JP2007533168A - Parallel pulse code modulation system and method - Google Patents

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イアン アッシュダウン,
アルヴァロ ダウ,
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ティーアイアール システムズ リミテッド
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source
    • H05B47/155Coordinated control of two or more light sources

Abstract

本発明は、一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループの独立制御を可能とする、パラレルパルスコード変調システムを提供する。このシステムは、外部ソースから制御データを受け取るために、制御データの書き込みおよび読み出し可能に構成されたメモリユニットを含む。このシステムは、さらに、制御データをメモリユニットから受け取り、制御データを、データグループを含むシリアルデータストリームに編成するために、メモリユニットに接続されたマルチプレクサを含む。マルチプレクサに接続されたシフトレジスタが、マルチプレクサからシリアルデータストリームを受け取り、それぞれのデータグループをパラレルデータストリーム出力に変換する。それぞれのパラレルデータストリーム出力は、一つまたは複数の電子デバイスからなる特定のグループの制御パラメータを意味する。シフトレジスタおよび一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループに接続されたラッチは、それぞれのパラレルデータストリーム出力を受け取り、特定のパラレルデータストリーム出力を一つまたは複数の電子デバイスからなる特定のグループに送出する。こうすることによって、一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループに対する独立制御を提供する。このシステムに組み込まれたロジックシーケンサは、シークエンス信号およびタイミング信号をメモリユニット、マルチプレクサ、シフトレジスタおよびラッチに提供することによって、その動作およびタイミングを制御する。The present invention provides a parallel pulse code modulation system that allows independent control of multiple groups of one or more electronic devices. The system includes a memory unit configured to be able to write and read control data to receive control data from an external source. The system further includes a multiplexer connected to the memory unit for receiving control data from the memory unit and organizing the control data into a serial data stream including data groups. A shift register connected to the multiplexer receives the serial data stream from the multiplexer and converts each data group to a parallel data stream output. Each parallel data stream output refers to a specific group of control parameters consisting of one or more electronic devices. A latch connected to a plurality of groups of shift registers and one or more electronic devices receives a respective parallel data stream output, and a specific parallel data stream output to a specific group of one or more electronic devices To send. This provides independent control over a plurality of groups of one or more electronic devices. The logic sequencer incorporated in the system controls its operation and timing by providing sequence and timing signals to the memory unit, multiplexer, shift register and latch.

Description

本発明は、特に複数の発光素子を、それぞれ単独に、またはいくつかの素子をグループとして制御するための装置および方法に関する。   The present invention particularly relates to an apparatus and a method for controlling a plurality of light-emitting elements individually or as a group of several elements.

最近の半導体発光ダイオード(LED)および有機発光ダイオード(OLED)の開発の進展は、これら固体素子を、たとえば建築用、演芸用および道路用照明等の一般の照明装置に用いるのに適するものとした。そのようなものとして、これら素子は白熱灯、蛍光灯および強力放電灯等の光源に対する競争力を増してくるようになってきた。   Recent developments in the development of semiconductor light-emitting diodes (LEDs) and organic light-emitting diodes (OLEDs) have made these solid elements suitable for use in general lighting devices such as, for example, architectural, entertainment and road lighting. . As such, these elements have become increasingly competitive with light sources such as incandescent lamps, fluorescent lamps and powerful discharge lamps.

LEDの利点は、ターンオン時間およびターンオフ時間が、典型的なもので100ナノ秒以下であるという点である。それゆえに、LEDの平均照明強度は、時間平均した照明強度が、図1に25%、50%および100%の3種が例示されているPWMのデューティー比に線形に比例するものである、定電流電源を使用したLED駆動電流のパルス幅変調(PWM)を行うことによって、制御することができる。この技術は、米国特許第4,090,189号に開示されており、また、単色のLEDについて検討したものが、「Optoelectronics Applications Mannual」1977年Gage,S.,M.Modapp,D.EvansおよびH.Sorenson著、NewYork,NY,McGraw−HillBookCompany、に開示されている。   The advantage of LEDs is that turn-on and turn-off times are typically less than 100 nanoseconds. Therefore, the average illumination intensity of the LED is such that the time-averaged illumination intensity is linearly proportional to the PWM duty ratio illustrated in FIG. 1 as three types: 25%, 50% and 100%. It can be controlled by performing pulse width modulation (PWM) of the LED drive current using a current power supply. This technique is disclosed in U.S. Pat. No. 4,090,189, and a study of monochromatic LEDs is described in “Optoelectronics Applications Manual” 1977 Gage, S .; , M.M. Modapp, D.M. Evans and H.C. By Sorenson, New York, NY, McGraw-HillBookCompany.

W.Howellのウェブドキュメント「A Brief History of LED Lighting」Middelsex,UK:Artistic License Inc.,2002 によれば、1979年にJ.Laidmanが、SoundChamberという企業のために複数の単色LEDのためのPWMに基づいたコントローラーを用いた製品を開発した。同様の複数の単色LEDを用いるPWMに基づいた制御方法と装置が、その後米国特許第4,845,481号に開示された。これらの発明によれば、異なった照明強度の単色を光学的に混合することによって本質的に無限の種類の色を得ることができる。   W. Howell's web document “A Brief History of LED Lighting”, Middelsex, UK: Artistic License Inc. , 2002, J. J. Laidman has developed a product using a PWM-based controller for multiple single color LEDs for a company called SoundChamber. A PWM based control method and apparatus using a plurality of similar single color LEDs was subsequently disclosed in US Pat. No. 4,845,481. According to these inventions, an essentially infinite variety of colors can be obtained by optically mixing single colors of different illumination intensities.

今日では、PWMが、電流制限抵抗のパワーロス、LEDアレーの均等でない照明強度や見て分かるほどの色ずれによる悪影響なしに、壱千対一(1000:1)またはそれ以上の線形制御範囲をもたらすが故に、LEDの照明強度制御のために典型的に好んで用いられる方法である(Zukauskas,A.、M.S.SchurおよびR.Caska,2002、Introduction to Sold−State Lighting. NewYork,NY:Wiley−Interscience,第136ページ)。制御に用いられるPWM信号は、好ましくは、マイクロコントローラと付随する周辺機器とによって発生される。   Today, PWM provides a linear control range of 1000 to 1 (1000: 1) or higher without the negative effects of power loss of current limiting resistors, uneven illumination intensity of LED arrays and appreciable color shifts. Therefore, it is typically the preferred method for controlling the illumination intensity of LEDs (Zukauskas, A., MS Schur and R. Caska, 2002, Introduction to Sold-State Lighting. New York, NY: Wiley-Interscience, page 136). The PWM signal used for control is preferably generated by a microcontroller and associated peripherals.

しかしながら、PWM制御信号をハードウェアにおいて実現するにはいくつかの実装上の困難さが存在する。たとえば、殆どのマイクロコントローラは、1個から4個のPWMチャネルをオンチップで提供しており、これらは、照明強度をそれぞれの色について制御しなければならない。たとえば赤、緑、青そして場合によってはアンバーといった、3色または4色のLEDの組み合わせを使用する光源装置に適するものである。しかしながら、ある利用においてはそれぞれのLEDまたはLED群を制御するために、より多くのPWMチャネルを必要とするかもしれない。   However, there are some implementation difficulties in realizing the PWM control signal in hardware. For example, most microcontrollers provide 1 to 4 PWM channels on-chip, which must control the illumination intensity for each color. For example, it is suitable for a light source device using a combination of three-color or four-color LEDs such as red, green, blue, and possibly amber. However, in some applications, more PWM channels may be required to control each LED or group of LEDs.

