扫描卡的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及LED显示屏控制系统中的组件。

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)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。

相关技术中的扫描卡方案核心部分是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控制信号，并通过信号增强输出模块输出到LED箱体的LED灯板模组上。

现有扫描卡中，FPGA以及其配套的相关器件、输出的驱动增强等，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，本发明提出一种扫描卡。

具体地，本发明实施例提出的一种扫描卡，适于应用于LED显示屏控制系统以与LED灯板模组连接。所述扫描卡包括：设置在电路板上的第一芯片和第二芯片。所述第一芯片用于接收并解包图像数据包及命令包、根据解包所述命令包后得到的参数数据对解包所述图像数据包后得到的图像数据进行处理、以及对处理后的图像数据重新组包得到处理后图像数据包输出至所述第二芯片。所述第二芯片用于接收并解包来自所述第一芯片的处理后图像数据包以及根据解包所述处理后图像数据包得到的图像数据产生控制信号和显示数据组给所述LED灯板模组执行图像显示之用。

在本发明的一个实施例中，所述第一芯片具体包括：第一数据输入输出转换模块、第二数据输入输出转换模块、端口切换模块、图像数据解包模块、存储器控制模块、命令组包解包模块、参数分发模块、图像数据处理模块、第一组包解包模块以及多路第一数据输入输出模块。所述第一和第二数据输入输出转换模块分别用于对各自所接收图像数据包及命令包进行格式转换；所述端口切换模块连接第一和第二数据输入输出转换模块以识别上下行数据链路来完成输入输出切换；所述图像数据解包模块连接所述端口切换模块以对所接收图像数据包进行解包并通过所述存储器控制模块对解包后的图像数据进行存储；所述命令组包解包模块连接在所述端口切换模块和所述参数分发模块之间以对所接收命令包进行解包；所述参数分发模块连接所述图像数据处理模块和所述第一组包解包模块以将来自所述命令组包解包模块的解包后参数数据下发给所述图像数据处理模块和/或所述第一组包解包模块；所述图像数据处理模连接所述参数分发模块和所述存储器控制模块以通过所述存储器控制模块读取解包后的图像数据进行处理并将处理后的图像数据再通过所述存储器控制模块进行存储；所述第一组包解包模块连接所述参数分发模块和所述存储器控制模块以通过所述存储器控制模块读取处理后的图像数据进行组包得到处理后图像数据包从所述多路第一数据输入输出模块输出以及将来自所述参数分发模块的参数数据组包后从所述多路第一数据输入输出模块输出。

在本发明的一个实施例中，所述第二芯片具体包括第二数据输入输出模块、第二组包解包模块以及图像显示驱动模块。所述第二组包解包模块连接所述第一数据输入输出模块和所述图像显示驱动模块以通过所述第一数据输入输出模块接收从所述第一芯片的所述多路第一数据输入输出模块之一输出的处理后图像数据包和组包后参数数据并进行解包操作以及将其解包所述处理后图像数据包后得到的图像数据传送给所述图像显示驱动模块，所述图像显示驱动模块用于根据所述第二组包解包模块传送来的图像数据产生所述控制信号和所述显示数据组。

在本发明的一个实施例中，所述第一芯片还包括第一Phy芯片核和第二Phy芯片核，分别连接所述第一数据输入输出转换模块和所述第二数据输入输出转换模块；所述扫描卡还包括设置在所述电路板上的第一网络变压器和第二网络变压器，分别连接所述第一Phy芯片核和所述第二Phy芯片核。

在本发明的一个实施例中，所述扫描卡还包括存储器，且所述存储器设置在所述电路板上或集成在所述第一芯片内部。

在本发明的一个实施例中，所述第二芯片还包括第三数据输入输出模块和监控信息获取模块；所述第三数据输入输出模块连接所述第二数据输入输出模块并用于级联下一级第二芯片；所述监控信息获取模块连接所述第二组包解包模块以获取所述LED灯板模组的监控信息并送至所述第二组包解包模块进行组包后经由所述第二数据输入输出模块传送至所述第一芯片。

此外，本发明另一实施例提供的一种扫描卡，适于连接在前端控制器和LED灯板模组之间。所述扫描卡包括：设置在电路板上的芯片；所述芯片用于接收并解包来自所述前端控制器的图像数据包及命令包、根据解包所述命令包后得到的参数数据对解包所述图像数据包后得到的图像数据进行处理、以及对处理后的图像数据重新组包得到处理后图像数据包以差分信号方式输出至所述LED灯板模组，以供所述LED灯板模组根据所述处理后图像数据包产生控制信号和显示数据组进行显示驱动进而实现图像显示。

