专利名称：一种led显示屏控制芯片及其控制方法
技术领域：
本发明涉及LED显示技术，尤其涉及一种将IXD显示参数转换为LED显示参数的 LED显示屏控制技术。
背景技术：
近年来，平板显示技术不断进步，其中，IXD通信接口的标准化、信号源多，其市场 机制更成熟。而随着LED显示技术的设计制造水平的不断提高，LED显示屏逐渐在生产和 生活中大量使用，LED显示屏以其特有的显示介质，在一些应用领域，如大面积、全天候、高 亮度和超高亮度显示屏领域凸现优势，但大量应用的同时也攀扯出LED显示技术的若干缺 陷，技术尚未成熟，标准尚未完全建立，没有适合LED的信号源。因此实际应用中需要把通 用的IXD显示信号源转换为适合LED显示屏显示接口的信号源，市场上存在众多LED显示 屏控制装置，其控制显示性能和成本也参差不齐。目前将IXD显示参数转换为LED显示参数的LED显示屏显示控制系统，如图1所 示，包括主控制器和分控制器，主控制器包括DVI接收芯片、FPGA芯片1、帧缓存1、低压差 分信号驱动芯片其中，分控制器包括低压差分信号接收芯片、FPGA芯片2、帧缓存2 所述主控制器的DVI接收芯片实时接收外部DVI视频信号，并将DVI视频信号转 换为RGB数据后提供给FPGA芯片1 ；FPGA芯片1根据LED屏的分辨率需求，从RGB数据中 采集所需RGB信号，并将接采集到的RGB信号存储到帧缓存1直到一帧采集完成，完成一帧 采集后将帧缓存1存储的数据调入FPGAl芯片进行RGB数据的转换、经重组后生成重组数 据，重组数据提供给低压差分信号驱动芯片；所述低压差分信号驱动芯片产生差分数据；所述分控制器的低压差分信号接收芯片接收低压差分信号驱动芯片提供的差分 数据，并还原为重组数据，提供给FPGA芯片2 ；FPGA芯片2实时接收并处理重组数据，将处 理后的数据存储到帧缓存2直到一帧处理完成，一帧处理完成后，将帧缓存2存储的数据调 入FPGA2芯片，FPGA2芯片产生并输出LED扫描信号。如上所述的LED显示屏显示控制系统，驱动一块256 X 128分辨率的全彩屏至少需 要一个主控制器、一个分控制器、包含两个FPGA芯片和两个帧缓存器，硬件设计复杂，成本较高。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种高效、高显示质量、低成本的LED显示 屏显示控制芯片，该LED显示屏控制芯片应用于LED显示屏控制系统，可降低硬件设计复杂 度和硬件成本。LED显示屏控制芯片，包括数据采集电路、帧缓存一、数据转换电路、帧缓存二、 扫描显示电路和流水控制器，所述流水控制器连接数据采集电路的控制端、数据转换电路 控制端、扫描显示电路的控制端，所述数据采集电路的数据输入端输入RGB数据，数据采集 电路的数据输出端连接帧缓存一的输入端，所述帧缓存一的输出端连接数据转换电路的数据输入端，所述数据转换电路的数据输出端连接所述帧缓存二的输入端，所述帧缓存二的 输出端连接扫描显示电路的数据输入端，所述扫描显示电路的数据输出端输出LED显示屏 显示所需的数据。所述数据采集电路的数据输入端，在流水控制器的控制下，从外部接收LCD显示 信号，即RGB数据，根据LED显示屏的分辨率的需求读取相应位置的图像数据，在流水控制 器的控制下实时采集各帧数据采集到的数据通过数据采集电路的数据输出端输出；所述帧缓存一，在流水控制器的控制下，其输入端接收数据采集电路的数据输出 端实时输出的RGB数据，并将红色分量、绿色分量、蓝色分量分别存储在帧缓存一中的红色 分量存储空间、绿色分量存储空间和蓝色分量存储空间中，然后由帧缓存一的输出端，将红 色分量存储空间、绿色分量存储空间、蓝色分量存储空间的RGB数据按数据转换电路需求 输出；所述数据转换电路，在流水控制器的控制下，接收帧缓存一的输出端输出的RGB 数据，在1/N扫描模式下将H*V分辨率下RGB数据进行位权转换，即读取一帧数据中同一列 每隔N行(1/N扫描)的像素，依次将垂直每列的RGB数据都进行位权转换，最后为输出为 权重0的第0行数据，权重1的第0行数据，权重2的第0行数据，权重3的第0行数据，权 重4的第0行数据，权重5的第0行数据，权重6的第0行数据，权重7的第0行数据，权重 