TWI698123B - 顯示裝置 - Google Patents

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李赤
梁丕樹
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李赤
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Abstract

本發明涉及一種顯示裝置，顯示裝置包括：用於提供時鐘同步信號的時鐘串行總線；數據串行總線，用於傳輸待通訊數據；其中，待通訊數據包括串行通訊數據和總線通訊數據；多個通過時鐘串行總線和數據串行總線級聯的通訊裝置以及與通訊裝置連接的顯示模塊；其中，通訊裝置包括用於實現總線通訊模式和串行通訊模式之間切換的總線模式/串行模式多路選擇器；多個通訊裝置通過總線模式/串行模式多路選擇器實現在時鐘同步信號下對待通訊數據的同步傳送；通訊裝置還用於接收串行通訊數據、並根據串行通訊數據輸出串行控制信號以控制顯示模塊進行顯示，本申請可實現多個顯示模塊的同步顯示。

Description

顯示裝置
本發明係一種計算機技術領域，尤指一種顯示裝置。
在計算機數據傳輸領域內，長期以來使用UART，SPI和I2C通信接口標準，盡管它們被廣泛地使用，但卻是一種低數據速率數據傳輸標準，隨著計算機顯示分辨率的提高(2k，4k，8k)，大容量存儲設備的發展，已無能力支持更高層次的設備之間的功能操作。現有通信接口標準的電路大都比較複雜並且與外圍設備連接時不方便。同時傳統的數據傳輸方式大多採用主從結構、尋址發送的方式來傳輸數據，所以可能導致數據在傳輸時信號延遲，進而影響數據在通訊裝置和外圍設備之間的同步傳送。
以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。
本發明主要目的在於：可實現多個顯示模塊的同步顯示。
為達上述目的，本發明是一種顯示裝置，其包括：一時鐘串行總線，用於為一通訊控制鏈路提供時鐘同步信號；一數據串行總線，用於傳輸一待通訊數據，其中，待通訊數據包括一串行通訊數據和一總線通訊數據；多個通過時鐘串行總線和數據串行總線級聯的通訊裝置以及與通訊裝置連接的顯示模塊，其中，通訊裝置包括一總線模式/串行模式多路選擇器，總線模式/串行模式多路選擇器用於實現一總線通訊模式和一串行通訊模式 之間的切換，多個通訊裝置通過該總線模式/串行模式多路選擇器實現在時鐘同步信號下對待通訊數據的同步傳送；通訊裝置還用於接收該串行通訊數據、並根據串行通訊數據輸出控制信號以控制顯示模塊進行顯示。
根據本發明之一實施例，其中通訊裝置還包括譯碼模塊，譯碼模塊用於在總線通訊模式下將總線通訊數據解碼生成具有預設數據位數的命令數據；其中，命令數據由引導頭、命令、參數構成。
根據本發明之一實施例，其中總線模式/串行模式多路選擇器還用於接收命令數據，並根據命令數據將通訊裝置由總線通訊模式切換至串行通訊模式。
根據本發明之一實施例，其中通訊裝置還包括計數模塊，計數模塊用於對顯示模塊的個數、傳輸的數據位數進行接收計數，並在計數完成後生成鎖存信號。
根據本發明之一實施例，其中總線模式/串行模式多路選擇器還用於接收鎖存信號、並根據鎖存信號將通訊裝置由串行通訊模式切換至總線通訊模式。
根據本發明之一實施例，其中通訊裝置還包括總線數據接收移位寄存器和串行總線移位寄存器；總線數據接收移位寄存器的輸入端分別接時鐘串行總線、數據串行總線；輸出端接譯碼模塊；用於接收並存儲命令數據；串行總線移位寄存器的輸入端分別接時鐘串行總線、數據串行總線；輸出端接多路選擇器的輸入端；用於接收並存儲待通訊數據。
根據本發明之一實施例，其中通訊裝置還包括配置寄存器，配置寄存器與譯碼模塊連接，用於接收並存儲參數；還用於配置輸出至顯示模塊的電流。