この形式の制御を必要とするひとつの適用例は、個々のLEDが直接見える照明装置である。現行のLED製造プロセスでは、製造される個々のLEDは、同じ一定値の駆動電流であっても、照明強度が広い範囲にばらつく。LED製造業者はこの問題に、「ビニング」すなわち照明強度を含むLEDの性能特性の類似したものを揃えるやりかたで、対処している。しかしながら、それぞれ性能を揃えたとされる一区分(bin)内において、照明強度は典型的には30%のばらつきがある(たとえば、Lumileds Lighting,2002、Application Brief AB22−Luxeon Product Binninng and Labeling, San Jose,CA;Lumileds Lighting, LLC)。見え具合が重要な応用分野では、照明装置製造業者に対して単一の区分内における、そろった強度のLEDを選択するように要求するであろう。あるいは、照明装置製造業者は、PWM技術を用いてそれぞれのLEDの強度を独立に制御することができるが、その場合には、独立した一つずつのPWMチャネルが、それぞれのLEDまたはLED群のために、必要である。   One application that requires this type of control is a lighting device in which individual LEDs are directly visible. In the current LED manufacturing process, individual manufactured LEDs vary in illumination intensity over a wide range even with the same constant value of driving current. LED manufacturers are addressing this problem by aligning similar performance characteristics of LEDs, including “binning” or illumination intensity. However, within a bin that is considered to have the same performance, the illumination intensity typically varies by 30% (eg, Lumileds Lighting, 2002, Application Brif AB22-Luxeon Product Binning and Labeling, San Jose). , CA; Lumileds Lighting, LLC). In applications where visibility is important, the luminaire manufacturer will require the selection of LEDs of uniform intensity within a single segment. Alternatively, the lighting device manufacturer can use PWM technology to control the intensity of each LED independently, in which case one independent PWM channel is used for each LED or group of LEDs. In order to be necessary.

もう一つの適用例は、建築における、近接配置されたLEDの列が、天井に近いところの壁を照らす、というコーブ照明である。そのような列の長さは数メートルから数十メートルになることもある。これらのLEDは、照明強度を個別にもしくは群に分けて制御をするけれども、マイクロコントローラーと付随するプロセッサ間通信ハードウエアの数を最小限とすることが経済的に有利である。   Another application is cove lighting in a building where a row of closely spaced LEDs illuminates a wall near the ceiling. The length of such a row can be several meters to tens of meters. Although these LEDs control the illumination intensity individually or in groups, it is economically advantageous to minimize the number of interprocessor communication hardware associated with the microcontroller.

更にもう一つの、個別のLEDまたはLED群の制御が必要な適用例は、複数の単色LEDが直線列または幾何学的にパターン配列し、照明強度および/または色のパターンが変化するように、それぞれのLEDまたはLED群が照明強度を動的に変更する場合である。このような適用には、「マーキーライティング」または「チェイスライティング」と称される演芸用の照明システムが含まれうる。   Yet another application that requires control of individual LEDs or groups of LEDs is such that a plurality of single color LEDs are arranged in a straight line or geometric pattern, and the illumination intensity and / or color pattern varies. This is a case where each LED or LED group dynamically changes the illumination intensity. Such applications may include an amusement lighting system referred to as “marque writing” or “chase lighting”.

個別PWM制御集積回路(IC)が、マイクロコントローラと通信する独立したチャネル数48のものまで、上記の用途のために商業的に入手可能である。これらICの例として、LE71D1048PWMコントローラ(Logic Device Technology,2003、LE71D1048−48Output LED Driver/10 Bit PWM Controller(Product data sheet))、およびSL70D0948PWMコントローラ(System Logic Semiconductor SL70D0948−48Output LED Driver/9BitPWMController,(Product data sheet))があげられる。そのほかに、たとえばプログラムできる集積回路(FPGA)を用いたり、多量に製造する場合には特定用途集積回路(ASIC)を用いて、カスタムPWM制御装置を構成することが可能である。   Individual PWM control integrated circuits (ICs) are commercially available for such applications up to 48 independent channels communicating with the microcontroller. Examples of these IC, LE71D1048PWM controller (Logic Device Technology, 2003, LE71D1048-48Output LED Driver / 10 Bit PWM Controller (Product data sheet)), and SL70D0948PWM controller (System Logic Semiconductor SL70D0948-48Output LED Driver / 9BitPWMController, (Product data sheet)). In addition, a custom PWM controller can be configured using, for example, a programmable integrated circuit (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC) when manufactured in large quantities.

しかしながらこれらの装置には、2つの共通した問題点がある。第一に、最大128ピンとなる物理的に大きなデバイスとなってしまい、たとえば高価な多層プリント回路基板によって解決する以外にPWM信号をLEDドライバに配線することが困難であることである。そして第二に、このデバイスは概して熱拡散能力が限られており、そのことが、PWM制御装置から離れたところにLEDを位置させる場合に、追加的なPWMチャネル様の回路ドライバを必要とさせるかもしれないことである。   However, these devices have two common problems. First, it becomes a physically large device with a maximum of 128 pins, and it is difficult to wire the PWM signal to the LED driver other than solving with an expensive multilayer printed circuit board, for example. And secondly, the device generally has limited heat spreading capability, which requires an additional PWM channel-like circuit driver when positioning the LED away from the PWM controller. It may be.

一例として、PWM制御信号は汎用マイクロコントローラを用いたファームウエアにより構成することが出来る。しかしながら、視認可能なフリッカーがLEDによる照明に含まれてしまうのを避けるために、PWM信号周波数は通常、最低でも100Hz、望ましくはそれより高くあるべきである。そんな具合で、この要求は、マイクロコントローラ(通常20MHzクロックのCPUを有する)上に、それぞれのチャネル用の特別のハードウエアタイマーを用意することなしに、1個か2個以上のチャネルを設けることを非現実的なものとする。   As an example, the PWM control signal can be configured by firmware using a general-purpose microcontroller. However, in order to avoid visible flicker being included in the illumination by the LED, the PWM signal frequency should usually be at least 100 Hz, preferably higher. As such, the requirement is to provide one or more channels on a microcontroller (usually with a 20 MHz clock CPU) without having to provide a special hardware timer for each channel. Is unrealistic.

それゆえ、LEDドライバへ制御信号を導くための高価な多層回路基板を必要とせず、複数の制御信号を発生させることができる単純なハードウエア回路のはっきり特定できる必要性が存在する。   Therefore, there is a clearly identifiable need for a simple hardware circuit that can generate multiple control signals without requiring an expensive multilayer circuit board to direct control signals to the LED driver.

音声とデータの通信の分野においては、PWMに対する良く知られた代替手段はパルスコード変調(PCM)である。この技術は、もともとは音声電話技術において開発されたものであり、米国特許第2,272,070号に開示されている。その当初の態様は、アナログ信号が定期的にサンプルされ、デジタル符号で表現されるものである。しかしながらPWMと異なり、デジタル信号のオン時間平均とアナログ入力信号との線形関係は存在しない。結果として、従来のPCM技術をLED駆動電流に用いることには、見たところ利点は無いように思われるであろう。   In the field of voice and data communication, a well known alternative to PWM is pulse code modulation (PCM). This technology was originally developed in voice telephone technology and is disclosed in US Pat. No. 2,272,070. In its original form, an analog signal is periodically sampled and represented by a digital code. However, unlike PWM, there is no linear relationship between the on-time average of the digital signal and the analog input signal. As a result, it would seem that there is no apparent advantage to using conventional PCM technology for LED drive current.

しかしながら、LEDの制御用として、PWMに対して競争力があると思われるPCMの派生物の一つがある。ウェブドキュメント「Application Note 011:An Overview of the Electronic Drive Techniques for Intensity Control and Colour Mixing of Low Voltage Light Sources Such As LEDs and LEPs」、2002、の中で、ハウエル(W.Howell)は、彼が「ビット角変調(Bit Angle Modulation)」またはBAMと呼ぶものを提案している。同氏は、この技術を、本質的にはLEDを「必要な強度値を定義するバイナリワードであるパルス列によって駆動する」ものであって、「それぞれのパルス列のビットはそのビットの意味するところにより定義された率で引き伸ばされたものである。」16個の離散的信号レベルを特定する、PWMによる信号とBAMによる信号を対比した例が第2図に示されている。   However, there is one derivative of PCM that appears to be competitive with PWM for LED control. The web document “Application Note 011: An Overview of the Electronic Drive Techniques for the Intensive for Intensity Control and Hour in the Slow and the Color of the Sour.” Proposals have been made of what is referred to as “angle modulation” or BAM. He said that this technology essentially “drives the LED by a pulse train, which is a binary word that defines the required intensity value”, where “the bit of each pulse train is defined by what that bit means. An example of a comparison between a PWM signal and a BAM signal specifying 16 discrete signal levels is shown in FIG.

