LED显示屏驱动芯片、锁存信号生成方法及系统与流程

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种led显示屏驱动芯片、锁存信号生成方法及系统。

背景技术：

一般而言,led显示屏系统具有控制器、行扫描驱动、led灯阵列和列输出驱动组成。如图1所示，控制器控制行扫描驱动和列输出驱动，行扫描驱动控制led阵列进行逐行扫描，列输出驱动控制led阵列的恒流打开实现逐行点灯，并通过列输出的pwm驱动控制实现灯的灰度控制。逐行的led灰度控制经过行扫描驱动周期性行扫描显示从而实现图像的显示。

目前广泛应用的4线led显示屏驱动芯片较为成熟，即控制器与列输出驱动之间通常采用4线控制方式。分别为数据串行输入sdi，数据移位时钟clk，数据锁存la，输出打开使能oe。其中数据串行输入sdi和数据移位时钟clk接到列输出驱动的移位寄存器模块。数据锁存la接到锁存器模块，负责锁存数据。移位寄存器给锁存器提供数据。输出打开使能oe接到恒流输出模块，负责整体使能恒流输出。锁存器数据控制恒流输出的开与管。在数据移位时钟clk的上升沿将串行输入数据sdi移入，数据锁存la的高电平锁存数据，锁存的数据用于输出打开和关闭控制，输出打开使能oe是控制器发出的pwm信号，用于使能恒流输出，实现led的灰度控制。

但是现有的4线led显示屏驱动芯片仍需要4个端口驱动，占用端口资源太多。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种led显示屏驱动芯片、锁存信号生成方法及系统，简化了现有的4线led显示屏驱动芯片结构，减少了外接端口。

第一方面，一种led显示屏驱动芯片，包括控制器、行扫描驱动单元、led阵列和列输出驱动单元；其中所述控制器的输出端连接所述行扫描驱动单元的输入端，行扫描驱动单元的输出端连接所述led阵列；

所述列输出驱动单元包括移位寄存器、锁存器和恒流输出单元；控制器的数据输出端口和时钟端口连接至所述移位寄存器，移位寄存器的输出端连接至所述锁存器的输入端，锁存器的输出端连接至恒流输出单元的输入端，恒流输出单元的输出端连接至所述led阵列；控制器的使能端口连接至恒流输出单元的控制端；

所述列输出驱动单元还包括锁存解码单元；控制器的数据输出端口和时钟端口还连接至锁存解码单元的输入端，锁存解码单元的输出端连接至所述锁存器的控制端。

优选地，所述列输出驱动单元中的恒流输出单元为多个；

控制器的数据锁存端口还连接至列输出驱动单元中另一恒流输出单元的控制端，该恒流输出单元的输出端连接至所述led阵列。

优选地，所述锁存解码单元包括多个第一d触发器、延时单元、反向器、组合逻辑单元以及第二d触发器；

所有第一d触发器相互串联，其中第1个第一d触发器的电源端接正电源，第n+1个第一d触发器的电源端接第n个第一d触发器的输出端；所有第一d触发器的输出端接至组合逻辑单元的输入端；所有第一d触发器的数据段接至所述控制器的数据输出端口；

所述控制器的时钟端口通过所述延时单元接至所有第一d触发器的时钟端；控制器的时钟端口还通过所述反向器接第二d触发器的数据端；

所述组合逻辑单元的输出端接第二d触发器的电源端，第二d触发器的输出端接所述锁存器的控制端，第二d触发器的电源端接时钟。

第二方面，一种led显示屏驱动芯片的锁存信号生成方法，包括以下步骤：

当检测到控制器的时钟端口输出上升沿时，开启计时器；

当检测到控制器的时钟端口为高电平、且数据输出端口输出一个脉冲时，计时器加1；

当检测到控制器的时钟端口输出下降沿时，停止计时器计时；

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器。

优选地，所述读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器具体包括：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的数据锁存阈值时，生成数据锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器的数据进行锁存。

优选地，所述读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器具体包括：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的寄存器锁存阈值时，生成寄存器锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器中状态寄存器的数据进行锁存。

第三方面，一种led显示屏驱动芯片的锁存信号生成系统，包括：

触发子单元：用于当检测到控制器的时钟端口输出上升沿时，开启计时器；

计时子单元：用于当检测到控制器的时钟端口为高电平、且数据输出端口输出一个脉冲时，计时器加1；

停止子单元：用于当检测到控制器的时钟端口输出下降沿时，停止计时器计时；

判断子单元：用于读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器。

优选地，所述判断子单元具体用于：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的数据锁存阈值时，生成数据锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器的数据进行锁存。

