LED显示屏控制系统的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及LED显示屏控制系统。

背景技术：

现有的LED显示屏控制系统主要包括发送卡、扫描卡以及LED显示屏，其中扫描卡配置于每个LED箱体中，多个LED箱体拼接成一个LED显示屏。LED显示屏的显示效果直接由每个LED箱体中配置的扫描卡(或称LED显示屏控制板、接收卡)决定。在LED箱体规格确定的情况下，LED显示屏的性能参数基本确定，尤其在通用型驱动芯片LED显示屏中。

随着小间距的发展，需要扫描卡带载的像素点增多，而扫描卡带宽有限导致无法使大带载下图像仍旧能完美的显示；扫描卡体积尺寸的限制也导致其无法在更小间距的LED显示屏上应用。

如图1所示，现有的LED显示屏控制系统中的扫描卡与LED灯板模组以及需要级联的LED灯板模组与LED灯板模组之间传输的信号多为TTL的单端信号，传输介质多为多芯排线，排线与LED灯板模组的接口多为双列直插接插件。

再者，现有的扫描卡技术方案核心部分是FPGA，在FPGA内部完成所有的数据接收及分发、图像数据的处理、灰度数据的抽取，并根据不同LED箱体规格、不同驱动芯片输出不同的显示数据以及驱动信号，并通过信号增强输出模块输出到LED箱体中的LED灯板模组上。

然而，现有扫描卡中FPGA及其配套的相关器件等导致体积比较大，并且需要屏体厂家提供HUB板(转接板)，增加了产品的厚度，不利于高密度LED显示屏的设计。扫描卡的带宽有限无法支持很大的带载。通用型驱动芯片由于其价格低廉，虽然使用的时间较长，仍旧受到客户的青睐；对于采用通用型驱动芯片的LED箱体来说，由于其驱动特性，需要不停的输出灰度数据，然而FPGA输出的RGB数据组(显示数据)有限，无法满足显示效果要求比较高的场合。此外，扫描卡与LED箱体中的LED灯板模组之间通过排线连接，现有的信号传输方式和连接方式存在以下问题：1)每个单端信号需要占用一根线芯，造成排线的线芯数量较多，以一个常规8扫LED灯板模组为例，若需要两组RGB数据，加上时钟信号(CLK)、锁存信号(LAT)、使能信号(OE)、行选择信号(A，B，C)等信号一共有12个单端信号，再加上至少一个地信号，至少需要13芯的排线，然而LED显示屏行业中经常存在有些应用LED灯板模组对接入排线的线芯数量有限制，多芯排线不方便；2)由于排线线芯较多，排线与LED灯板模组之间的接插件的接触点也较多，单个线芯不通或接触不良就会导致显示异常，这种原因带来的故障在LED显示屏应用故障占很大比例；3)TTL信号因为信号衰减传输距离有限，通常不超过2米，有些应用场合需要更长的传输距离，因而TTL信号难以胜任；以及4)排线传输TTL信号导致信号辐射较大，这给LED显示屏通过EMC测试带来困难。

技术实现要素：

因此，为克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种LED显示屏控制系统。

具体地，本发明实施例提出的一种LED显示屏控制系统，包括扫描卡和连接所述扫描卡的LED灯板模组。所述扫描卡包括设置在第一电路板上的数据输入/输出电路和图像显示控制芯片；所述图像显示控制芯片连接所述数据输入/输出电路，用于通过所述数据输入/输出电路接收命令包及图像数据包、根据解包所述命令包得到的参数数据对解包所述图像数据包得到的图像数据进行截取、校正、重排及灰度抽取以产生驱动信号组和显示数据组并转换成串行差分信号组输出至所述LED灯板模组供所述LED灯板模组进行图像显示。

在本发明的一个实施例中，所述图像显示控制芯片为ASIC芯片。

在本发明的一个实施例中，所述串行差分信号组为LVDS信号组。

在本发明的一个实施例中，所述LED灯板模组包括设置在第二电路板上的驱动芯片组，所述驱动芯片组用于接收所述串行差分信号组作为输入进行图像显示驱动完成图像显示，且所述驱动芯片组中的多个驱动芯片之间的数据通信方式采用串行差分信号组。