ハウエルは、次の例によって、BAMがマイクロコントローラのリソースの利用において最も効率的であると記載している:「8ビットの段階を有する100HzのPWM信号を発生するマイクロプロセッサは、出力を39マイクロセカンド毎に処理する必要があり、出力サイクルの1サイクル毎に合計256回の処理が必要である。これと比較すると、8ビットの段階を有する100HzのBAM信号の場合、出力をサイクルの開始から8回、すなわち、5000μsec、2500μsec、1250μsec、625μsec、312μsec、156μsec、78μsec、36μsecの時だけ処理すればよい。」同氏はこのことがPWMと比較して必要処理パワーの800%削減を意味すると主張している。   Howell, by means of the following example, states that BAM is the most efficient in using the resources of the microcontroller: “A microprocessor that generates a 100 Hz PWM signal with 8 bit stages has an output of 39 micron. It is necessary to process every second, and a total of 256 processes are required for each output cycle, and in comparison, in the case of a 100 Hz BAM signal having an 8-bit stage, the output is changed from the start of the cycle. It only needs to be processed 8 times, ie, 5000 μsec, 2500 μsec, 1250 μsec, 625 μsec, 312 μsec, 156 μsec, 78 μsec, 36 μsec, ”he argues that this means an 800% reduction in required processing power compared to PWM. is doing.

上記のように、BAMはハードウエアによるPWMチャネルを持たないマイクロコントローラを使用するときや、たとえばLEDドライバの制御に加えて他のタスクを実行することや、ホストコントローラとの信号の授受を、更におこなうマイクロコントローラを使用する場合に有効である。しかしながら、これは、単独のマイクロコントローラで複数のLEDを独立に制御するという課題をこなすものではない。ファームウエアBAMの適用には、同等のPWMを利用した場合よりもずっと少ない処理パワーしか要求されないのは事実であるが、その場合でも、マイクロコントローラは、ハウエルの例では最短周期が39μ秒であった、ハードウエアタイマに応答しなければならない。命令周期が200ナノ秒(20MHzクロック使用)の典型的なマイクロコントローラの使用を仮定すると、独立したBAMチャネルの数が20程度以上となると、制御は困難となる。   As described above, BAM uses a microcontroller that does not have a PWM channel by hardware, for example, performs other tasks in addition to controlling the LED driver, and sends and receives signals to and from the host controller. This is effective when using a microcontroller. However, this does not address the problem of independently controlling a plurality of LEDs with a single microcontroller. Although it is true that the application of firmware BAM requires much less processing power than using equivalent PWM, the microcontroller still has a minimum period of 39 μs in the Howell example. It must respond to the hardware timer. Assuming the use of a typical microcontroller with an instruction period of 200 nanoseconds (using a 20 MHz clock), control becomes difficult when the number of independent BAM channels is about 20 or more.

更に、ハウエルの例を考慮すると、殆どの照明用途のLEDドライバにおいて、LED発光強度を下げたときの目に見えるフリッカを避けるためには、200Hzで10ビットの分解能が要求されるから、上記の例でも幾分楽観的に思われる。この典型的な要請の結果、最小のBAMパルス幅は5μ秒に減少され、おなじ20MHzクロックの場合でBAMチャネルの数も4に減少される(この場合、マイクロプロセッサは、その殆どの処理時間を、ハードウエアタイマの割り込み対処とBAM出力信号の制御に費やすことを想定している。)   Furthermore, considering the Howell example, the LED driver for most lighting applications requires 10-bit resolution at 200 Hz to avoid visible flicker when the LED emission intensity is lowered. The example seems somewhat optimistic. As a result of this typical requirement, the minimum BAM pulse width is reduced to 5 μs and the number of BAM channels is reduced to 4 for the same 20 MHz clock (in this case, the microprocessor reduces its most processing time). It is assumed that it will be spent on handling hardware timer interrupts and controlling BAM output signals.)

たとえば、仮にマイクロコントローラが独立に128個のLEDドライバを独立に制御できるとすると、マイクロコントローラからの物理的な制御信号線の数を、一つまたは二つの8ビットデジタル出力ポートに相当する、8または16に制限することが望ましい。それゆえに、信号源たるマイクロコントローラとLEDドライバとの物理的な接続の数が少なくて済むような、多数のLEDまたはLED群を制御できる装置および方法の明白な必要性が存在している。   For example, if the microcontroller can independently control 128 LED drivers independently, the number of physical control signal lines from the microcontroller corresponds to one or two 8-bit digital output ports. Or it is desirable to limit to 16. Therefore, there is a clear need for an apparatus and method that can control a large number of LEDs or groups of LEDs so that the number of physical connections between the microcontroller as a signal source and the LED driver is small.

この背景情報は、出願人が本発明にとって最適であると信じる公知情報を提示するものである。上記したどの情報も、本願発明に対する従来技術を構成するとの承認を与えることを意図するものではない。   This background information presents known information that the applicant believes is optimal for the present invention. None of the above information is intended to give approval to constitute prior art for the present invention.

本発明の一つの目的は、パラレルパルスコード変調のシステムとその方法を提供することである。本発明の一つの態様においては、一つまたは複数の電子デバイスの複数のグループを独立に制御することのできる、以下のものからなるパラレルパルスコード変調システムが提供される。外部ソースから制御データが入力され、入力された制御データを書き込み、また読み出すことができるメモリユニット。メモリユニットから制御データを受けるためにメモリユニットに接続され、制御データをデータ群のシリアルデータ列に調製するマルチプレクサ。マルチプレクサに接続され、マルチプレクサからのシリアルデータストリームを受け、それぞれのデータ群を、一つまたは複数の電子デバイス群にそれぞれ対応した制御パラメータを意味するそれぞれのパラレルデータストリーム出力に変換するシフトレジスタ。シフトレジスタおよび一つまたは複数の電子デバイスに接続され、パラレルデータストリーム出力を受けて、それぞれのパラレルデータが対応する特定の一つまたは複数のデバイスに対してパラレルデータストリームを出力することによって、一つまたは複数の電子デバイス群を独立に制御するための、ラッチ。メモリユニット、マルチプレクサ、シフトレジスタおよびラッチに対して、シーケンス指令とタイミング信号を供給するための一つのロジックシーケンサ(logic sequencer)。   One object of the present invention is to provide a system and method for parallel pulse code modulation. In one aspect of the present invention, a parallel pulse code modulation system is provided that can independently control multiple groups of one or more electronic devices, comprising: A memory unit that receives control data from an external source and writes or reads the input control data. A multiplexer connected to the memory unit for receiving control data from the memory unit and preparing the control data into a serial data string of a data group. A shift register connected to a multiplexer, receiving a serial data stream from the multiplexer, and converting each data group into a respective parallel data stream output representing a control parameter corresponding to one or more electronic device groups. One is connected to the shift register and one or more electronic devices, receives the parallel data stream output, and outputs the parallel data stream to one or more specific devices to which each parallel data corresponds. A latch for independently controlling one or more groups of electronic devices. A logic sequencer for supplying sequence commands and timing signals to the memory unit, multiplexer, shift register and latch.

本発明のもう一つの態様においては、一つまたは複数の電子デバイスの、複数のグループを独立に制御することのできる、以下のステップからなる制御方法が提供される。制御データを外部ソースからメモリユニットが受け、該制御データを該メモリユニットに書き込む。該制御データをメモリユニットから読み出しマルチプレクサに送信する。マルチプレクサによって、受信した制御データをデータ群からなるシリアルデータストリームに編成する。それぞれのデータ群を、それぞれのパラレルデータストリーム出力が、一つまたは複数の電子デバイスからなる特定のグループのための制御パラメータを表している、一群のパラレルデータストリーム出力に変換する。こうすることによって、一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループを独立に制御することを実現する。   In another aspect of the present invention, there is provided a control method comprising the following steps capable of independently controlling a plurality of groups of one or a plurality of electronic devices. The control unit receives control data from an external source and writes the control data to the memory unit. The control data is read from the memory unit and transmitted to the multiplexer. The control data received by the multiplexer is organized into a serial data stream composed of data groups. Each data group is converted into a group of parallel data stream outputs, each parallel data stream output representing a control parameter for a particular group of one or more electronic devices. By doing so, it is possible to independently control a plurality of groups of one or a plurality of electronic devices.