在本发明的一个实施例中，所述芯片具体包括：第一数据输入输出转换模块、第二数据输入输出转换模块、端口切换模块、图像数据解包模块、存储器控制模块、命令组包解包模块、参数分发模块、图像数据处理模块、组包解包模块以及多路数据输入输出模块；所述第一和第二数据输入输出转换模块分别用于对各自所接收图像数据包及命令包进行格式转换；所述端口切换模块连接第一和第二数据输入输出转换模块以识别上下行数据链路来完成输入输出切换；所述图像数据解包模块连接所述端口切换模块以对所接收图像数据包进行解包并通过所述存储器控制模块对解包后的图像数据进行存储；所述命令组包解包模块连接在所述端口切换模块和所述参数分发模块之间以对所接收命令包进行解包；所述参数分发模块连接所述图像数据处理模块和所述组包解包模块以将来自所述命令组包解包模块的解包后参数数据下发给所述图像数据处理模块和/或所述组包解包模块；所述图像数据处理模连接所述参数分发模块和所述存储器控制模块以通过所述存储器控制模块读取解包后的图像数据进行处理并将处理后的图像数据再通过所述存储器控制模块进行存储；所述组包解包模块连接所述参数分发模块和所述存储器控制模块以通过所述存储器控制模块读取处理后的图像数据进行组包得到处理后图像数据包从所述多路数据输入输出模块输出以及将来自所述参数分发模块的参数数据组包后从所述多路数据输入输出模块输出。

在本发明的一个实施例中，所述多路数据输入输出模块为百兆网接口模块、千兆网接口模块或LVDS接口模块。

在本发明的一个实施例中，所述芯片还包括第一Phy芯片核和第二Phy芯片核，分别连接所述第一数据输入输出转换模块和所述第二数据输入输出转换模块；所述扫描卡还包括设置在所述电路板上的第一网络变压器和第二网络变压器，分别连接所述第一Phy芯片核和所述第二Phy芯片核。

由上可知，本发明实施例通过提出这种新的LED显示屏控制系统中的扫描卡方案，减小了扫描卡的体积，将现有扫描卡上FPGA的显示驱动部分分成并行的小模块单独运行，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；并能输出更多的显示数据组，解决现有扫描卡在通用型驱动芯片LED显示屏中显示效果不好的问题，提高刷新率和灰度，达到提高LED显示屏显示效果的目的；并通过使用新的传输方式，与以前的扫描卡与LED灯板模组排线连接方式相比，现在第一芯片和处于LED灯板模组中的第二芯片之间采用差分的接口，可以达到减少排线个数，提高传输的稳定性和可靠性，减少EMI，更轻易的满足EMC的要求。

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为相关技术中的扫描卡与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扫描卡的结构示意图。

图3为图2所示第一芯片的内部结构示意图。

图4为图2所示第二芯片的内部结构示意图。

图5为相关于本发明实施例的一种LED显示屏控制系统架构示意图。

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扫描卡方案，以解决现有LED显示屏控制系统中存在的问题，减小扫描卡的体积、支持大带载、支持高密小间距屏体；同时解决现有扫描卡在通用型驱动芯片LED显示屏中显示效果不好的问题，提高屏体的显示效果；并通过使用新的传输方式，达到减少排线个数，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。

如图2所示，本实施例的扫描卡30包括：电路板31以及设置在电路板31上的网络变压器33a,33b、第一芯片35、存储器36和第二芯片37。其中，第一芯片35连接在网络变压器33a,33b和第二芯片37之间，存储器36连接第一芯片35；而且第二芯片37甚至还可以级联另一个第二芯片。此处需要说明的是，第一芯片和第二芯片的命名中的“第一”和“第二”仅为描述方便之目的，并非用来限制本发明；存储器36可以是SDRAM等动态随机存储器。再者，网络变压器33a,33b也可以替换成其他具有信号整形、增强及隔离等功能的电路。

图3示出本实施例的第一芯片35的内部结构示意图。如图3所示，第一芯片35主要完成数据(例如图像数据、命令数据等)的接收、转发、图像数据及参数数据的处理等，其包括：两路Phy((Physical Layer，物理层))芯片核350a,350b、两路数据输入输出转换模块351a,351b、端口切换模块352、图像数据解包模块353、存储器控制模块354、命令组包解包模块355、参数分发模块356、图像数据处理模块357、组包解包模块358以及至少一路(例如三路)数据输入输出模块359。

