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LED显示屏控制技术

 

LED 显示屏需要基于专用集成电路(ASIC )的控制系统进行控制,美信(Maxin)、安捷伦(Agilent) 和东芝等公司是世界上LED显示屏控制ASIC的主要制造商。除了LED显示技术本身的发展夕由于网络技术的不断进步和实际应用需要,目前网络型、智能型LED控制技术也出现了新的发展势头,这就对传统的一台微机控制一个或多个LED显示屏提出了新的挑战。由于LED显示技术与网络技术原本是彼此独立的,要实现LED显示屏的网络控制,就必须开发符合网络系统协议与规范的相关条款。
1. Agilent公司 LED显示屏控制方案
Agilent公司不仅是 LED重要的制造商,而且在LED应用方面也是世界领先者之一。该公司推出的三个系列的户外LED全彩屏和两个系列的室内LED全彩屏, 是目前世界市场上LED显示屏最齐全的产晶系列。Aailent公司提供的LED显示屏技术方案如下:
(1)LED 显示屏系统的数据传输
在传输方面,大屏系统一般采用串行方式进行视频数据的传输,长距离时通常采用光纤模式进行可靠传输。 |
Agilent公司的高速串行/解串行器芯片组可以满足客户对速度和同步的要求。Agilent公司的HDMP-1032/1034和HDMP- 1 022/1 024两套GLINK 芯片组可以分别实现串行1 200mbit/s和1 500Mbit/s fit传输速率。芯片组并口为并行16~22位的TTL电平,速度最高分别达到70MHz I-0 75MHz,而串口采用高速的PECL龟平。芯片组内置CDR,保证在长距离条件下的时钟恢复和同步,非常适合于长线路传输。用户可以在两个时钟周期内把24位RGB信号及控制信号送到GLINK芯片组中夕这样减少了对总线位数和芯片组数量的需求,可以有效降低成本。芯片组支持命令传输,可以使用同一条串行通道来传输控制命令,接收端可以很简单地解读出该命令。芯片组还支持额外的奇偶位传输。在近距离内,用户可以使用一条同轴电缆来连接;而在远距离情况下,用户可以使用一对光模块来实现视频信号的传输。对于高带宽的应用,比如客户需要更高色彩深度,这时可能一对串行/解串行器芯片组是不够的,GLINK 芯片组支持两组并联方式,可以简单地升级到 2.5GHz带宽以满足客户更高的带宽要求。这两个芯片组之间是严格节钟同步的,可以简化收发电路和逻辑设计。
 收发电路和逻辑设计
在长距离的应用中,需要使用光模块以保证可靠传输,一般是兆赫级采样的光模块。Agilent公司可以为用户提供全系列的光模块产品,包括100THz、1 PHz直至l 0PHz的单多模光模块产晶。目前HFBR-53D5 1.25GHz光模块在大屏领域被广泛应用。
在一般情况下,一对GLINK芯片组就可以满足用户的要求,因此只需要一条同轴电缆或光纤,大大简化了现场布线和维护。
(2)以太网接口
为了支持多媒体应用,有些大屏配置以太网接口可以支持播放MPEG2等视频流。Micrel公司作为领先的以太网芯片供应商,其以太网产品包括以太网交换芯片、以太网控制器、以太网物理层等产品,可以满足太屏系统在以太网方面的要求。这些产品支持l0THz, 100THz以太网,带有IVDI/MDI¨x JllffE,可以自动调整收发线对,直连或交叉网线都可以使用。
Micrel的以太网产品支持电缆和光纤模式,光纤工作模式支持把太屏放置在比较远的位置上。以太网控制器支持1路或2路以太网,CPU支持8/16/32位ISA接口或PCI接口。以太网物理层芯片可以提供MII、RMII等接口。灵活多样的产品系列使客户可以选择更加通用的CPU来实现设计。
(3)带外串口通信