発明の詳細な説明
定義
用語「光放出素子」は、電位差をかけられたり、電流が流れたりした時に可視光領域の電磁輻射を放出する、たとえば、すぐ理解できるように半導体や有機発光ダイオード(LED)や他の類似のデバイスのような、いかなるデバイスをも意味し、その励起の制御に必要とされるいかなる駆動電子回路をもが含まれてよい。この分野の通常の知識を有する者であれば容易に理解できるであろうが、一つの光発光素子は、電磁輻射の可視光領域のものを放出する代わりに、赤外領域や紫外領域のような、他のいかなるスペクトル領域の電磁輻射を放出する素子に置き換えることができる。
Detailed Description of the Invention
The definition term "light emitting device" emits electromagnetic radiation in the visible light region when a potential difference is applied or current flows, for example, semiconductors, organic light emitting diodes (LEDs) and other similar ones as you can see Means any device, and any drive electronics required to control its excitation may be included. As one with ordinary knowledge in this field can easily understand, a single light-emitting element can be used in the infrared or ultraviolet region instead of emitting in the visible light region of electromagnetic radiation. It can be replaced by any other element that emits electromagnetic radiation in any spectral region.

用語「ワード」は、デジタル信号を表す複数の2進コードのビットによる組を意味する用語として使用される。
用語「ランダムアクセスメモリ」または「RAM」は、セルの集合体およびそれらセルに情報を出し入れするのに必要な付随的回路であるメモリユニットを構成する、いかなる回路をも意味するものとして、相互に置き換え可能な用語として用いられる。これらのメモリセルは、情報を転送し出し入れするめに、メモリユニット内のいずれのランダムな位置の所望のセルにもアクセスできるようになっている。いかなるタイプのメモリユニットでも、一つのRAMブロックを置き換えることができることはこの分野の通常の知識を有する者には理解されるであろう。
The term “word” is used to mean a set of bits of a plurality of binary codes representing a digital signal.
The term “random access memory” or “RAM” is intended to mean any circuit that makes up a collection of cells and a memory unit that is ancillary circuitry necessary to move information in and out of the cells. Used as a replaceable term. These memory cells can access any desired cell in any random location in the memory unit to transfer information in and out. Those of ordinary skill in the art will appreciate that any type of memory unit can replace a single RAM block.

用語「ファーストインファーストアウトメモリ」または「FIFO」は、最初にメモリに書き込まれたデータが最初に読み出され、その次に書き込まれたデータがその次に読み出されるという具合に、最も古いプログラムの作業要求を最初に処理することができるメモリユニットを構成する、いかなる回路をも意味するものとして、相互に置き換え可能な用語として用いられる。FIFOは、複数のRAMブロックと、RAMに書き込まれ、またRAMから読み出されているRAM内のワードのそれぞれを識別するための、読み出し書き込みアドレス生成器とからなる。FIFOとして、他の態様も可能であることは、この分野の通常の知識を有する者には理解されるであろう。たとえば、内部または外部RAMを伴うマイクロコントローラや、プログラム可能ゲートアレイ(Field Programmable Gate Array。FPGA)も、プログラムすることによってハードウエアFIFOをエミュレートすることができる。   The term “first-in-first-out memory” or “FIFO” refers to the oldest program, such as the data written to memory first being read first, then the data written next. It is used as a mutually interchangeable term to mean any circuit that constitutes a memory unit that can initially process work requests. The FIFO consists of a plurality of RAM blocks and a read / write address generator for identifying each word in the RAM that is written to and read from the RAM. It will be appreciated by those skilled in the art that other aspects of the FIFO are possible. For example, a microcontroller with internal or external RAM, or a programmable gate array (FPGA) can also be programmed to emulate a hardware FIFO.

用語「マルチプレクサ」または「MUX」は、受信したデータを特定の順序に揃えたシリアルビット列に調製する、いかなる回路をも意味するものとして、相互に置き換え可能な用語として用いられる。MUXは、入力データの特定のビットを選択し、特定の順序にして出力するためのスイッチと、ある時点でデータのどの部分のビットが選択されるのかを特定するシーケンスアドレス生成器とからなる。   The terms “multiplexer” or “MUX” are used interchangeably as meaning any circuit that prepares the received data into a serial bit sequence that is arranged in a particular order. The MUX includes a switch for selecting a specific bit of input data and outputting it in a specific order, and a sequence address generator for specifying which part of the data bit is selected at a certain time.

用語「シフトレジスタ」は、シリアルデータ入力を受け入れ、そのデータをシフトし、一つまたは複数のパラレルデータストリームとして出力することができる、いかなる回路をも意味する用語として用いられる。
用語「ラッチ」は、入力されたデータを、他のデータを入力し保持するように指令されるときまで保持し、出力として供給することができる、いかなる回路をも意味する用語として用いられる。
The term “shift register” is used to mean any circuit that can accept serial data input, shift the data, and output it as one or more parallel data streams.
The term “latch” is used to mean any circuit that can hold input data until it is commanded to input and hold other data and provide it as an output.

他に定義がなされる場合以外は、ここにおいて用いられるすべての科学技術的用語は、この発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が共通に理解していると同じ意味をもつものとして使用される。   Unless otherwise defined, all scientific and technical terms used herein have the same meaning as commonly understood by those with ordinary knowledge in the art to which this invention belongs. Is done.

本願発明の高度に模式的な図面は第3図に示されている。本願発明のパラレルパルスコート変調システム100が、信号源と光放出素子との接続線の数を減らして、信号源からの制御信号を用いて半導体または有機発光ダイオード(LED)のような光放出素子の一つまたは複数の群を独立に制御することを可能にしている。このようにして、一つまたは複数の光放出素子群の制御が、マルチレイヤーのプリント基板を必要とすることなしに可能となる。   A highly schematic drawing of the present invention is shown in FIG. The parallel pulse coat modulation system 100 of the present invention reduces the number of connection lines between a signal source and a light emitting element, and uses a control signal from the signal source to emit a light emitting element such as a semiconductor or an organic light emitting diode (LED). It is possible to control one or a plurality of groups independently. In this way, control of one or a plurality of light emitting element groups is possible without requiring a multilayer printed circuit board.

本発明の一つの態様においては、パラレルパルスコード変調システム100は、Nワードのバイナリデータをマイクロコントローラ、ホストコンピュータまたはデジタル通信システムのような外部ソース10から受信する。ここにおいてNは、制御されるべき光放出素子群200の数である。N個のワードのそれぞれは、Mビットのバイナリデータからなり、それぞれのMビットデータは特定の光放出素子または素子群の、所望放出強度を表すものである。   In one aspect of the invention, the parallel pulse code modulation system 100 receives N words of binary data from an external source 10 such as a microcontroller, host computer or digital communication system. Here, N is the number of light emitting element groups 200 to be controlled. Each of the N words consists of M-bit binary data, and each M-bit data represents a desired emission intensity of a specific light emitting element or element group.

第4図は、本発明の一つの態様を示しており、外部信号源からのN個のワードがN個のLEDドライバチャネルを制御する。Mビットのそれぞれのワードがそれぞれ特定のLEDドライバチャネルに駆動される特定のLEDまたはLED群の光強度を表すバイナリデータであるN個のワードは、一つのファーストインファーストアウトメモリ(FIFO)12に入力される。   FIG. 4 illustrates one aspect of the present invention, where N words from an external signal source control N LED driver channels. N words, each of which is binary data representing the light intensity of a specific LED or group of LEDs each driven to a specific LED driver channel, are stored in one first-in first-out memory (FIFO) 12. Entered.