0的第1行数据，权重1的第1行数据，权重2的第1行数据，权重3的第1行数据，权重4 的第1行数据，权重5的第1行数据，权重6的第1行数据，权重7的第1行数据，…，权重 0的第N行数据，权重1的第N行数据，权重2的第N行数据，权重3的第N行数据，权重4 的第N行数据，权重5的第N行数据，权重6的第N行数据，权重7的第N行数据，这样数据 转换后每个权重类型包含N行数据，转换后的数据通过数据转换电路的输出端输出；所述帧缓存二，在流水控制器的控制下，接收数据转换电路的输出，并存储在帧缓 存二中，帧缓存二的输出端实时输出其存储的数据；所述扫描显示电路，在流水控制器的控制下，实时接收帧缓存二输出的转换数据， 将转换数据转换为LED显示数据后输出。LED显示屏控制芯片，还可以包括校正电路，所述帧缓存一的输出端与转换电路的 数据输入端不再直接相连，即帧缓存一的输出端连接校正电路的数据输入端，所述校正电 路的数据输出端连接数据转换电路的数据输入端，所述校正电路实时读取帧缓存一输出的 数据，然后，查表输出各帧反Gamma校正后的数据，反Gamma校正后的数据再提供给数据转 换电路。一种LED显示屏控制芯片的控制方法，包括如下步骤(1)数据采集电路接收IXD显示信号，即RGB数据，根据LED显示屏的分辨率的需 求读取相应位置的图像数据，实时采集各帧数据；(2)当数据采集电路采集到第N+2帧数据时，N为大于等于0的整数，帧缓存一接 收并存储数据采集电路采集到的第N+2帧数据，同时帧缓存一输出第N+1帧数据；(3)数据转换电路读取帧缓存一中第N+1帧数据进行数据位权转换；(4)帧缓存二接收并存储数据转换电路转换后的第N+1帧转换数据，同时帧缓存 二输出第N帧转换数据给扫描显示电路；(5)扫描显示电路读取第N帧转换数据，将转换数据作为LED显示数据后输出。
所述步骤(3)的数据转换电路进行数据位权转换之前，可先进行校正，校正后的 数据在进行数据位权转换。采用本发明提出的LED显示屏控制芯片实现LED显示屏控制系统结构简单可以大 大降低成本。
图1为传统的LED显示屏显示控制系统图2为本发明提出的LED显示屏控制芯片结构3为本发明中帧缓存一 RGB存储空间分布示意4为本发明中帧缓存一的输出端输出的RGB数据图5是本发明中数据转换电路转换后输出的位权转换数据图6是本发明提出的包含校正电路的LED显示屏控制芯片结构7是包含校正电路的位权转换示意8是利用本发明实现的LED显示屏控制系统图9是本发明提出的LED显示屏控制芯片的控制方法的三级流水示意图
具体实施例方式以下结合附图对本发明内容进一步说明。LED显示屏控制芯片，如图2所示，包括数据采集电路(21)、帧缓存一(22)、数据转 换电路(24)、帧缓存二(25)、扫描显示电路(26)和流水控制器(27)，所述流水控制器(27) 连接数据采集电路(21)的控制端、数据转换电路(24)控制端、扫描显示电路(26)的控制 端，所述数据采集电路(21)的数据输入端输入RGB数据，数据采集电路(21)的数据输出端 连接帧缓存一(22)的输入端，所述帧缓存一(22)的输出端连接数据转换电路(24)的数据 输入端，所述数据转换电路(24)的数据输出端连接所述帧缓存二(25)的输入端，所述帧缓 存二(25)的输出端连接扫描显示电路(26)的数据输入端，所述扫描显示电路(26)的数据 输出端输出LED显示屏显示所需的数据。所述数据采集电路(21)的数据输入端，在流水控制器(27)的控制下，从外部接收 IXD显示信号，即RGB数据，根据LED显示屏的分辨率的需求读取相应位置的图像数据，在流 水控制器的控制下实时采集各帧数据，在本实施例中，假设每帧采集的数据为512个像素 点/行，共256行，采集到的数据通过数据采集电路(21)的数据输出端输出；所述帧缓存一(22)，在流水控制器的控制下，其输入端接收数据采集电路(21)的 数据输出端实时输出的RGB数据，并将红色分量、绿色分量、蓝色分量分别存储在帧缓存 一 (22)中的红色分量存储空间、绿色分量存储空间和蓝色分量存储空间中，存储空间的 地址分配为，OXOAOOOO到OXOBOOOO为512X256像素点红色分量存储空间，OXOBOOOO到 