配合大屏需要检测电源电压、温度等状态的要求,有些大屏系统使用带外串口通信。若FPGA需要下载和更新功能时,可以通过单片机来实现数据下载。Silicon Labs公司的单片机满足了这些要求,其单片机带有多路8位以上的模拟输入通道,封装小,速度快,兼容传统的8051;内部集成A/D转换层、D/A转换层、Flash和RAM;它是完整的 soc单片机,支持工业温度范围;同时该单片机支持通过多种方式在线升级,目前在大屏厂商中已有应用。
FPGA在太屏中的作用至关重要,它用于完成视频流的存储和刷新、控制·LED等核心功能。Actel公司的第三代基于Flash技术的FPGA,具有价格低、速度快、内置升压编程电路、允许在线升级等特点,并且上电立即工作,无加载配置数据的过程。它可以支持DDR内存的应用,FPGA内置l 8~500kbit的RAM,支持LVDS传输方式,可谓高性价比的 FPGA。Actel的FPGA由于采邓了Flash技术,抗辐射等性能出色,非常适合应用于气候变化剧烈的室外环境。
图2为LED 显示屏的解决方案框图。
深圳世强龟讯公司是ARilent、Micrel、SiliconLabs、Actel公司的授权分销商,可以为客户设计合适的电子显示屏系统解决方案,并提供显示屏的整合电路应用,如同步电子显示屏、同步和异步以太网电子显示屏等应用。
2.无线通信L E D显示屏电路
虽然LED显示技术已经相当成熟,但由于其显示和更新信息往往需与微机连接通信,其应用范围受到限制。 
(1)驱动控制电路
电子显示屏上的LED驱动电路采用数据串行传输方式。
一个行地址由4/1 6译码器译码后输入到一个射极跟随器中,当输出为低电平时,该行的LED 处于有效状态,同时使用一条数组传送指令将数据传送过来完成一行的显示。也就是说,当16行中的某一晶体管基极为低电平时(平时是高电平),这个晶体管就处于要导通的状态。在1 28列中,哪一列是低电平,哪一列的LED导通发光,这样就完成一列的显示。为防止某一列的128个点可能都发光使驱动晶体管电流过大而烧坏,选用电流为5A 的达林顿器件TIP 1 27,这样即使电路发生了静态现, 也不会使晶体管烧坏。
显示亮度的控制通过改变LED 发光和不发光的数量比值来实现,采用PWM可以控制LED显示屏的亮度等级。
(2)单片机控制电路
单片机作为整个电子显示板的控制、驱魂、接收/发送数据和整个电路协调的中央处理单元,担负着重要的任务。系统中的单片机部分主要由复位电路(开机复位和按键复位两种结合方式)、1 2MHz 的晶体管振荡器、存储扩展电路(扩展为32KB )构成。单片机的通信方式为串行异步通信方式,接收来自计算机发送的信号,比特率为2 400bit/s。
 显示板行、列驱动电路
(3)发射/接收模块
DF数据发射模块电路如图5所示。发射模块的频率为315MHz,当环境温度为-25~+85 °C时,频率漂移仅为3 x 10-6/°C发射电路的工作电压为 3~12V。当发射电压为3V时,在空旷地的传输距离为20~5 0m ;当电压为5V时,传输距离为1 00~200m;当电压为 9v时,传输距离为300~500m;当电压为12V时,传输距离达700~800rn ,此时的发射电流为60mA,发射功率为500mW。
DF数据发射模块采用ASk调制方式,以降低功耗。当数据信号停止时,发射电流降为零。为保证发射模块正常工作,数据信号与模块输入端之间应用电阻而不是电容耦合。
 发射模块电路
接收模块电路如图6所示。这种超外差接收模块采用RX33 10A无线遥控及数据传输ASIC和316.8MHz PfJ F表面波谐振器。超外差接收机对天线的阻抗匹配要求较高,外接天线的阻
 
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