根據本發明之一實施例，其中通訊裝置還包括輸出控制模塊，連接在串行總線移位寄存器與顯示模塊之間，用於控制輸出至顯示模塊的輸出電流大小。
根據本發明之一實施例，其中通訊裝置還包括恒流模塊，連接在輸出控制模塊與顯示模塊之間，用於保持輸出電流的恒定輸出。
根據本發明之一實施例，其中通訊裝置還包括電流調整模塊，電流調整模塊與恒流模塊連接，用於調整恒流模塊輸出的電流大小。
1:參數
10:通訊裝置
110:總線模式/串行模式多
110:路選擇器
120:譯碼模塊
130:計數模塊
131:計數單元
132:顯示控制單元
140:總線數據接收移位寄存器
150:串行總線移位寄存器
160:配置寄存器
170:輸出控制模塊
171:導通單元
172:緩存寄存器
180:恒流模塊
190:電流調整模塊
2:參數
20:顯示模塊
SCLK:時鐘串行總線
SDI:數據串行總線
圖1為一實施例中的顯示裝置的示意圖。
圖2為另一實施例中的顯示裝置的原理示意圖。
圖3為一實施例中的命令數據的組成示意圖。
圖4為一實施例中的顯示裝置的仿真波形圖。
以下藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“一”、“兩”、“上”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
請參閱圖1，為一實施例中的通訊控制鏈路的示意圖。通訊控制鏈路用於實現數據的同步傳送，可以包括：時鐘串行總線SCLK，數據串行總線SDI，多個通過時鐘串行總線SCLK和數據串行總線SDI級聯的通訊裝置10以及與通訊裝置10連接的顯示模塊20。其中，通訊裝置10包括總線模式/串行模式多路選擇器110，總線模式/串行模式多路選擇器110用於實現總線通訊模式和串行通訊模式之間的切換。時鐘串行總線SCLK用於為通訊控制鏈路提供時鐘同步信號。數據串行總線SDI用於傳輸待通訊數據；其中，待通訊數據包括串行通訊數據和總線通訊數據。多個通訊裝置10通過總線模式/串行模式多路選擇器110實現在時鐘同步信號下對待通訊數據的同步傳送。通訊裝置10還用於接收串行通訊數據、並根據串行通訊數據輸出控制信號以控制顯示模塊20進行顯示。
上述實施例，通過使用兩根信號線(時鐘串行總線、數據串行總線)級聯多個通訊裝置，使得本申請實現起來更加簡單，同時和顯示模塊進行連接時更加方便；進一步地，由於採用總線模式/串行模式多路選擇器即可在通訊裝置的內部實現總線通訊模式和串行通訊模式之間的切換，進而實現數據的同步傳送，相較於傳統模式採用主從結構、尋址發送等方式，避免了由於採用主從結構發送數據引起的信號延遲，進而影響數據在通訊裝置和顯示模塊之間的同步傳送等問題。
請參閱圖2，為另一實施例中的顯示裝置的原理示意圖。通訊裝置10還可以包括譯碼模塊120，譯碼模塊120用於在總線通訊模式下將總線通訊數據解碼生成具有預設數據位數的命令數據；其中，命令數據由引導頭、命令、參數構成。其中，參數可以包括參數1和參數2，示例性地，請輔助參閱圖3，為一實施例中的命令數據的組成示意圖。本申請的命令數據可以由引導頭、命令字、參數1、參數2構成40位的命令數據，其中，命令一般 可以分為CODE=1，CODE=0。參數1和參數2可根據用戶實際操作需要進行定義，本申請將參數1定義為連接顯示模塊個數，將參數2定義為顯示長度。同時根據通訊裝置10的功能需求，可以構造出不同的命令和參數。總線模式/串行模式多路選擇器110也即是圖2中的MUX，還用於接收譯碼模塊120解碼生成的命令數據，並根據命令數據將通訊鏈路由總線通訊模式切換至串行通訊模式。總線模式/串行模式多路選擇器MUX實際是接收命令數據中的命令，根據命令來實現總線通訊模式與串行通訊模式之間的切換。由命令數據的構成可以看出，本申請取消了傳統串行總線通訊中制約串行通訊速率的數據起始位、停止位發送模式，使得通訊裝置的最大傳送速率為系統時鐘頻率，可滿足高速通訊的需求。經過測試驗證，本申請的通訊裝置的最大傳送速率在20Mbps以上。