在本发明的一个实施例中，所述图像显示控制芯片包括：差分信号收/发模块、数据链路与主副端口切换模块、命令组包/解包模块、参数命令模块、图像组包/解包模块、图像处理模块、存储器控制模块、图像输出模式调整模块、图像输出驱动模块以及显示数据输出模块；所述差分信号收/发模块用于接收包含所述参数数据的命令包和包含所述图像数据的图像数据包；所述数据链路与主副端口切换模块连接所述差分信号收/发模块，用于识别上下行数据链路来完成输入输出切换以及确定主副通信数据端口；所述命令组包/解包模块连接所述数据链路与主副端口切换模块，用于对所述命令包进行解包以得到参数数据；所述参数命令模块连接所述命令组包/解包模块、所述图像处理模块及所述图像输出模式调整模块，用于将所述参数数据下发至所述图像处理模块及所述图像输出模式调整模块；所述图像组包/解包模块连接所述数据链路与主副端口切换模块，用于对所述图像数据包进行解包以得到图像数据；所述图像处理模块连接所述图像组包/解包模块和所述存储器控制模块，用于对所述图像数据进行所述截取和所述校正操作以得到一次处理后图像数据；所述存储器控制模块用于数据的读取和存储；所述图像输出模式调整模块连接所述图像处理模块和所述存储器控制模块，用于与所述图像处理模块进行通信并对所述一次处理后图像数据进行所述重排及所述灰度抽取操作以得到二次处理后图像数据；以及所述图像输出驱动模块和所述显示数据输出模块分别连接所述图像输出模式调整模块，用于根据所述二次处理后图像数据分别产生所述驱动信号组和所述显示数据组。

在本发明的一个实施例中，所述扫描卡还包括并转串模块，连接所述图像输出驱动模块和所述显示数据输出模块，用于将所述图像输出驱动模块和所述显示数据输出模块分别产生的所述驱动信号组和所述显示数据组从并行TTL格式转换成串行差分信号组。

在本发明的一个实施例中，所述并转串模块包括LVDS发送器。

在本发明的一个实施例中，所述图像输出驱动模块和所述显示数据输出模块分别产生的所述驱动信号组和所述显示数据组为串行差分信号格式驱动信号组和串行差分信号格式显示数据组。

在本发明的一个实施例中，所述差分信号收/发模块包括物理层接口芯片核，且所述物理层接口芯片核包括主副两个数据传输核。所述数据输入/输出电路包括第一端口、第一信号整形增强隔离电路、第二端口及第二信号整形增强隔离电路，所述第一端口和所述第二端口分别通过所述第一信号整形增强隔离电路和所述第二信号整形增强隔离电路连接所述物理层接口芯片核。

在本发明的一个实施例中，所述扫描卡还包括设置在所述第一电路板上的存储器，且所述存储器连接所述图像显示控制芯片的所述存储器控制模块；或者所述图像显示控制芯片集成有动态随机存储器，且所述动态随机存储器连接所述存储器控制模块。

由上可知，本发明实施例通过提出新的LED显示屏控制系统技术方案，可以减小扫描卡的体积，有助于减少图像处理部分的带宽，支持大带载，支持高密小间距屏体；在显示数据组与驱动信号组的传输过程中采用了LVDS等串行差分信号组，使得信号能够传输得更远并且通信更稳定；并能输出更多的数据组，解决现有扫描卡在通用型驱动芯片LED显示屏体中显示效果不好的问题，提高刷新率和灰度，达到提高LED显示屏体显示效果的目的。与现有的扫描卡的实现方式相比，经由图像显示控制芯片实现的扫描卡不仅可以极大的缩减扫描卡的面积，而且方便用户配置驱动方式与显示数据输出格式以缩短开发周期，节约开发成本。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为现有技术中扫描卡与LED灯板模组的结构及连接关系示意图。

图2为相关于本发明实施例的一种图像显示控制芯片的内部结构示意图。

图3为采用图2所示图像显示控制芯片的一种LED显示屏控制系统的架构示意图。

图4A为采用图2所示图像显示控制芯片的另一种LED显示屏控制系统的架构示意图。

图4B为本发明其他实施例的一种LED显示屏控制系统的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

具体地，本发明下述实施例提出一种新的LED显示屏控制系统技术方案，其将扫描卡功能尽量芯片化，以期减小扫描卡的体积，支持大带载，支持高密度小间距屏体；同时解决现有扫描卡在通用型驱动芯片屏体中显示效果不好的问题，提高LED显示屏的显示效果；并通过使用新的传输方式，达到减少排线线芯数量，提高传输的稳定性和可靠性，减少EMI，更轻易的达到EMC的要求。

参见图2，其为本发明实施例的一种应用于扫描卡的图像显示控制芯片的内部结构示意图。如图2所示，本实施例的图像显示控制芯片20包括：物理层接口芯片核21、数据链路与主副端口切换模块22、命令组包/解包模块23、参数命令模块24、图像组包/解包模块25、图像处理模块26、存储器控制模块27、图像输出模式调整模块28、图像输出驱动模块29a、显示数据输出模块29b以及LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)发送器29c。