OxOCOOOO为512X256像素点绿色分量存储空间，OXOCOOOO到OXODOOOO为512X256像素 点蓝色分量存储空间，如图3所示，然后由帧缓存一(22)的输出端，将红色分量存储空间、 绿色分量存储空间、蓝色分量存储空间的RGB数据数据转换电路(24)需求输出；所述数据转换电路(24)，在流水控制器的控制下，接收帧缓存一(22)的输出端 输出的RGB数据，在本实施例中，假设采用1/8扫描模式，读取图4所示的一帧数据中同一列每隔8行(1/8)的像素，假设每个像素为8位如第0列的像素点分别取Q(0，0)，Q(8， 0)，Q (16，0)，Q (24，0)，Q (32，0)，Q (40，0)，Q (48，0)，Q (56，0)，Q (64，0)，Q (72，0)，Q (80，0)， Q(88,0), Q(96,0)，Q(104，0)，Q(112，0)，Q(120，0)，Q(128，0)，Q(136，0)，Q(144，0)，Q(152， 0)，Q(160，0)，Q(168，0)，Q(176，0)，Q(184,0), Q(192,0), Q(200,0), Q(208,0), Q(216，0)， Q(224,0), Q(232，0)，Q(240,0), Q(248，0)，共32个数据存入数据转换电路(24)的寄存 器中，再将32个数据的第0位取出合并成一个权重0的第0行一个32位数据{Q(248， 0)0Q(240，0)0，Q(224，0)0，Q(216，0)0，Q(208，0)0，Q(200，0)0，Q(232，0)0，Q(192，0)0， Q(184，0)0，Q(176，0)0，Q(168，0)0，Q(160，0)0，Q(152，0)0，Q(144，0)0，Q(136，0)0，Q(128， 0)0，Q(120，0)0，Q(112，0)0，Q(104，0)0，Q(96，0)0，Q(88，0)0，Q(80，0)0，Q(72，0)0，Q(64, 0)0，Q(56，0)0，Q(48，0)0，Q(40，0)0，Q(32，0)0，Q(24，0)0，Q(16，0)0，Q(8，0)0，Q(0,0)0}； 同理，将32个数据的第1位取出合并成一个权重1的第0行一个32位数据{Q(248，0) 1， Q(240，0)1，Q(224，0)1，Q(216，0)1，Q(208，0)1，Q(200，0)1，Q(232，0)1，Q(192，0)1，Q(184， 0)1，Q(176，0)l，Q(168，0)l，Q(160，0)l，Q(152，0)l，Q(144，0)l，Q(136，0)l，Q(128，0)l， Q (120，0)1，Q (112，0)1，Q (104，0)1，Q (96，0)1，Q (88，0)1，Q (80，0)1，Q (72，0)1，Q (64，0)1， Q(56，0)1，Q(48，0)1，Q(40，0)1，Q(32，0)1，Q(24，0)1，Q(16，0)1，Q(8，0)1，Q(0，0)1}，依此类 推，32个8位数据通过转置，依次输出权重0的第0行，权重1的第0行，权重2的第0行， 权重3的第0行，权重4的第0行，权重5的第0行，权重6的第0行，权重7的第0行，权重 0的第1行，权重1的第1行，权重2的第1行，…，权重7的第1行，权重0的第2行，…， 权重7的第2行，权重0的第3行，…，权重7的第3行，权重0的第4行，…，权重7的第 4行，权重0的第5行，…，权重7的第5行，权重0的第6行，…，权重7的第6行，权重0 的第7行，…，权重7的第7行，垂直第0列至第511列的8位像素点每位像素点的数据都 进行了转换，这样每个权重类型包含8行数据，每行包含512个32位的水平数据，如图5所 示，把像素点数据相同位的数据合成一个32位的位权数据，完成了 8位宽度像素点数据到 32位宽度位权数据的转换，转换后的数据通过数据转换电路(24)的输出端输出；所述帧缓存二(25)，在流水控制器的控制下，接收数据转换电路(24)的输出，并 存储在帧缓存二(25)中，帧缓存二的输出端实时输出其存储的数据；所述扫描显示电路(26)，在流水控制器的控制下，实时接收帧缓存二(25)输出的 转换数据，将转换数据转换为LED显示数据DATE [31:0]后输出。