通訊裝置10還可通過構建命令集來擴展多種功能；如通過發送一個令牌命令，使用串行通訊模式在每個通訊裝置10中生成其物理地址，在總線通訊模式時可通過通訊裝置10對應的地址，實現高速點對點，點對多點，尋址發送等操作；可通過把鏈路最終輸出回路接到控制MCU，實現半雙工工作模式下的應答機制；進一步地，還可通過增加一路數據串行總線，使用本申請的通訊裝置10實現全雙工工作模式。
顯示模塊20可以是多個顏色相同或者不同的LED(發光二極管)燈，示例性地，本申請採用三路輸出，也即是一個通訊裝置連接三個LED燈，可以理解，在具體實施的時候，其具體數量可以根據需要進行選擇，可以是五個。同時輸出管腳可以任意排列。
請繼續參閱圖2，通訊裝置10還可以包括計數模塊130。計數模塊130用於對顯示模塊20的個數、傳輸的數據位數進行接收計數，並在計數完成後生成鎖存信號。總線模式/串行模式多路選擇器MUX還用於接收鎖存信 號、並根據鎖存信號將通訊裝置由串行通訊模式切換至總線通訊模式。具體地，計數模塊130主要用於對顯示模塊20的個數和傳輸的數據位數進行接收計數，例如，通訊裝置10連接了3個顯示模塊20分別是LED01，LED02，LED03，同時，傳輸的數據位數為40位，也即是命令數據的位數，當整個通訊裝置處於串行通訊模式的時候，計數模塊130就開始對顯示模塊20的個數和傳輸的數據位數進行計數，並在計數完成之後生成鎖存信號，鎖存，就是把信號暫存以維持某種電平狀態。總線模式/串行模式多路選擇器MUX接收到鎖存信號之後，就自動將通訊控制鏈路由當前的串行通訊模式切換至總線通訊模式，重新開始接收下一次的命令數據。進一步地，計數模塊130還可以包括計數單元131和顯示控制單元132，計數單元用於對顯示模塊20的個數、傳輸的數據位數進行接收計數。顯示控制單元132用於在計數完成後生成鎖存信號，也就是圖2中的LE。顯示控制單元132還用於生成電流導通信號，也就是圖2中的OE。
請繼續參閱圖2，通訊裝置10還可以包括總線數據接收移位寄存器140和串行總線移位寄存器150；總線數據接收移位寄存器140的輸入端分別接時鐘串行總線SCLK，數據串行總線SDI；輸出端接譯碼模塊120；用於接收並存儲命令數據。串行總線移位寄存器150的輸入端分別接時鐘串行總線SCLK，數據串行總線SDI；輸出端接多路選擇器110的輸入端；用於接收並存儲待通訊數據。串行總線移位寄存器150也即是圖2中的FD1，FD2，FD3。其中，FD1，FD2，FD3為同一種移位寄存器，此處這樣描述僅作區分。移位寄存器(shift register)是一種在若幹相同時間脈沖下工作的以觸發器為基礎的器件，數據以並行或串行的方式輸入到器件中，然後每個時間脈沖依次向左或右移動一個比特，在輸出端進行輸出。
請繼續參照圖2，通訊裝置10還可以包括配置寄存器160，配置寄存器160與譯碼模塊120連接，用於接收並存儲參數；還用於配置輸出至顯示模塊20的電流。進一步地，配置寄存器160可以包括電流配置寄存器(圖未標示)、顯示模塊寄存器(圖未標示)以及顯示長度寄存器(圖未標示)。電流配置寄存器(圖未標示)用於配置輸出至顯示模塊20的輸出電流。顯示模塊寄存器(圖未標示)與計數模塊130中的計數單元131連接，用於對顯示模塊20的數量進行存儲。顯示長度寄存器(圖未標示)與計數模塊130中的計數單元131連接，用於存儲命令數據的數據位數。在本申請中，對命令數據中的參數1、參數2通過設置配置寄存器160進行存儲，可以使得後續與其他外圍設備連接時不需要對參數1和參數2進行重複定義，使本申請的顯示裝置操作起來更加簡便。