其中，物理层接口芯片核21主要接收来自前端控制器(例如发送卡)的数据包或将内部数据以数据包形式发送出去，一般包含主副两个数据传输核；可以理解的是，物理层接口芯片核21可以是千兆网、百兆网PHY网络芯片核等差分信号收/发模块，甚至还可以是其他差分信号收/发模块例如SerDes模块。

数据链路与主副端口切换模块22连接物理层接口芯片核21，其主要为了识别上下行数据链路以完成端口的输入输出切换，并确定主副通信数据端口。

命令组包/解包模块23连接数据链路与主副端口切换模块22，其主要完成前端控制器下发的命令包的解包以及将前端控制器需要的数据组包以备发送。

参数命令模块24连接命令组包/解包模块23，其主要用于下发参数数据来控制LED显示屏中LED灯板模组的显示；具体而言，参数命令模块24下发的各种参数数据例如包含驱动芯片类型(PWM型驱动芯片或通用型驱动芯片)，带载显示区域大小，输出显示数据(例如RGB数据)总组数，LED灯板模组的扫描方式(例如8扫、16扫、32扫等)以及LED灯板模组的像素宽高、扫描数、扫描译码方式、驱动方式、数据组数和走线方式等等信息。

图像组包/解包模块25连接数据链路与主副端口切换模块22，主要完成对图像数据包的解包，此处的图像数据包典型地包括场同步信号数据和显示数据例如RGB数据组。

图像处理模块26连接图像组包/解包模块25和参数命令模块24，其主要根据参数命令模块24下发的参数数据完成对图像组包/解包模块25解包图像数据包后得到的图像数据进行截取及校正等处理。此处的图像数据截取例如是根据参数命令模块24下发的参数数据中的带载显示区域大小来进行的，此处的校正例如是反伽玛(Gamma)校正、亮度校正和/或其他校正比如色度校正。

存储器控制模块27主要完成总线仲裁以及数据分发功能，用于实现对存储器30的数据存取；此处的存储器控制模块27可以是SDRAM或DDR控制硬核。

图像输出模式调整模块28连接图像处理模块26、参数命令模块24和存储器控制模块27，主要与图像处理模块26进行通信以获取图像处理模块26生成的处理后图像数据并根据参数命令模块24下发的参数数据例如输出显示数据总组数、LED灯板模组的扫描方式及走线方式等对处理后图像数据进行二次处理例如数据重排和灰度抽取以得到二次处理后图像数据；此处值得一提的是，由于不同类型的驱动芯片所需图像数据格式不同，例如通用型驱动芯片和PWM型驱动芯片所需要的图像数据格式不同，因而需要进行数据重排，也就是说数据重排典型地是按照后端LED灯板模组上列驱动芯片(例如通用型驱动芯片或PWM型驱动芯片)所需数据格式及LED灯板走线信息等进行灰度数据位置重新排列并进行拼接组合等操作；再者，由于需要将数据转变成灰度等级信号，因而需要进行灰度抽取例如Bit分离等操作，也就是说灰度抽取典型地是校正处理后的灰度数据按照每一Bit进行分离操作，以将灰度数据转变成按照不同Bit不同实现权重的方式；再者，此处图像输出模式调整模块28获取图像处理模块26生成的处理后图像数据存在两种情形：一种是由图像处理模块26直接输出处理后图像数据给图像输出模式调整模块28，另一种是图像处理模块26告知处理后图像数据在存储器30中的存储地址给图像输出模式调整模块28以供图像输出模式调整模块28通过存储器控制模块27从存储器30读取。

图像输出驱动模块29a连接图像输出模式调整模块28，其主要用于根据图像输出模式调整模块28输出的二次处理后图像数据产生与驱动芯片相对应的驱动信号组；此处的驱动信号组例如包括时钟信号(CLK)、锁存信号(LAT)、使能信号(OE)、行选择信号(A，B，C)等。

显示数据输出模块29b连接图像输出模式调整模块28，其主要用于根据图像输出模式调整模块28输出的二次处理后图像数据产生满足目标LED灯板模组所需的显示数据组例如多个RGB数据组；此处的LED灯板模组典型地包括电路板和设置在电路板上的驱动芯片组和作为显示像素的多个LED。

LVDS发送器29c连接图像输出驱动模块29a及显示数据输出模块29b，用于将图像输出驱动模块29a产生的驱动信号组和显示数据输出膜29b产生的显示数据组进行并行转串行操作以得到LVDS信号组传送给(例如通过柔性电缆传送给)目标LED灯板模组。此处，由于驱动信号组和显示数据组是以LVDS差分信号传送给LED灯板模组，其有利于减少排线线芯数量，提高传输的稳定性和可靠性。再者，可以理解的是，LVDS发送器29c也可以替换成其他能够将并行TTL信号转换成串行差分信号的并转串模块。此外，还可以直接给图像输出驱动模块29a和显示数据输出模块29b分别配置LVDS发送器，以使得图像输出驱动模块29a能够直接产生差分信号格式驱动信号组以及使得显示数据输出模块29b能够直接产生差分信号格式显示数据组。

