱动器170_n中的每一个会从前一个驱动器中得到所对应的数据框的色彩数据，并将其他数据框的色彩数据传送至后续的驱动器。在此实施例中，距离控制器100最近的驱动器170_1是最晚得到所对应的数据框115_1的色彩数据的位组数据，而距离控制器100最远的驱动器170_n是最早得到所对应的数据框115_n的色彩数据的位组数据。
图2是显示根据本发明一些实施例所述的数据转换(映射)方法，适用于图1的控制器100。
同时参考图1和图2，在步骤S210，从存储器110得到数据框115_1-数据框115_n的色彩数据。如先前所描述，数据框115_1-数据框115_n的色彩数据包括绿色数据G、红色数据R以及蓝色数据B。此外，每一绿色数据G、红色数据R以及蓝色数据B包括相同的位数。
在步骤S220，从寄存器120得到位传送顺序TS。如先前所描述，位传送顺序TS可设定为先传送色彩数据的最高有效位或是先传送色彩数据的最低有效位。
在步骤S230，根据来自寄存器120的对应于数据位“0”(即低逻辑数据位)的位组数据LB的设定值“0xC0”以及对应于数据位“1”(即高逻辑数据位)的位组数据HB的设定值“0xFC”，依照位传送顺序TS而依序将色彩数据的每一位转换为所对应的位组数据LB或是位组数据HB。例如，当色彩数据的数据位为“0”(例如低逻辑数据位)时，则将数据位“0”转换成十六进制位数据“0xC0”。相反地，当色彩数据的数据位为“1”(例如高逻辑数据位)时，则将数据位“1”转换成十六进制位数据“0xFC”。
在步骤S240，根据所转换的位组数据LB或是位组数据HB，通过提供对应于SPI信号的位组数据LB或位组数据HB至传输线150，以便提供至驱动器170_1-驱动器170_n。于是驱动器170_1-驱动器170_n可根据所接收到的信号来控制发光二极管阵列180_1-发光二极管阵列180_n。
值得注意的是，在此实施例中，是使用SPI信号来作为说明。在其他实施例中，可使用符合单线传输的任何其他通信协议来提供位组数据LB和位组数据HB至传输线150。此外，输出接口单元140的时脉信号的频率可根据相对应的通信协议来调整。
图3是显示根据本发明一些实施例所述的图1中直接存储器存取器130以及输出接口单元140的数据转换的示意图。直接存储器存取器130从存储器110得到数据框115_1的绿色数据G1。在此实施例中，绿色数据G1为8位数据“00110101”。
接着根据位传送顺序TS，直接存储器存取器130会决定绿色数据G1中8位数据“00110101”的转换顺序。例如，若位传送顺序TS是设定先传送色彩数据的最高有效位，则绿色数据G1的位数据“0”、“0”、“1”、“1”、“0”、“1”、“0”、“1”会依序被转换，即最低有效位“1”是最后被转换。反之，若位传送顺序TS是设定先传送色彩数据的最低有效位，则绿色数据G1的位数据“1”、“0”、“1”、“0”、“1”、“1”、“0”、“0”会依序被转换，即最高有效位“0”是最后被转换。
如先前所描述，位数据“0”(即低逻辑数据位)会被转换成十六进制位数据“0xC0”(即位组数据LB)，并传送至输出接口单元140。此外，位数据“1”(即高逻辑数据位)会被转换成十六进制位数据“0xFC”(即位组数据HB)，并传送至输出接口单元140。
当接收到十六进制位数据“0xC0”时，输出接口单元140会提供周期是1.25μs而占空比为32％的SPI信号OUT至传输线150。此外，当接收到十六进位数据“0xFC”时，输出接口单元140会提供周期是1.25μs而占空比为68％的SPI信号OUT至传输线150。于是，相应于绿色数据G1的8位数据“00110101”，可得到图3所显示SPI信号OUT。
在传统的照明系统中，数据框中色彩数据的每一位需要事先被转换成SPI接口所要传送的位组，并储存在存储器中。因此，需要花费额外的计算时间去完成转换操作，并且需要庞大的存储器空间来储存这些要传送的位组。根据本发明实施例，在直接存储器存取器130内可直接将色彩数据的每一数据位映射到所对应的位组的内容。因此，当直接存储器存取器130从存储器110读取出数据框115_1-数据框115_n之后，直接存储器存取器130会依据设定的位组的内容，依照位传送顺序TS，将数据框115_1-数据框115_n中色彩数据的每一数据位映射的结果提供至输出接口单元。于是，通过使用本发明实施例的控制器，可节省传统的照明系统中原先需要使用的转换操作的存储器空间以及计算时间。因此，可降低照明系统的制造成本，并降低耗电量。
虽然本发明已以较佳实施例发明如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种照明系统的控制器，其特征在于，包括：
一存储器，储存多个数据框，其中每一上述数据框包括至少一色彩数据；
一直接存储器存取器，用以将上述色彩数据的每一高逻辑数据位转换成一第一位组数据，并将上述色彩数据的每一低逻辑数据位转换成一第二位组数据；以及
一输出接口单元，根据一时脉信号，相应于上述色彩数据的一位传送顺序而输出具有上述第一位组数据和上述第二位组数据的一输出信号至一传输线。
2.如权利要求1所述的照明系统的控制器，其特征在于，上述输出接口单元经由上述传输线耦接于串联的多个驱动器，其中每一上述驱动器是控制每一发光二极管阵列。
3.如权利要求2所述的照明系统的控制器，其特征在于，每一上述驱动器是对应于上述数据框的其中一个，以及每一上述驱动器从上述传输线的上述输出信号中得到对应于上述数据框的其中一个的上述第一位组数据和上述第二位组数据。
4.如权利要求1所述的照明系统的控制器，其特征在于，上述输出信号是符合串列周边接口通信协议。
5.如权利要求1所述的照明系统的控制器，其特征在于，上述色彩数据包括一绿色数据、一红色数据或一蓝色数据。
6.如权利要求5所述的照明系统的控制器，其特征在于，上述绿色数据、上述红色数据以及上述蓝色数据具有相同的位数。
7.如权利要求1所述的照明系统的控制器，其特征在于，上述第一位组数据为十六进制位数据0xFC，而上述第二位组数据为十六进制位数据0xC0。
8.一种照明系统的数据转换方法，其特征在于，包括：
得到储存在一存储器的一色彩数据；
根据一位传送顺序，将上述色彩数据的每一高逻辑数据位转换成一第一位组数据，并将上述色彩数据的每一低逻辑数据位转换成一第二位组数据；以及
相应于上述位传送顺序，输出具有上述第一位组数据和上述第二位组数据的一输出信号至一传输线；
其中上述传输线是耦接于串联的多个驱动器，以及每一上述驱动器是控制每一发光二极管阵列。
9.如权利要求8所述的照明系统的数据转换方法，其特征在于，上述色彩数据包括一绿色数据、一红色数据或一蓝色数据，以及上述绿色数据、上述红色数据以及上述蓝色数据具有相同的位数。
10.如权利要求8所述的照明系统的数据转换方法，其特征在于，上述输出信号是符合串列周边接口通信协议，其中上述第一位组数据为十六进制位数据0xFC，而上述第二位组数据为十六进制位数据0xC0。
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