請繼續參照圖2，通訊裝置10還可以包括輸出控制模塊170，連接在串行總線移位寄存器150與顯示模塊20之間，用於控制輸出至顯示模塊20的輸出電流大小。其中，輸出控制模塊可以包括緩存寄存器172，與串行總線移位寄存器150連接，用於接收並存儲所述串行通訊數據，緩存寄存器172也就是圖2中的LRGB[2]，LRGB[1]以及LRGB[0]。其中，LRGB[2]，LRGB[1]以及LRGB[0]為同一種緩存寄存器件，此處這樣描述僅作區分。導通單元171，連接在緩存寄存器172與顯示模塊20之間，用於接收電流導通信號、並根據電流導通信號控制輸出至顯示模塊20的輸出電流大小。導通單元171也就是圖2中的OR，OB，OC。其中，OR，OB，OC為同一種導通單元，此處這樣描述僅作區分。
請繼續參照圖2，通訊裝置10還可以包括恒流模塊180，連接在輸出控制模塊180與顯示模塊20之間，用於保持輸出電流的恒定輸出。基於LED 燈的特性，在驅動LED燈進行顯示的時候，需要恒流驅動，同時為了保持LED燈的發光更加穩定，也需要保證LED燈恒流驅動。
請繼續參照圖2，通訊裝置10還可以包括電流調整模塊190，電流調整模塊190與恒流模塊180連接，用於調整恒流模塊180輸出的電流大小。電流調整模塊190可以彌補電流配置寄存器(圖未標示)中的配置電流不能通過外部進行設置的問題。電流配置寄存器(圖未標示)中的配置電流一般是根據出廠時廠家的設定，而設置電流調整模塊190之後，用戶就可以根據自身的需要對輸出至LED燈的電流大小進行調節。
請繼續參照圖2，通訊裝置10還可以包括晶體振盪器，晶體振盪器與譯碼模塊120連接，用於為譯碼模塊120提供內部時鐘信號。時鐘信號通過BUFF緩沖驅動後輸出，各級聯通訊裝置10同步接收，切換命令的生成也可通過停止時鐘，利用內部振盪器採樣時鐘停止的輸入間隔產生，同樣可生成切換命令。利用內部晶體振盪器時鐘採樣功能，可取消外部輸入時鐘，也就是時鐘串行總線SCLK，在這種情況下，通訊裝置可以採用RS232模式或PWM模式(占空比)傳送，同樣可實現總線模式/串行模式切換傳送，這時整個通訊過程使用到的通訊線只有一根，也即是數據串行總線SDI。
基於上述，同時結合圖2、圖4，顯示裝置的原理為：總線數據接收移位寄存器140和串行總線移位寄存器150的數據輸入和時鐘輸入均接在一起，通訊裝置10和顯示模塊20與其他外圍電路組成的顯示系統在開機時一般均處於總線狀態(BUSState=1)，總線模式/串行模式多路選擇器MUX選擇SDI作為SDO輸出，此時整個系統處於總線通訊模式接收狀態。總線通訊模式時各通訊裝置10同步接收命令數據，譯碼模塊120將根據不同的命令數據要求譯碼。當通訊裝置10接收到進入串行通訊模式的命令請求時，內部置BUSState=0，總線模式/串行模式多路選擇器NUX將SDO輸出切換到串行 總線移位寄存器150的輸出inSDI，通訊裝置10內部進入串行接收狀態。進入串行總線通訊狀態時，計數模塊130根據通訊控制鏈路中通訊裝置10級聯的個數，以及每個通訊裝置10要接收的數據位數(本申請為3位數據)進行接收計數，在完成對整個通訊控制鏈路級聯通訊裝置10的數據傳送後，生成鎖存信號LE輸出數據到緩存寄存器172，也就是圖4中的LRGB2，LRGB1，LRGB0。實現對各個級聯通訊裝置10的同步操作。進一步地，在請求串行通訊總線發送(ASKSend)命令(CODE=1)之前，還可以根據需要發送多個不同的命令，在本申請中，設置了發送命令(CODE=0)給配置寄存器160中的電流配置寄存器(圖未標示)，生成WRCR脈沖配置顯示裝置內部的輸出電流大小，在接收到待通訊數據之後，裝置內部產生DispBegin脈沖，控制導通單元170根據配置的電流輸出電流，通過恒流模塊180驅動顯示模塊20進行發光，同時通訊裝置10中的計數模塊130開始計數，當計數到已定義“顯示長度”之後，通訊裝置10的顯示控制單元132置OE=1，使得整個裝置停止輸出電流。在完成接收數據後，通訊裝置10內部置總線狀態BUSState=1，恢複到總線通訊模式接收狀態，重新接收命令數據。