この態様においては、FIFOメモリ12は、それぞれN個のMビットワードを記憶することができる、少なくとも二つのブロックのデュアルポートランダムアクセスメモリ(RAM)14からなる。逐次書き込みアドレス生成器16とシーケンシャル読み出しアドレス生成器18が、RAM14に書き込むべきワード、また、読み出すべきワードをそれぞれ特定する。外部データソース10からデータライン34を経てデータのそれぞれのワードがFIFO12に入力される際に、書き込みライン36が外部データソースによってパルス励起される。この動作によって、その時アドレス指定されているRAMロケーションにワードデータが書き込まれ、そして、書き込みアドレス生成器16は、次に書き込むべきワードデータのためのRAMロケーションを指定するために、アドレスを増加単位(Modulo)2Nに増加させる。   In this embodiment, the FIFO memory 12 comprises at least two blocks of dual port random access memory (RAM) 14, each capable of storing N M-bit words. A sequential write address generator 16 and a sequential read address generator 18 specify a word to be written to and read from the RAM 14, respectively. As each word of data is input to the FIFO 12 from the external data source 10 via the data line 34, the write line 36 is pulsed by the external data source. This action causes the word data to be written to the currently addressed RAM location, and the write address generator 16 increments the address in increments (to specify the RAM location for the next word data to be written. Modulo) Increase to 2N.

RAM14の内容は、そのRAMが書き込まれる動作をおこなっているときも、非同期的に読み出すことができる。ロジックシーケンサ20によって読み出しラインがトグルされると、読み出しアドレス生成器18が単位増加(Modulo)N分だけ増加され、次のRAMロケーションを指定し、そのロケーションに記憶されているワードデータがデータライン40に出力される。   The contents of the RAM 14 can be read asynchronously even when the RAM is being written. When the read line is toggled by the logic sequencer 20, the read address generator 18 is incremented by a unit increment (Modulo) N, specifying the next RAM location, and the word data stored at that location becomes the data line 40. Is output.

動作中は、Nワードのデータが、FIFO12に、毎秒P回の割合で繰り返し入力され、ここにおいてPは、たとえば100ないし300とすることができるので、ちらつきを視認されることのない、スムーズな光放出素子の光強度調節を提供する。繰り返しN個のワードを入力する、繰り返しのそれぞれを、以下「1サイクル」と称する。   During operation, N words of data are repeatedly input to the FIFO 12 at a rate of P times per second, where P can be set to 100 to 300, for example, so that flicker is not perceived smoothly. Provides light intensity adjustment of the light emitting device. Each repetition of inputting N words repeatedly is hereinafter referred to as “one cycle”.

上述したように、FIFO12は、どの時点においても、Mビットデータからなるワード2N個を入力され、デュアルポートRAM14に記憶しておくことができる。それゆえに、RAM14に記憶されたデータの読み出しは、外部データ源10によって書き込まれるデータに対して、1サイクルだけ遅延したものになる。このようにして、現サイクルのデータは、次のサイクルのために書き込まれつつあるデータとは非同期的に読み出されることができる。即ち、たとえば、各偶数サイクルにおいては、RAMのロケーション1ないしNの内容は、ロケーションN+1ないし2Nの内容が書き込まれつつある間に読み出されるように、また奇数サイクルにおいてはその逆に、することができる。また、ロジックシーケンサ20は、制御ライン42をトグルし、RAM14の第一ブロックと第2ブロックのどちらがアクセスされるのかを決定する。FIFO12はそれゆえに、外部データソース10から入力されたデータのバッファという追加的役割りも果たす。更に加えて、ロジックシーケンサ20による繰り返し行われる読み出しライン38の励起により、デュアルポートRAMの内容が、データを入力した順番の通りに何度も読み出されることを可能にする。   As described above, the FIFO 12 can receive 2N words of M-bit data at any time and store them in the dual port RAM 14. Therefore, reading of data stored in the RAM 14 is delayed by one cycle with respect to data written by the external data source 10. In this way, the data of the current cycle can be read asynchronously with the data being written for the next cycle. That is, for example, in each even cycle, the contents of RAM locations 1 through N can be read while the contents of locations N + 1 through 2N are being written, and vice versa in odd cycles. it can. In addition, the logic sequencer 20 toggles the control line 42 to determine which of the first block and the second block of the RAM 14 is accessed. The FIFO 12 therefore also plays the additional role of buffering data input from the external data source 10. In addition, the excitation of the read line 38 repeatedly performed by the logic sequencer 20 enables the contents of the dual port RAM to be read many times in the order in which data is input.

FIFO12の出力は、FIFO12から読み出されたワードデータをシリアルのビットストリームに調製するM:1デジタルマルチプレクサ(MUX)22の入力に接続される。MUX22は逐次アドレス生成器24とM回路(M−way)スイッチ26とからなる。ロジックシーケンサ20は、制御ライン44を介してアドレス生成器24に接続されている。ロジックシーケンサ20による制御ライン44のトグルがアドレス生成器24を単位(Modulo)Mだけ減少させる。アドレス生成器24がM回路(M−way)スイッチ26に対して指定しているアドレスに従って、入力ワードの第1ビットから第Mビットの値がMUX22から出力される。   The output of the FIFO 12 is connected to the input of an M: 1 digital multiplexer (MUX) 22 that prepares the word data read from the FIFO 12 into a serial bit stream. The MUX 22 includes a sequential address generator 24 and an M circuit (M-way) switch 26. The logic sequencer 20 is connected to the address generator 24 via a control line 44. Toggling the control line 44 by the logic sequencer 20 reduces the address generator 24 by a modulo M. According to the address designated by the address generator 24 for the M circuit (M-way) switch 26, the first to Mth bit values of the input word are output from the MUX 22.

MUX22の出力は、データライン46によって、Nビットのシリアル−パラレルシフトレジスタ28の入力に接続されており、MUX22から入力された時点では基本的にそれぞれのワードのM番目のビットを保持しているシフトレジスタが、ワードをシフトしてゆき、それぞれのワードをパラレルフォーマットで出力する。次に示す態様のように、全体としてNビットの容量となる複数のシフトレジスタを使用することも可能である。ロジックシーケンサ20が、レジスタ中のそれぞれのワードのビットをシフトしてゆくためのパルスを与えるクロック信号を供給するために、読み出しライン38を介してシフトレジスタ28に接続されている。   The output of the MUX 22 is connected to the input of the N-bit serial-parallel shift register 28 by the data line 46, and basically holds the Mth bit of each word when inputted from the MUX 22. A shift register shifts the words and outputs each word in parallel format. It is also possible to use a plurality of shift registers having a capacity of N bits as a whole as in the following mode. A logic sequencer 20 is connected to the shift register 28 via a read line 38 to provide a clock signal that provides a pulse for shifting the bits of each word in the register.

シフトレジスタ28のN個のデジタル出力は、シフトレジスタから受け取ったデータを次の一組のデータを受け取るまでの間保持するNビットラッチ30のN個の入力に、データ線48を介して接続されている。ロジックシーケンサ20は、制御ライン44を介してラッチ30に接続されており、ラッチ30がデータライン48を介して各ビットを受け取ることができるようにパルス信号を与える。ラッチ30のN個の出力はN個のLEDドライバ32にデータ線50を介して接続されており、一つのLEDまたはLED群が接続されたドライバを励起、非励起の状態に駆動する。   The N digital outputs of the shift register 28 are connected via data lines 48 to the N inputs of an N-bit latch 30 that holds the data received from the shift register until the next set of data is received. ing. The logic sequencer 20 is connected to the latch 30 via the control line 44 and provides a pulse signal so that the latch 30 can receive each bit via the data line 48. N outputs of the latch 30 are connected to N LED drivers 32 via a data line 50, and a driver to which one LED or a group of LEDs is connected is driven to a non-excited state.