另外，在其他实施例中，也可以将存储器30集成到图像显示控制芯片20内部，例如图4B所示，以减少芯片管脚。此处，存储器30例如是SDRAM或DDR等动态随机存储器。

参见图3，其为本发明实施例采用图2所示图像显示控制芯片20的一种LED显示屏控制系统的架构示意图。如图3所示，LED显示屏控制系统包括前端控制器(图未示)、扫描卡40和LED灯板模组50。前端控制器可以是同步LED显示屏控制系统的发送卡、异步LED显示屏控制系统的异步卡、甚至是上位机。

扫描卡40包括：设置在电路板上的数据输入/输出电路43、图像显示控制芯片20以及存储器30。其中，数据输入/输出电路43包括端口431a, 431b、和信号整形增强隔离电路433a,433b；端口431a通过信号整形增强隔离电路433a连接图像显示控制芯片20的物理层接口芯片核21；类似地，端口431b通过信号整形增强隔离电路433b连接图像显示控制芯片20的物理层接口芯片核21；通过图像显示控制芯片20中数据链路与主副端口切换模块22的工作，可以决定端口431a和端口431b其中之一作为主端口、另一者作为副端口以及决定端口431a,431b为输入端口还是输出端口。图像显示控制芯片20优选为ASIC(Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路)芯片，其用于根据端口431a和端口431b中作为主端口输入的参数数据及图像数据，根据参数数据对图像数据进行截取、校正、重排及灰度抽取处理得到目标图像数据以及根据目标图像数据产生并输出包含驱动信号组及显示数据组(例如多个RGB数据组)的LVDS信号组以供LED灯板模组50进行图像显示。端口431a和端口431b中作为副端口者可以用于级联下一级扫描卡。存储器30连接图像显示控制芯片20的存储器控制模块27以配合图像处理模块26和图像输出模式调整模块28完成图像数据处理操作。另外，值得一提的是，端口431a及信号整形增强隔离电路433a的组合结构以及端口431b及信号整形增强隔离电路433b的组合结构是在图像显示控制芯片20采用物理层接口芯片核21作为差分信号收/发模块的情形下所采用的数据输入/输出电路，物理层接口芯片核21可以是PHY网络芯片核或其他差分信号收/发模块例如SerDes模块，端口431a,431b例如是网口、同轴线缆接口或光纤接口等物理层接口，信号整形增强隔离电路433a,433b例如是网络变压器或其他匹配电路。

LED灯板模组50包括设置在电路板上的串转并芯片组51、驱动芯片组53以及作为显示像素的多个LED(图未示)。其中，串转并芯片组51用于将来自扫描卡40的LVDS信号组进行串并转换以得到并行TTL格式驱动信号组和并行TTL格式显示数据组并提供给驱动芯片组53进行图像显示，串转并芯片组51例如包括一个或多个多通道LVDS接收器，但本发明并不以此为限。驱动芯片组53主要是指列驱动芯片，当然有包括行驱动芯片(也称行译码芯片)。

参见图4A，本发明其为本发明实施例采用图2所示图像显示控制芯片20的另一种LED显示屏控制系统的架构示意图。图4A所示LED显示屏控制系统与图3所示LED显示屏控制系统的不同之处在于LED灯板模组的结构。具体地，在图4A中，LED灯板模组60未设置如图3所示的串转并芯片组51，从而驱动芯片组63直接接收来自扫描卡40的LVDS信号组并根据所接收的LVDS信号组进行图像显示驱动，并且驱动芯片组63中多个驱动芯片之间(例如列驱动芯片之间)的数据通信也采用LVDS信号组的方式；如此一来，不仅能够将信号传输的更远并且与TTL电平信号相比大大增强了其抗干扰的能力，使得传输距离与可靠性大大提高。

综上所述，本发明实施例通过提出新的LED显示屏控制系统技术方案，可以减小扫描卡的体积，有助于减少图像处理部分的带宽，支持大带载，支持高密小间距屏体；在显示数据组与驱动信号组的传输过程中采用了LVDS等差分信号，使得信号能够传输得更远并且通信更稳定；并能输出更多的数据组，解决现有扫描卡在通用型驱动芯片LED显示屏体中显示效果不好的问题，提高刷新率和灰度，达到提高LED显示屏体显示效果的目的。与现有的扫描卡的实现方式相比，经由图像显示控制芯片实现的扫描卡不仅可以极大的缩减扫描卡的面积，而且方便用户配置驱动方式与显示数据输出格式以缩短开发周期，节约开发成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。