LED显示屏控制芯片，还可以包括校正电路(23)，如图6所示，所述帧缓存一(22) 的输出端与转换电路的数据输入端(24)不再直接相连，即帧缓存一(22)的输出端连接校 正电路(23)的数据输入端，所述校正电路(23)的数据输出端连接数据转换电路的数据输 入端(24)，所述校正电路(23)实时读取帧缓存一(22)输出的数据，然后以8位红色分量、 绿色分量或蓝色分量的数据为地址，查表输出各帧反Gamma校正数据(1024级)，反Gamma 校正后的数据再提供给数据转换电路，所述反Gamma校正数据可以是8位-16位，反Gamma 校正表由反Gamma校正公式计算生成，公式为Y = (χ/256)γ X 1024，公式中Y是输出数据 位宽，χ是输入数据位宽，Y是校正系数，本实施例中Y为2. 8。当反Gamma校正后的数据 的位数不同时，数据转换电路输出的权重数不同，如当反Gamma校正后的数据可以是10位 时，数据转换电路输出的权重数为10个，如图7所示。利用如图2或图6LED显示屏控制芯片构成的LED显示屏控制系统，如图8所示，
7包括DVI接收芯片，LED显示屏控制芯片，帧缓存三，所述DVI接收芯片实时接收外部DVI视 频信号，并将DVI视频信号转换为RGB数据后提供给图2或图6所述的LED显示屏控制芯 片，所述对RGB数据进行处理后将数据存储在帧缓存三并输出LED扫描信号。通过对比图 1和图8可以看出，图8所示LED显示屏控制系统结构简单，仅需要一个LED显示屏控制芯 片，可以大大降低成本，且硬件设计简单。如图2所示的LED显示屏控制芯片的控制方法，包括如下步骤(1)数据采集电路接收IXD显示信号，即RGB数据，根据LED显示屏的分辨率的需 求读取相应位置的图像数据，实时采集各帧数据；(2)当数据采集电路采集到第N+2帧数据时，N为大于等于0的整数，帧缓存一接 收并存储数据采集电路采集到的第N+2帧数据，同时帧缓存一输出第N+1帧数据；(3)数据转换电路读取帧缓存一中第N+1帧数据进行数据转换；(4)帧缓存二接收并存储数据转换电路转换后的第N+1帧转换数据，同时帧缓存 二输出第N帧转换数据给扫描显示电路；(5)扫描显示电路读取第N帧转换数据，将转换数据作为LED显示数据后输出。如图6所示的LED显示屏控制芯片的控制方法，包括如下步骤(1)数据采集电路接收IXD显示信号，即RGB数据，根据LED显示屏的分辨率的需 求读取相应位置的图像数据，实时采集各帧数据；(2)当数据采集电路采集到第N+2帧数据时，N为大于等于0的整数，帧缓存一接 收并存储数据采集电路采集到的第N+2帧数据，同时帧缓存一输出第N+1帧数据；(3)第N+1帧数据通过校正电路校正； (4)数据转换电路读取校正电路校正后的数据进行数据转换；(5)帧缓存二接收并存储数据转换电路转换后的第N+1帧转换数据，同时帧缓存 二输出第N帧转换数据给扫描显示电路；(6)扫描显示电路读取第N帧转换数据，并将转换数据作为LED显示数据通过扫描 显示电路的数据输出端输出。应该理解到的是，上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何 不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明保护范围之内。
权利要求
LED显示屏控制芯片，其特征在于包括数据采集电路、帧缓存一、数据转换电路、帧缓存二、扫描显示电路和流水控制器，所述流水控制器连接数据采集电路的控制端、数据转换电路控制端、扫描显示电路的控制端，所述数据采集电路的数据输入端输入RGB数据，数据采集电路的数据输出端连接帧缓存一的输入端，所述帧缓存一的输出端连接数据转换电路的数据输入端，所述数据转换电路的数据输出端连接所述帧缓存二的输入端，所述帧缓存二的输出端连接扫描显示电路的数据输入端，所述扫描显示电路的数据输出端输出LED显示屏显示所需的数据。