ロジックシーケンスとタイミング
ロジックシーケンサ20は、本発明にしたがって定義された動作が実行される順序と時間とを、基本的に定義する。それは外部データソース10と制御ライン52を介して同期させることができる一つのプログラマブルタイマを構成する。この制御ラインは、各サイクルの開始時にパルス励起される。外部データソース10はその後逐次的に、N個のワード全てが次のサイクルの開始の前に出力されてしまうという条件の下で、N個のワードを毎秒P回の割合で、FIFO12に出力する。この条件は、それぞれのサイクルに含め得るワードの数に課せられる上限値を規定するが、この値はシステムが用いるクロックスピードにも依存するものである。
The logic sequence and timing logic sequencer 20 basically defines the order and time in which the operations defined in accordance with the present invention are performed. It constitutes one programmable timer that can be synchronized with the external data source 10 via the control line 52. This control line is pulsed at the beginning of each cycle. The external data source 10 then sequentially outputs N words to the FIFO 12 at a rate of P times per second under the condition that all N words are output before the start of the next cycle. . This condition defines an upper limit imposed on the number of words that can be included in each cycle, but this value also depends on the clock speed used by the system.

各サイクルの開始時点(最初のサイクルによって最初のN個のワードがFIFO12に書き込まれてしまった後の)においては、逐次的にN個のワードをFIFO12からMUX22に転送するために、ロジックシーケンサ20は、読み出しライン38を繰り返しパルス励起する。本発明のビット角変調(BAM)が行われる一つの態様においては、アドレス生成器24はそれぞれのワードの中で最も大きい単位を表すビットを選択するようにされる。各ワードのM番目のビットがシフトレジスタ28に出力される。制御ライン42はRAM14の適切なブロックにアクセスするようにセットされ、たとえば第2のサイクルではブロック1にアクセスするようにされる。読み出しライン38がパルス励起されると、読み出しラインはシフトレジスタ28に対してもクロックにパルスを与え、レジスタ内のビットは逐次的にシフトしてゆく。一つのシフトレジスタ28は、出力されるべきそれぞれのN個のワードの最初のビットを記憶しており、ロジックシーケンサ20が制御ライン44をパルス励起して、データライン48を介してそれぞれのビットをラッチ30が受け取ることを可能にする。そしてそれらのビットはデータライン50を介してLEDドライバ32に出力される。制御ライン44のトグル動作は、次の最大の単位を表すビットを選択するために、同時にMUXのアドレス生成器24もインクリメントする。それゆえに、たとえば仮にビットMが最も大きい単位を表すビットであって、ビットMに次いで大きな単位を表すビットがビットM−1であるとすると、全てのワードにおいて、ビットMには、さらにM−1、M−2等が続いてゆくことになる。   At the start of each cycle (after the first N words have been written to the FIFO 12 by the first cycle), the logic sequencer 20 is used to sequentially transfer the N words from the FIFO 12 to the MUX 22. Repeatedly pulses the readout line 38. In one embodiment in which bit angle modulation (BAM) of the present invention is performed, the address generator 24 selects the bit representing the largest unit in each word. The Mth bit of each word is output to the shift register 28. Control line 42 is set to access the appropriate block of RAM 14, for example to access block 1 in the second cycle. When the readout line 38 is pulsed, the readout line also pulses the clock to the shift register 28 and the bits in the register are shifted sequentially. One shift register 28 stores the first bit of each N words to be output, and the logic sequencer 20 pulses the control line 44 and sets each bit via the data line 48. Allows latch 30 to receive. These bits are output to the LED driver 32 via the data line 50. The toggle operation on the control line 44 simultaneously increments the MUX address generator 24 to select the bit representing the next largest unit. Therefore, for example, if bit M is the bit representing the largest unit, and the bit representing the largest unit after bit M is bit M-1, in all words, bit M further includes M- 1, M-2, etc. will follow.

BAMが行われる本発明のこの態様においては、最も大きい単位を表すビットを考慮すると、ロジックシーケンサ20のタイミングは、制御ライン44のパルス励起が1/(2P)だけ遅らせたものとなるようにプログラムされる。 このようにして、最大の単位を表すビットは、基本的にこの期間だけ引き延ばされる。この引き延ばし時間中に、ロジックシーケンサ20は読み出しライン38を繰り返しパルス励起し、N個のワードをFIFO12からMUXに逐次的に転送する。この引き延ばし時間が経過すると、ロジックシーケンサ20は再び制御ライン44をパルス励起し、各ビットがラッチされLEDドライバ32へと出力される。   In this aspect of the invention where BAM is performed, the logic sequencer 20 timing is programmed so that the pulse excitation of the control line 44 is delayed by 1 / (2P), considering the bit representing the largest unit. Is done. In this way, the bit representing the largest unit is basically extended for this period. During this stretching time, the logic sequencer 20 repeatedly pulses the read line 38 and sequentially transfers N words from the FIFO 12 to the MUX. When this extending time elapses, the logic sequencer 20 pulses the control line 44 again, and each bit is latched and output to the LED driver 32.

このプロセスはM回繰り返され、タイマー引き延ばし時間は毎回半分にされるので、それぞれのビットは、必要な強度値を定義する比率分だけ引き延ばされる。このようにして、BAMにおいては、ロジックシーケンサ20のタイミングが[数式:(1/(2*P))=2のi乗掛けるP分の1]の間だけ、延ばされるようにプログラムされており、ここにおいて「i」はあるビットが表す単位の大きさを意味している。たとえば「i」が1であるとは、あるワードにおける最も大きい単位を意味するビットのことであり、「i」が2であるとは、2番目に大きい単位を表すビットである、という意味である。2番目に大きい単位を表すビットの場合、遅延は1/(4P)に等しくなる。このようにして、外部データソース10から受け取られたN個のワードが、それぞれのLEDドライバへと転送されるためのBAMのビットストリームに変換される。 This process is repeated M times, and the timer extension time is halved each time, so each bit is extended by a ratio that defines the required intensity value. Thus, in the BAM, the timing of the logic sequencer 20 is programmed to be extended only during [Formula: (1 / (2 i * P)) = 2 times i multiplied by 1]. Here, “i” means the size of a unit represented by a certain bit. For example, “i” being 1 means a bit representing the largest unit in a word, and “i” being 2 means a bit representing the second largest unit. is there. For the bits representing the second largest unit, the delay is equal to 1 / (4P). In this way, N words received from the external data source 10 are converted into a BAM bitstream for transfer to the respective LED driver.

シフトレジスタ28内のそれぞれのワードの最後のビットを選択しラッチ30、またさらにその先のLEDドライバ32に転送を完了したならば、最初のサイクルが完了したことになる。制御ライン42は次に、上記した全プロセスを次のサイクルで実行することを準備するために、次のサイクル用のN個のワードからなる、RAM14のもう一つのブロックを選択するようにトグルされる。   If the last bit of each word in the shift register 28 is selected to complete the transfer to the latch 30 and further to the LED driver 32, the first cycle is complete. The control line 42 is then toggled to select another block of RAM 14, consisting of N words for the next cycle, in order to prepare the entire process described above to run in the next cycle. The

第5図は、本発明の上記態様のプロセスフローの概略図である。「x」の値は、それぞれの制御ビットの引き伸ばされた時間を規定する値であり、BAMの場合その値は2のi乗に等しいが、PCMの場合「x」は定数とすることができる。   FIG. 5 is a schematic diagram of the process flow of the above aspect of the invention. The value of “x” is a value that defines the extended time of each control bit. In the case of BAM, the value is equal to 2 to the power of i, but in the case of PCM, “x” can be a constant. .