优选地，所述判断子单元具体用于：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的寄存器锁存阈值时，生成寄存器锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器中状态寄存器的数据进行锁存。

由上述技术方案可知，本发明提供的led显示屏驱动芯片、锁存信号生成方法及系统，由现有的4线led显示屏控制改为3线led显示屏控制，省去了控制器的数据锁存端口la。列输出驱动单元内部增加了锁存解码单元，通过数据输出端口信号和时钟端口信号复原la数据锁存信号，简化了现有的4线led显示屏驱动芯片结构，减少了外接端口。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为现有4线led显示屏驱动芯片的结构框图。

图2为本发明实施例一提供的led显示屏驱动芯片的结构框图。

图3为本发明实施例二提供的锁存解码单元的电路图。

图4为本发明实施例三提供的锁存信号生成方法的流程图。

图5为现有4线led显示屏驱动芯片的控制方式。

图6为本发明实施例三提供的led显示屏驱动芯片的控制方式。

图7为本发明实施例四提供的锁存信号生成系统的模块框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

实施例一：

一种led显示屏驱动芯片，参见图2，包括控制器、行扫描驱动单元、led阵列和列输出驱动单元；其中所述控制器的输出端连接所述行扫描驱动单元的输入端，行扫描驱动单元的输出端连接所述led阵列；

所述列输出驱动单元包括移位寄存器、锁存器和恒流输出单元；控制器的数据输出端口(以下简称sdi端口)和时钟端口(以下简称clk端口)连接至所述移位寄存器，移位寄存器的输出端连接至所述锁存器的输入端，锁存器的输出端连接至恒流输出单元的输入端，恒流输出单元的输出端连接至所述led阵列；控制器的使能端口连接至恒流输出单元的控制端；

所述列输出驱动单元还包括锁存解码单元；控制器的数据输出端口和时钟端口还连接至锁存解码单元的输入端，锁存解码单元的输出端连接至所述锁存器的控制端。

具体地，原有的led显示屏驱动芯片需要由控制器提供4个端子进行控制，本实施例提供的led显示屏驱动芯片只需要控制器提供3个端子进行控制即可。列输出驱动单元省去了数据锁存端口(以下简称la端口)。同时列输出驱动单元内部增加了锁存解码单元。sdi端口和clk端口接到移位寄存器模块的同时也接到锁存解码模块，然后锁存解码单元的输出接到锁存器，用于锁存数据。

通常的数据锁存在串行数据移位完成之后，数据锁存与数据移位分别在不同的时间段内实现。采用在clk信号高电平期间，发送多个sdi脉冲代替传统锁存信号的方式，不占用信道带宽。在充分利用信道的同时，配合控制器发送信号的调整，将数据锁存功能集成进芯片内部，从而省去外部的数据锁存端口。

该芯片由现有的4线led显示屏控制改为3线led显示屏控制，省去了控制器的la端口。列输出驱动单元内部增加了锁存解码单元，通过数据输出端口信号和时钟端口信号复原传统的la锁存信号，简化了现有的4线led显示屏驱动芯片结构，减少了外接端口。

优选地，所述列输出驱动单元中的恒流输出单元为多个；

控制器的数据锁存端口还连接至列输出驱动单元中另一恒流输出单元的控制端，该恒流输出单元的输出端连接至所述led阵列。

具体地，由于列输出驱动单元可省去一个la端口，即少一个引脚，简化芯片端口。而省掉的la端口可以用于增加恒流输出端口。即可以在该列输出驱动单元中增加一个恒流输出单元，将控制器的la端口接该恒流输出单元的控制端，该恒流输出单元的输出端连接至所述led阵列，这样列输出驱动单元就可以控制更多led灯或者控制更大一片led阵列，从而扩展芯片功能。

实施例二：

实施例二在实施例一的基础上增加以下内容：

参见图3，图中第一d触发器和第二d触发器均用dff表示，延时单元用delay表示，反向器用inv表示，组合逻辑单元用comblogic表示。

所述锁存解码单元包括多个第一d触发器、延时单元、反向器、组合逻辑单元以及第二d触发器；

所有第一d触发器相互串联，其中第1个第一d触发器的电源端接正电源，第n+1个第一d触发器的电源端接第n个第一d触发器的输出端；所有第一d触发器的输出端接至组合逻辑单元的输入端；所有第一d触发器的数据段接至所述控制器的数据输出端口；

