基于FPGA的8位并行輸入LED掃描控制芯片設(shè)計(jì)
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設(shè)計(jì)中考慮到幀頻與LED屏體顯示效率的折中，采用λ=l，td=h/16，即存儲(chǔ)器讀出速率等于數(shù)據(jù)輸人速率，顯示基本時(shí)間單位為1/16倍行周期?；叶?a class="contentlabel" href="http://www.biyoush.com/news/listbylabel/label/掃描">掃描通過(guò)對(duì)灰度數(shù)據(jù)按位分時(shí)顯示的方法實(shí)現(xiàn)，即計(jì)算機(jī)屏幕圖像以每像素24bit輸出(紅、綠、藍(lán)各8bit)時(shí)，通過(guò)給每種顏色sbit字節(jié)的不同位分配不同的顯示時(shí)間達(dá)到灰度顯示的目的。比如，最低位(第8位)對(duì)應(yīng)1/16行顯示時(shí)間，第7位對(duì)應(yīng)1/8行顯示時(shí)間，…，第2位對(duì)應(yīng)4行顯示時(shí)間，最高位對(duì)應(yīng)8行顯示時(shí)間。屏體數(shù)據(jù)更新時(shí)間以行周期為單位，最低位對(duì)應(yīng)更新時(shí)間為1行時(shí)間，其中顯示1/l6行時(shí)間，其余15/16行時(shí)間里，由控制電路產(chǎn)生消隱信號(hào)進(jìn)行消隱，其余位類同。
2、LED掃描控制芯片
通過(guò)數(shù)據(jù)比較之后，本論文采用了恒流源驅(qū)動(dòng)方式[4]，設(shè)計(jì)了一款可以實(shí)現(xiàn)從白到黑的256級(jí)灰度顯示的控制單元。該顯示控制芯片具有與時(shí)鐘同步的8位并行輸入端口，內(nèi)含16個(gè)8位的移位寄存器和16個(gè)8位的數(shù)據(jù)鎖存器，可以對(duì)8位并行數(shù)據(jù)進(jìn)行移位并鎖存。圖2為該掃描和顯示控制芯片的電路圖。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/169517.htm
當(dāng)電路開始工作時(shí)，8位并行數(shù)據(jù)在移位時(shí)鐘脈沖的作用下打入芯片的移位寄存器模塊中，其內(nèi)部含有16個(gè)移位寄存器, 故移位16 次后,數(shù)據(jù)將從該芯片的DOUT0～DOUT7 輸出到下一芯片；同時(shí)將移位所得的16個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入到鎖存器中鎖存。這時(shí)只要輸出控制信號(hào)為低，并給出同名行的行選通信號(hào)同時(shí)使輸出開放，各列即可開始輸出恒流，同時(shí)8位計(jì)數(shù)器開始對(duì)灰度級(jí)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與該列所存儲(chǔ)的灰度值相等時(shí)，該列的恒流輸出結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)LED的顯示時(shí)間控制，即占空比控制。若采用10個(gè)該顯示控制單元級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)LED顯示屏，則一直并行移位160 次就可完成第一行數(shù)據(jù)的傳輸。
運(yùn)用VerilogHDL編寫代碼并用Modelsim仿真軟件對(duì)該電路代碼進(jìn)行編譯仿真，得出了如圖3、圖4所示得時(shí)序圖。 
通過(guò)時(shí)序圖我們可以看到在控制端：enable、rsel、bc_ena、latch等控制端的控制下，可以按照不同的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同灰度和亮度的實(shí)現(xiàn)。在灰度控制單元中，數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)了16個(gè)脈沖之后移位傳輸至輸出端輸出，并且實(shí)現(xiàn)了8列或者16列輸出的可調(diào)；在亮度控制單元中，通過(guò)調(diào)整enable、bc_ena、latch的值實(shí)現(xiàn)了輸出數(shù)據(jù)的可調(diào)，從而準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)了亮度的控制功能。
根據(jù)各部分同名行的全部傳輸時(shí)間等于該同名行的顯示時(shí)間, 可以得到行周期和點(diǎn)(列)周期的值,即行周期=幀周期/掃描方式的行數(shù),點(diǎn)周期=行周期/(每行點(diǎn)數(shù)×部分?jǐn)?shù))。若幀頻為120Hz ,則幀周期為1/120s = 8.33ms，根據(jù)掃描方式為1/16可將80行分為5個(gè)16行,每行160 列,這樣,行周期即為520.6μs；點(diǎn)周期為650.75ns；點(diǎn)頻為1.54×106Hz。
四、結(jié)論
本文討論了LED大屏幕視頻控制器中的灰度掃描方法，本文提出了256灰度級(jí)掃描時(shí)的實(shí)現(xiàn)方案，作者的創(chuàng)新點(diǎn)在于并設(shè)計(jì)了一款從暗到亮的256級(jí)灰度顯示的LED顯示控制芯片，在本設(shè)計(jì)中幀頻可達(dá)120Hz ,行周期為520.6μs，點(diǎn)周期為650.75ns；點(diǎn)頻為1.54×106Hz。該芯片可以通過(guò)多塊級(jí)聯(lián)來(lái)驅(qū)動(dòng)LED大屏幕，有著較好的應(yīng)用前景。
評(píng)論