更に、上記プロセスは、一例として擬似コード(pseudocode)によって、次のように表される。
DO FOREVER
Read N words data into FIFO12
Set MUX 22 bit select address to M
FOR i=1 to M
FOR j=1 to N
Output data[j]from FIFO12 to MUX22
Pulse shift register28 clock
ENDFOR
Pulse latch30
Decrement MUX22 bit select address
Delay 1/(xP)seconds
ENDFOR
Toggle RAM14 block select
ENDDO
Further, the above-described process is expressed as follows by pseudo code as an example.
DO FOREVER
Read N words data into FIFO12
Set MUX 22 bit select address to M
FOR i = 1 to M
FOR j = 1 to N
Output data [j] from FIFO12 to MUX22
Pulse shift register28 clock
ENDFOR
Pulse latch 30
Decrement MUX22 bit select address
Delay 1 / (x * P) seconds
ENDFOR
Toggle RAM14 block select
ENDDO

上記したように、本発明の一つの態様においてはLEDチャネルがBAMを用いて駆動され、タイミングとシーケンスが制御されているが、この発明は、一つまたは複数の光放出素子群を制御するためのパラレル出力ストリームにいかなるバイナリワードをも変換するために、また必要ならばデータのそれぞれのビットを延長することも可能なものとして、使用可能である。   As described above, in one embodiment of the present invention, the LED channel is driven using BAM and the timing and sequence are controlled. However, the present invention is for controlling one or a plurality of light emitting element groups. Can be used to convert any binary word into a parallel output stream and extend each bit of data if necessary.

本発明の一つの態様においては、第6図に示すように、それぞれのシフトレジスタ54およびラッチ56は、それぞれのLEDドライバ58と対応させて複数設け、それらの合計容量としてNビットであるようにすることができる。この構成においては、それぞれのシフトレジスタ、ラッチおよび対応するLEDドライバは、デイジーチェーンとしてデータ接続62にシリアルに繋がれ、共通シフトレジスタクロック信号64と共通ラッチイネーブル信号66を有する、独立したモジュール60として設置することができる。 In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, a plurality of shift registers 54 and latches 56 are provided corresponding to the respective LED drivers 58, and the total capacity thereof is N bits. can do. In this configuration, each shift register, latch, and corresponding LED driver are serially connected to the data connection 62 as a daisy chain, as an independent module 60 having a common shift register clock signal 64 and a common latch enable signal 66. Can be installed.

本発明のひとつの利点は、シフトレジスタとそれに伴うラッチとがFIFO12、MUX22およびロジックシーケンサ20と物理的に離れていてもよい点である。一方、PWMコントローラであれば、それぞれのLEDドライバチャネルのためにN個の分離した接続が必要であるのに対し、本発明はそれぞれのシフトレジスタおよびそれに伴うラッチとの間には、シフトレジスタへのデータ入力ライン46、ロジックシーケンサからの読み出しライン38およびロジックシーケンサからのラッチイネーブル信号44の、3個の接続のみを必要とするに過ぎない。本発明はこのように、PWMに基づくコントローラの場合に典型的に必要とされる、高価な多層回路基板の必要性を回避することができる。   One advantage of the present invention is that the shift register and associated latch may be physically separate from the FIFO 12, MUX 22, and logic sequencer 20. On the other hand, a PWM controller requires N separate connections for each LED driver channel, whereas the present invention provides a shift register between each shift register and its associated latch. Only three connections are required: the data input line 46, the read line 38 from the logic sequencer, and the latch enable signal 44 from the logic sequencer. The present invention thus avoids the need for expensive multilayer circuit boards that are typically required in the case of PWM based controllers.

本発明のもうひとつの利点は、FIFO、MUX、シフトレジスタ、ラッチおよびロジックシーケンサを含む論理サブユニットを、ディスクリートIC、より安価なFPGA、またはたとえばより高価なマイクロコントローラとは対極に在る低ゲートカウントの特定用途向けIC(ASICs)を用いて構築できることである。   Another advantage of the present invention is that a logic sub-unit including a FIFO, MUX, shift register, latch and logic sequencer can be combined with a low gate, as opposed to a discrete IC, a less expensive FPGA, or a more expensive microcontroller, for example. It can be built using count specific application ICs (ASICs).

本発明の更なる利点としては、回路の複雑性が低いので、市販品のマイクロコントローラが達成できるスイッチングスピードおよびサイクルタイムを上回って、論理サブユニットを動作させることができる点である。それゆえに、本発明の一例を用いることによって、数百のLEDドライバチャネルを、独立に制御することが可能である。   A further advantage of the present invention is that the logic subunits can be operated at higher switching speeds and cycle times than can be achieved with commercially available microcontrollers due to low circuit complexity. Therefore, by using an example of the present invention, hundreds of LED driver channels can be controlled independently.

上記の説明においては本発明を光放出素子の励起に用いることができると説明しているが、この分野の通常の知識を有する者であれば、本発明が、ソースと電子デバイス自身との接続の数を少なくしながらも、パルスを用いる複数の電子デバイスを、励起/非励起させることができる手段を提供するものであるということを即座に理解するであろう。   In the above description, it is explained that the present invention can be used for excitation of a light emitting element. However, if the person has ordinary knowledge in this field, the present invention can connect the source and the electronic device itself. It will be readily appreciated that it provides a means by which multiple electronic devices using pulses can be excited / de-excited while reducing the number of pulses.

上記のように説明された本願発明の態様は、多様な形に変形可能であることは明らかであろう。そのような変形は本発明の精神と技術範囲を離れたものと理解されるべきではなく、この分野の通常の知識を有する者にとって明らかな全てのそのような変形は、本願の特許請求の範囲に含まれるものであると意図されている。   It will be apparent that the embodiments of the present invention described above can be modified in various ways. Such variations are not to be understood as departing from the spirit and scope of the invention, and all such variations apparent to those of ordinary skill in the art are intended to be covered by the claims herein. It is intended to be included in

パルス幅変調信号の25%、50%および100%デューティー比のものの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a 25%, 50%, and 100% duty ratio of a pulse width modulation signal. パルス幅変調信号と、ビット角変調信号とのそれぞれによる、16種の出力信号生成を可能にする信号の例である。It is an example of the signal which enables the production | generation of 16 types of output signals by each of a pulse width modulation signal and a bit angle modulation signal. 本発明の一態様を、高度に概念的に表現した図である。FIG. 3 is a highly conceptual representation of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様の、ブロックダイヤグラムである。It is a block diagram of 1 aspect of this invention. 本発明の一態様の、プロセスのフロー図である。FIG. 3 is a process flow diagram of one embodiment of the present invention. 本発明のもう一つの態様の、ブロックダイヤグラムである。It is a block diagram of another aspect of this invention.

Claims (22)