所述控制器的时钟端口通过所述延时单元接至所有第一d触发器的时钟端；控制器的时钟端口还通过所述反向器接第二d触发器的数据端；

所述组合逻辑单元的输出端接第二d触发器的电源端，第二d触发器的输出端接所述锁存器的控制端，第二d触发器的电源端接时钟。

具体地，锁存解码单元中第一d触发器的个数根据锁存信号需要识别的脉冲个数确认，如果需要识别控制器的数据端口中连续输出的3个脉冲，就需要3个第一d触发器。第一d触发器完成移位功能。组合逻辑单元是由多个门器件构成的逻辑电路。

该锁存解码单元仅通过简单的逻辑元件既能实现采用clk信号和sdi信号还原出锁存信号的功能，成本低，结构简单。

本发明实施例所提供的芯片，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述芯片实施例中相应内容。

实施例三：

一种led显示屏驱动芯片的锁存信号生成方法，参见图4，包括以下步骤：

s1：当检测到控制器的时钟端口输出上升沿时，开启计时器；

s2：当检测到控制器的时钟端口为高电平、且数据输出端口输出一个脉冲时，计时器加1；

s3：当检测到控制器的时钟端口输出下降沿时，停止计时器计时；

s4：读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器。

具体地，图5为现有的4线控制方式。在clk信号的上升沿将sdi数据移入移位寄存器，然后在la信号的高电平将移位寄存器里的数据锁到锁存器。

图6为本发明实施例提供的3线控制方式。在clk信号升沿将sdi数据移入移位寄存器。如果在clk信号的高电平内出现sdi信号的高电平脉冲，则锁存解码单元开始工作，在clk信号的高电平期间对sdi信号的脉冲计数，当clk信号的高电平内sdi信号的脉冲个数达到设定的锁存阈值时，则在clk信号的下降沿附近产生锁存信号。锁存解码单元实现采用clk信号和sdi信号还原出锁存信号的功能，以替代外部的la锁存信号，如此即可省去外部la端口，省去芯片的la引脚。

通常clk信号为高频时钟信号，clk信号的上升沿会采集sdi数据，所以sdi信号的高电平和低电平都需要包含clk信号的上升沿，所以现有的驱动芯片在clk信号的高电平期间一般不会出现sdi脉冲的。

而本实施例提供的led控制方式，需要调整控制器的sdi信号和clk信号，在clk信号为高电平时，sdi端口发送n个脉冲。列输出驱动芯片的锁存解码单元会在clk信号的高电平期间对sdi脉冲计数。在clk信号由高电平变低的下降沿时，将sdi脉冲的计数值与设定的锁存阈值比对。当达到锁存阈值时，生成锁存信号到锁存器，用于将移位寄存器内的数据锁存到锁存器内。如此实现数据锁存功能，替代传统外部la信号的功能。

该方法由现有的4线led显示屏控制改为3线led显示屏控制，省去了控制器的数据锁存端口la。通过数据输出端口信号和时钟端口信号复原la数据锁存信号，简化了现有的4线led显示屏驱动芯片结构，减少了外接端口。

优选地，所述读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器具体包括：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的数据锁存阈值时，生成数据锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器的数据进行锁存。

优选地，所述读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器具体包括：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的寄存器锁存阈值时，生成寄存器锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器中状态寄存器的数据进行锁存。

具体地，该方法还可以通过不同clk信号的高电平内sdi的脉冲个数扩展控制功能。例如clk信号的高电平内sdi的脉冲个数为n，输出移位寄存器的数据。如果clk信号的高电平内sdi的脉冲个数为k，输出移位寄存器中状态寄存器的数据等。

本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述芯片实施例中相应内容。

实施例四：

一种led显示屏驱动芯片的锁存信号生成系统，参见图7，包括：

触发子单元：用于当检测到控制器的时钟端口输出上升沿时，开启计时器；

计时子单元：用于当检测到控制器的时钟端口为高电平、且数据输出端口输出一个脉冲时，计时器加1；

停止子单元：用于当检测到控制器的时钟端口输出下降沿时，停止计时器计时；

判断子单元：用于读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的锁存阈值时，生成锁存信号，输出给锁存器。

优选地，所述判断子单元具体用于：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的数据锁存阈值时，生成数据锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器的数据进行锁存。

优选地，所述判断子单元具体用于：

读取计时器的数据，当计时器的数据大于或等于预设的寄存器锁存阈值时，生成寄存器锁存信号，输出给锁存器，控制锁存器对移位寄存器中状态寄存器的数据进行锁存。

该系统由现有的4线led显示屏控制改为3线led显示屏控制，省去了控制器的数据锁存端口la。通过数据输出端口信号和时钟端口信号复原la数据锁存信号，简化了现有的4线led显示屏驱动芯片结构，减少了外接端口。

本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述方法、芯片实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。