2.如权利要求1所述LED显示屏控制芯片，其特征在于所述数据采集电路的数据输入端，在流水控制器的控制下，从外部接收LCD显示信号， 即RGB数据，根据LED显示屏的分辨率的需求读取相应位置的图像数据，在流水控制器的控 制下实时采集各帧数据采集到的数据通过数据采集电路的数据输出端输出；所述帧缓存一，在流水控制器的控制下，其输入端接收数据采集电路的数据输出端实 时输出的RGB数据，并将红色分量、绿色分量、蓝色分量分别存储在帧缓存一中的红色分量 存储空间、绿色分量存储空间和蓝色分量存储空间中，然后由帧缓存一的输出端，将红色分 量存储空间、绿色分量存储空间、蓝色分量存储空间的RGB数据按数据转换电路需求输出；所述数据转换电路，在流水控制器的控制下，接收帧缓存一的输出端输出的RGB数据， 在1/N扫描模式下将H*V分辨率下RGB数据进行位权转换，即读取一帧数据中同一列每隔 N行(1/N扫描)的像素，依次将垂直每列的RGB数据都进行位权转换，输出为权重0的第 0行数据，权重1的第0行数据，权重2的第0行数据，权重3的第0行数据，权重4的第0 行数据，权重5的第0行数据，权重6的第0行数据，权重7的第0行数据，权重0的第1行 数据，权重1的第1行数据，权重2的第1行数据，权重3的第1行数据，权重4的第1行数 据，权重5的第1行数据，权重6的第1行数据，权重7的第1行数据，…，权重0的第N行 数据，权重1的第N行数据，权重2的第N行数据，权重3的第N行数据，权重4的第N行数 据，权重5的第N行数据，权重6的第N行数据，权重7的第N行数据，这样数据转换后每个 权重类型包含N行数据，转换后的数据通过数据转换电路的输出端输出；所述帧缓存二，在流水控制器的控制下，接收数据转换电路的输出，并存储在帧缓存二 中，帧缓存二的输出端实时输出其存储的数据；所述扫描显示电路，在流水控制器的控制下，实时接收帧缓存二输出的转换数据，将转 换数据转换为LED显示数据后输出。
3.如权利要求1所述LED显示屏控制芯片，其特征在于还可以包括校正电路，所述帧缓 存一的输出端与转换电路的数据输入端不再直接相连，即帧缓存一的输出端连接校正电路 的数据输入端，所述校正电路的数据输出端连接数据转换电路的数据输入端，所述校正电 路实时读取帧缓存一输出的数据，然后，查表输出各帧反Gamma校正后的数据，反Gamma校 正后的数据再提供给数据转换电路。
4.LED显示屏控制芯片的控制方法，其特征在于包括如下步骤(1)数据采集电路接收LCD显示信号，即RGB数据，根据LED显示屏的分辨率的需求读 取相应位置的图像数据，实时采集各帧数据；(2)当数据采集电路采集到第N+2帧数据时，N为大于等于0的整数，帧缓存一接收并 存储数据采集电路采集到的第N+2帧数据，同时帧缓存一输出第N+1帧数据；(3)数据转换电路读取帧缓存一中第N+1帧数据进行数据位权转换；(4)帧缓存二接收并存储数据转换电路转换后的第N+1帧转换数据，同时帧缓存二输 出第N帧转换数据给扫描显示电路；(5)扫描显示电路读取第N帧转换数据，将转换数据作为LED显示数据后输出。
5.如权利要求4所述LED显示屏控制芯片的控制方法，其特征在于所述步骤(3)的数 据转换电路进行数据位权转换之前，可先进行校正，校正后的数据在进行数据位权转换。
全文摘要
本发明提供了LED显示屏控制芯片，包括数据采集电路、帧缓存一、数据转换电路、帧缓存二、扫描显示电路和流水控制器，流水控制器连接数据采集电路的控制端、数据转换电路控制端、扫描显示电路的控制端，数据采集电路的数据输入端输入RGB数据，数据采集电路的数据输出端连接帧缓存一的输入端，帧缓存一的输出端连接数据转换电路的数据输入端，数据转换电路的数据输出端连接帧缓存二的输入端，帧缓存二的输出端连接扫描显示电路的数据输入端，扫描显示电路的数据输出端输出LED显示屏显示所需的数据。同时本发明还提供了LED显示屏控制芯片的控制方法。采用本发明实现LED显示屏控制系统，结构简单可以大大降低成本。本发明还提供了LED显示屏控制芯片的控制方法。
文档编号G09G3/20GK101944326SQ20101027727
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者徐向阳, 李宜龙, 陈日仪 申请人:杭州士兰微电子股份有限公司