次のものを含む、一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループを独立に制御することを可能にする、パラレルパルスコード変調システム。
a)外部ソースから制御データを受け取るメモリユニットであって、制御データを書き込みまた読み出すことができる、前記メモリユニット;
b)メモリユニットから制御データを受け取り、制御データを、データグループを含むシリアルデータストリームに編成するためにメモリユニットに接続されたマルチプレクサ;
c)マルチプレクサに接続され、マルチプレクサからのシリアルデータストリームを受け取り、それぞれのデータグループを、一つまたは複数の電子デバイスからなる特定のグループのための制御パラメータを意味するそれぞれのパラレルデータストリーム出力に変換するシフトレジスタ;
d)シフトレジスタおよび一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループに接続されたラッチであって、それぞれのパラレルデータストリーム出力を受け取り、一つまたは複数の電子デバイスからなる対応するグループに対して、特定のパラレルデータストリーム出力を送出することによって、一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループを独立に制御するための、前記ラッチ;および
e)メモリユニット、マルチプレクサ、シフトレジスタおよびラッチに対して、シーケンス指令とタイミング信号を供給するためのロジックシーケンサ。
A parallel pulse code modulation system that allows multiple groups of one or more electronic devices to be controlled independently, including:
a) a memory unit that receives control data from an external source, the memory unit being capable of writing and reading control data;
b) a multiplexer connected to the memory unit for receiving control data from the memory unit and organizing the control data into a serial data stream including data groups;
c) connected to the multiplexer, receives the serial data stream from the multiplexer and converts each data group into a respective parallel data stream output, which means control parameters for a particular group of one or more electronic devices Shift register;
d) A latch connected to a plurality of groups of shift registers and one or more electronic devices, each receiving a parallel data stream output and corresponding to a corresponding group of one or more electronic devices. Said latch for independently controlling a plurality of groups of one or more electronic devices by sending a particular parallel data stream output; and e) for memory units, multiplexers, shift registers and latches Logic sequencer for supplying sequence commands and timing signals.
制御データが複数のバイナリワードを含み、複数のバイナリワードのそれぞれは、一つまたは複数の電子デバイスからなる特定のグループの所望の動作レベルを規定する複数のバイナリデータビットを含む、請求項1に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The control data includes a plurality of binary words, each of the plurality of binary words including a plurality of binary data bits defining a desired level of operation of a particular group of one or more electronic devices. The parallel pulse code modulation system described. 電子デバイスが光放出素子であり、所望の動作レベルは所望の照明レベルを表わすものである、請求項2に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The parallel pulse code modulation system of claim 2, wherein the electronic device is a light emitting element and the desired operating level represents a desired illumination level. メモリユニットが、ファーストインファーストアウトメモリである、請求項1に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The parallel pulse code modulation system according to claim 1, wherein the memory unit is a first-in first-out memory. メモリユニットが、デュアルポートのランダムアクセスメモリであり、同時に読み書き動作が行えるものである、請求項1に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The parallel pulse code modulation system according to claim 1, wherein the memory unit is a dual-port random access memory capable of simultaneously reading and writing. マルチプレクサが、それぞれのバイナリワード内のバイナリデータビットの有意性に基づいて、複数のバイナリワードをシリアルデータストリームに編成するものである、請求項2に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The parallel pulse code modulation system of claim 2, wherein the multiplexer organizes the plurality of binary words into a serial data stream based on the significance of the binary data bits within each binary word. それぞれのバイナリワード内のバイナリデータビットの減少する有意性に基づいて、バイナリワードがシリアルデータストリームに編成されるものである、請求項6に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The parallel pulse code modulation system of claim 6, wherein the binary words are organized into a serial data stream based on the decreasing significance of the binary data bits in each binary word. それぞれのパラレルデータストリーム出力が、複数のバイナリデータビットを含み、特定のパラレルデータストリーム出力を一つまたは複数の電子デバイスからなる対応するグループに送出する際に、連続するそれぞれのバイナリビットの送出の間に既定の長さの時間遅れを設けるものである、請求項1に記載のパラレルパルスコード変調システム。   Each parallel data stream output includes a plurality of binary data bits, and when sending a particular parallel data stream output to a corresponding group of one or more electronic devices, the transmission of each successive binary bit The parallel pulse code modulation system according to claim 1, wherein a predetermined time delay is provided therebetween. 既定の長さの時間が、パラレルデータストリーム出力におけるそれぞれのバイナリービットを送信した後に逐次的に減少していくものであり、既定の出力は、次のパラレルデータストリーム出力を送出するためにリセットされる、請求項8に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The default length of time is reduced sequentially after sending each binary bit in the parallel data stream output, and the default output is reset to send the next parallel data stream output. The parallel pulse code modulation system according to claim 8. バイナリデータビットが割り当てられた有意性を有しており、既定の長さの時間が、特定のバイナリーデータビットの有意性に基づいている、請求項8に記載のパラレルパルスコード変調システム。   9. The parallel pulse code modulation system of claim 8, wherein the binary data bits have an assigned significance and the predetermined length of time is based on the significance of the particular binary data bits. 特定のパラレルデータストリーム出力中のそれぞれのバイナリデータビットを送信した後に、既定の長さの時間が2で除算される、請求項10に記載のパラレルパルスコード変調システム。   The parallel pulse code modulation system of claim 10, wherein a predetermined length of time is divided by two after transmitting each binary data bit in a particular parallel data stream output. シフトレジスタが追加の複数のシフトレジスタとデイジーチェイン形式で接続されており、それぞれのシフトレジスタは対応するラッチに接続されており、それぞれのラッチは一つまたは複数の電子デバイスからなる対応する複数のグループに接続されており、マルチプレクサによるシリアルデータストリーム出力が逐次的にそれぞれのシフトレジスタに送信される、請求項1に記載のパラレルパルスコード変調システム。   A shift register is connected in a daisy chain format with a plurality of additional shift registers, each shift register is connected to a corresponding latch, and each latch is a corresponding plurality of one or more electronic devices. The parallel pulse code modulation system according to claim 1, wherein the parallel pulse code modulation system is connected to the group and serial data stream output by the multiplexer is sequentially transmitted to each shift register. 次のステップを含む方法によって、一つまたは複数の電子デバイスからなる複数のグループを独立に制御することを可能にする方法。
a)外部ソースからメモリユニットによって制御データを受け取り、該メモリユニットに制御データを書き込む;
b)該制御データをメモリユニットから読み出し、該制御データをマルチプレクサに送信する;
c)マルチプレクサにより、該コントロールデータをデータグループを含むシリアルデータストリームに編成する;
d)それぞれのデータグループを、それぞれが一つまたは複数の電子デバイスからなる特定のグループのための制御パラメータを意味する複数のパラレルデータストリーム出力に変換する;
e)それぞれのパラレルデータストリーム出力を一つまたは複数の電子デバイスからなる対応するグループに送信する。
A method that allows a plurality of groups of one or more electronic devices to be independently controlled by a method that includes the following steps.
a) receiving control data by the memory unit from an external source and writing the control data to the memory unit;
b) reading the control data from the memory unit and sending the control data to the multiplexer;
c) Organizing the control data into a serial data stream containing data groups by a multiplexer;
d) converting each data group into a plurality of parallel data stream outputs, each representing a control parameter for a particular group of one or more electronic devices;
e) Send each parallel data stream output to a corresponding group of one or more electronic devices.
制御データが複数のバイナリワードを含み、バイナリワードのそれぞれは、一つまたは複数の電子デバイスからなる特定のグループの所望の動作レベルを規定する複数のバイナリデータビットを含むものである、請求項13に記載の方法。   14. The control data includes a plurality of binary words, each of the binary words including a plurality of binary data bits defining a desired level of operation for a particular group of one or more electronic devices. the method of. 電子デバイスは光放出素子であり、所望の動作レベルは所望の発光レベルを意味するものである、請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein the electronic device is a light emitting element, and the desired operating level is intended to mean a desired emission level. メモリユニットへの制御データの書き込みと、メモリユニットからの制御データの読み出しが、同時に実行される、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, wherein writing control data to the memory unit and reading control data from the memory unit are performed simultaneously. 制御データを編成するステップが、それぞれのバイナリワードにおけるバイナリデータビットの有意性に基づいて、複数のバイナリワードをシリアルデータストリームに編成することを含む、請求項14に記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein organizing control data includes organizing a plurality of binary words into a serial data stream based on the significance of binary data bits in each binary word. それぞれのバイナリワードにおけるバイナリデータビットの減少する有意性に基づいて、バイナリワードがシリアルデータストリームに編成される、請求項17に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the binary words are organized into a serial data stream based on the decreasing significance of the binary data bits in each binary word. それぞれのパラレルビットストリーム出力が複数のバイナリデータビットを含み、それぞれのパラレルデータストリーム出力を送信するステップが、それぞれのバイナリデータビットの送信の間に既定の長さの時間遅れを含む、請求項13に記載の方法。   14. Each parallel bitstream output includes a plurality of binary data bits, and the step of transmitting each parallel data stream output includes a predetermined length of time delay between transmission of each binary data bit. The method described in 1. 既定の長さの時間が、パラレルデータストリーム出力におけるそれぞれのバイナリービットを送信した後に逐次的に減少していくものであり、既定の出力は、次のパラレルデータストリーム出力を送信するためにリセットされる、請求項19に記載の方法。   The predetermined length of time is progressively reduced after each binary bit in the parallel data stream output is transmitted, and the default output is reset to transmit the next parallel data stream output. 20. The method of claim 19, wherein バイナリデータビットが割り当てられた有意性を有しており、既定の長さの時間が、特定のバイナリデータビットの有意性に基づいている、請求項19に記載の方法。   20. The method of claim 19, wherein the binary data bits have an assigned significance and the predetermined length of time is based on the significance of the particular binary data bits. 特定のパラレルデータストリーム出力中のそれぞれのバイナリデータビットを送信した後に、既定の長さの時間が2で除算される、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein after transmitting each binary data bit in a particular parallel data stream output, a predetermined length of time is divided by two.
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