其中，两路Phy芯片核350a,350b分别通过网络变压器33a,33b主要与前端控制器连接，完成差分信号例如千兆网数据的接收和发送。两路数据输入输出转换模块351a,351b分别连接Phy芯片核350a,350b，其主要完成将Phy芯片核350a,350b的输入输出数据转换为内部需要数据格式，也即进行数据格式转换。端口切换模块352连接两路数据输入输出转换模块351a,351b，其主要为了识别上下行数据链路，完成网线端口的输入输出切换。图像数据解包模块353连接端口切换模块352和存储器控制模块354，主要完成对图像数据包(典型地包括场同步信号数据和显示数据例如RGB数据)的解析以及通过存储器控制模块354将解析后的图像数据存储至外部存储器例如存储器36。存储器控制模块354主要完成总线仲裁以及数据分发功能，用于实现对存储器36的数据存取。命令组包解包模块355连接端口切换模块352和参数分发模块356，主要完成前端控制器下发的命令包的解包得到参数数据并送至参数分发模块356以及将前端控制器需要的数据组包以备发送。参数分发模块356主要用于下发各种参数数据例如至图像数据处理模块357和组包解包模块358以控制LED灯板模块的显示，具体而言，参数分发模块356下方的各种参数数据例如包含图像数据处理模块357所需的LED灯板模组上的驱动芯片类型(PWM型驱动芯片或通用型驱动芯片)、带载的显示区域大小、输出显示数据(例如RGB数据)总组数和LED灯板模组的扫描方式(例如8扫、16扫、32扫等)以及后端LED灯板模组所需的参数数据像LED灯板模组的像素宽高、扫描数、扫描译码方式、驱动方式、数据组数和走线信息等。图像数据处理模块357连接参数分发模块356和存储器控制模块354，主要完成图像数据的重排、校正、灰度抽取等处理以及通过存储器控制模块354对图像数据的读取及处理后图像数据的存储，其中图像数据的重排通常是指根据LED灯板模组上的驱动芯片类型为PWM型驱动芯片还是通用型驱动芯片来对图像数据进行调整，且典型地数据重排是按照后端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；校正例如是反伽马校正、亮度校正或其他校正比如色度校正；灰度抽取例如是对图像数据进行Bit分离甚至Bit优化，且典型地灰度抽取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采用不同实现权重的方式。组包解包模块358连接参数分发模块356、存储器控制模块354和数据输入输出模块359，主要完成根据配置参数将处理后图像数据从存储器36中读取出来并按照相应的格式组包并通过数据输入输出模块359发送出去，以及完成回包的接包以及转发。各个数据输入输出模块359用来与后级的第二芯片37进行连接。需要说明的是，也可以将存储器36集成到第一芯片35的内部，以减少芯片的管脚。

图4示出本实施例的第二芯片37的内部结构示意图。如图4所示，第二芯片37主要完成接收第一个芯片35输出的图像数据包并进行驱动显示，另外还可以用来收集LED灯板模组上的一些监控信息并回传给第一个芯片35。在第二芯片37与第一芯片35之间，可以使用百兆网接口、千兆网接口、LVDS接口或者其他传输接口，也即第一芯片35中的数据输入输出模块359可以是百兆网接口模块、千兆网接口模块、LVDS接口模块或其他传输接口模块。更具体地，在图4中，第二个芯片37包括：数据输入输出模块371、组包解包模块373、图像显示驱动模块375、监控信息获取模块377以及数据输入输出模块379。数据输入输出模块371用来与第一芯片35进行连接，数据输入输出模块379连接数据输入输出模块379，用来与其他第二芯片37进行级联。数据输入输出模块371,379典型地是与第一芯片35中的数据输入输出模块359具有相同的结构。组包解包模块373连接数据输入输出模块371，主要通过数据输入输出模块371完成与第一个芯片35的通信以及完成对从第一个芯片35输入的数据包的解包以及完成发送给第一个芯片35的数据的组包功能。图像显示驱动模块375连接组包解包模块373，主要完成将需要显示的图像数据按照LED灯板模组的设计要求(包括走线方式、驱动芯片类型等的不同)进行不同的驱动，也即输出所需显示数据组和控制信号至LED显示屏中的目标LED灯板模组以完成图像显示，此处的显示数据组例如是多个RGB数据组，控制信号例如是时钟信号(CLK)、锁存信号(LAT)、使能信号(OE)、行选择信号(A，B，C)等。监控信息获取模块379连接组包解包模块373，其主要提供一些控制接口，完成对LED灯板模组的监控功能，包括LED灯板模组的温度、电压、运行时间等监控以及LED灯板模组校正数据的存储和回读。