本申請的通訊裝置10在總線通訊模式下發送命令及參數，請求切換到串行通訊模式，在串行通訊模式下進行數據同步傳送，在數據傳送期間，根據通訊裝置內部配置的輸出電流值控制顯示模塊20進行顯示，在完成串行通訊後電路恢複到總線通訊模式下，以便再次接收命令和參數。
前述中關於符號說明之對照表請參考如下：
Figure 108124784-A0305-02-0011-4
Figure 108124784-A0305-02-0012-5
當然，以上說明僅為本發明的較佳實施例，本發明並不限於列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質範圍之內，理應受到本發明的保護。
10:通訊裝置
110:總線模式/串行模式多路選擇器
20:顯示模塊

Claims (7)

  1. 一種顯示裝置，其包括：一時鐘串行總線，用於為一通訊控制鏈路提供時鐘同步信號；一數據串行總線，用於傳輸一待通訊數據，其中，該待通訊數據包括一串行通訊數據和一總線通訊數據；多個通過該時鐘串行總線和該數據串行總線級聯的通訊裝置以及與該通訊裝置連接的顯示模塊，其中，該通訊裝置包括一總線模式/串行模式多路選擇器，該總線模式/串行模式多路選擇器用於實現一總線通訊模式和一串行通訊模式之間的切換，多個該通訊裝置通過該總線模式/串行模式多路選擇器實現在該時鐘同步信號下對該待通訊數據的同步傳送，其中該總線模式/串行模式多路選擇器還用於接收該命令數據，並根據該命令數據將該通訊裝置由總線通訊模式切換至串行通訊模式；該通訊裝置還用於接收該串行通訊數據、並根據該串行通訊數據輸出控制信號以控制該顯示模塊進行顯示，其中該通訊裝置還包括譯碼模塊及計數模塊，該譯碼模塊用於在總線通訊模式下將該總線通訊數據解碼生成具有預設數據位數的命令數據；其中，該命令數據由引導頭、命令、參數構成，該計數模塊用於對該顯示模塊的個數、傳輸的該數據位數進行接收計數，並在計數完成後生成鎖存信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該總線模式/串行模式多路選擇器還用於接收該鎖存信號、並根據該鎖存信號將該通訊裝置由串行通訊模式切換至總線通訊模式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該通訊裝置還包括總線數據接收移位寄存器和串行總線移位寄存器； 該總線數據接收移位寄存器的輸入端分別接該時鐘串行總線、該數據串行總線；輸出端接該譯碼模塊；用於接收並存儲該命令數據；該串行總線移位寄存器的輸入端分別接該時鐘串行總線、該數據串行總線；輸出端接該多路選擇器的輸入端；用於接收並存儲該待通訊數據。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該通訊裝置還包括配置寄存器，該配置寄存器與該譯碼模塊連接，用於接收並存儲該參數；還用於配置輸出至該顯示模塊的電流。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該通訊裝置還包括輸出控制模塊，連接在該串行總線移位寄存器與該顯示模塊之間，用於控制輸出至該顯示模塊的輸出電流大小。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，其中該通訊裝置還包括恒流模塊，連接在該輸出控制模塊與該顯示模塊之間，用於保持該輸出電流的恒定輸出。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該通訊裝置還包括電流調整模塊，該電流調整模塊與該恒流模塊連接，用於調整該恒流模塊輸出的電流大小。
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