下面将结合图2至图4对本实施例的扫描卡30的工作过程进行描述：

数据包(图像数据包和/或命令包等数据包)由某一路Phy芯片核350a(或350b)进入后，首先通过数据输入输出转换模块351a(或351b)转换为内部所需的数据格式，经过端口切换模块352后：1)对于图像数据包，则由图像数据解包模块353完成解包功能并通过存储器控制模块354存储到外部存储器例如存储器36中，图像数据处理模块357通过存储器控制模块354从存储器36中读取图像数据完成处理后再存储到存储器36中，最后通过组包解包模块358对处理后图像数据组包后通过数据输入输出模块359输出进行格式转换后输出到第二芯片37；2)对于命令包，则经命令组包解包模块355解包后得到参数数据通过参数分发模块356下发到各个模块例如图像数据处理模块357供各个模块使用，相关的参数数据也通过组包解包模块358并经由数据输入输出模块359下发给第二芯片37。

第二芯片37接收到来自第一芯片35的数据包后，对其进行解包并送至图像显示驱动模块375。图像显示驱动模块375根据不同的包类型(图像数据包、命令包等)采用不同的处理方式，对于命令包(例如包含参数数据)，解包后直接输出LED灯板模组使用，对于图像数据包，则按照LED灯板模组上驱动芯片的型号、LED灯板模组的走线方式等输出控制信号和显示数据组给LED灯板模组以实现图像显示。

参见图5，其为本发明实施例采用图3和图4所示第一芯片35和第二芯片37的LED显示屏控制系统的结构示意图。如图5所示，LED显示屏控制系统60：前端控制器61、扫描卡63和LED灯板模组65。

其中，前端控制器61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。

扫描卡63包括设置在同一块电路板上的两路网络变压器33a,33b、第一芯片35和存储器36；网络变压器33a,33b和存储器36分别连接第一芯片35，其中一路网络变压器33a连接前端控制器61，另一路网络变压器33b用于级联下一级扫描卡。再者，由于第一芯片35(如图3所示)中配置有多路数据输入输出模块359，因而其相当于提供有HUB板(转接板)的接口扩展功能。或者说，图5所示的扫描卡63在一定程度上也可以称之为增设有第一芯片35、存储器36和网络变压器33a,33b的HUB板。

LED灯板模组65包括设置在同一块电路板上的第二芯片37、信号增强模块651、LED驱动电路653和监控电路655。其中，第二芯片37连接扫描卡63上的第一芯片35以及级联下一级的第二芯片；信号增强模块651连接在第二芯片37与LED驱动电路653之间，其例如是74HC245系列芯片；LED驱动电路653包括行选择芯片和列驱动芯片(例如众所周知的通用型驱动芯片)，其与设置在同一电路板上的LED灯(作为显示像素)连接，以控制LED灯的亮暗状态进而实现图像显示；监控电路655连接LED驱动电路653和第二芯片37的监控信息获取模块377(参见图4)，其例如包括MCU，其可以获得LED灯板模组65的各种监控信息比如排线检测结果、点检数据、温度、电压等。

此外，在图5中，前端控制器61和扫描卡63通过千兆网进行通信，扫描卡63与LED灯板模组65之间通过百兆网或者其他信号接口进行通信，LED灯板模组65与LED灯板模组之间也可以进行级联。或者第一芯片35和第二芯片37这两个芯片都放在LED灯板模组65上，通过LVDS或者其他差分信号通信。

需要说明的是，在前述实施例中，与前端控制器(例如发送卡)通信可以为千兆PHY，但不仅限于千兆PHY，也可以是SerDes接口，还可以是其他高速串行接口，也即Phy芯片核350a,350b可以为其他差分信号接口模块而不限于网络差分信号。此外，对于第一芯片35，也可以将Phy芯片核350a,350b不集成进来；对于第二芯片37，也可以将信号增强模块651集成进来，这样LED灯板模组65的电路将更加简单，又或者在第二芯片37中去掉监控信息获取模块377来简化第二芯片37。

综上所述，本发明实施例通过提出这种新的LED显示屏控制系统中的扫描卡方案，减小了扫描卡的体积，将现有扫描卡上FPGA的显示驱动部分分成并行的小模块单独运行(对应第一芯片可连接多个第二芯片)，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；并能输出更多的显示数据组(例如多个RGB数据组)，解决现有扫描卡在通用型驱动芯片LED显示屏中显示效果不好的问题，提高刷新率和灰度，达到提高LED显示屏显示效果的目的；并通过使用新的传输方式，与以前的扫描卡与LED灯板模组排线连接方式相比，现在第一芯片35和处于LED灯板模组中的第二芯片37之间采用差分的接口，可以达到减少排线个数，提高传输的稳定性和可靠性，减少EMI，更轻易的满足EMC的要求。

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。