一种基于FPGA的芯驱集成micro-LED显示像素驱动方法、装置

本申请涉及可编程led控制，具体涉及一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法、装置。

背景技术：

1、随着led技术的不断发展，全彩led器件在商业和家庭应用中的使用越来越广泛。然而，在实现全彩灯效时，传统的驱动方法存在很多问题，如驱动电路复杂、亮度和色彩控制精度低、易受温度和电源波动等干扰等。

2、传统的pwm调制方法通过改变led驱动电路的占空比，控制led的亮度。但是，在实现全彩灯效时，需要对红、绿、蓝三种颜色led分别进行pwm控制，存在控制电路复杂、控制器资源占用高等问题。此外，pwm调制方式对温度和电源波动等外界干扰较为敏感，影响驱动精度和稳定性。

3、在目前市场上，已经有一些基于pwm调制的芯驱集成micro-led显示驱动方案。例如，ti公司的tlc5973驱动器采用12位pwm调制控制方式，能够实现高精度的led颜色控制。不过，该方案需要对每个颜色led分别进行pwm控制，存在控制电路复杂、控制器资源占用高等问题。另外，由于颜色led的亮度和色彩控制是独立的，因此需要对每个led通道进行独立调节，增加了调试难度。

4、正如ti公司的tlc5973驱动器，已经存在的一些基于pwm驱动方式的全彩led器件存在一些问题，如亮度和色彩控制精度不高、易受外界干扰等。同时，由于颜色led的亮度和色彩控制是独立的，而传统pwm控制方法需要对三种颜色led分别进行pwm控制，因此会导致控制电路复杂、控制器资源占用高等问题。因此，本发明研发一种基于fpga全彩led器件驱动编码技术，旨在提供一种高精度、可靠性和高效的全彩led器件驱动方案，解决传统驱动方法存在的问题，提高全彩led器件的驱动精度和可靠性，满足市场需求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法。

2、在本申请的一个方面提出了基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，包括以下步骤：

3、s1：基于fpga的串口接收与译码设计电路：第一级fpga接收上位控制单元通过串口发送过来的控制指令，并对其进行译码，控制指令经译码后转换为n组rgb信息，其中n为像素点数量；

4、s2：响应于fpga发出的n组rgb信息，n组串联的驱动芯片逐级传输n-1组rgb信息，直到n组rgb信息全部传输完毕；

5、s3：各级驱动芯片根据接收的rgb信息控制对应rgb灯珠工作

6、通过以上技术方案通过集成驱动ic实现颜色和亮度的编码控制，将红、绿、蓝三种颜色led的控制信号压缩为一个控制信号，从而降低了控制电路的复杂度和控制器资源占用。

7、优选地，fpga将rgb信息转换为48bit数据格式。

8、优选地，fpga将接收的rgb信息转换为包含pwm波的高电平或低电平；高电平信号类型包括t0h和t1h，其中t0h信号时长为200～320ns，t1h信号时长为520～800ns；低电平类型包括t0l和t1l，其中t0l信号时长为800～1200ns，t1l信号时长为480～1000ns。

9、优选地，fpga根据所传输的高电平及低电平给相对应的cnt计数值，当计数值达到48时传输下一组的rgb信息。

10、优选地，各级驱动芯片留存所接收的第一组rgb信息。

11、通过以上技术方案，即使某一灯珠芯片发生故障，仍可正常传输级联数据，增强了led器件的可靠性。

12、优选地，fpga在传输rgb信息时按照grb的顺序发送。

13、优选地，驱动芯片与下一级驱动芯片之间采用级联方式连接；进一步的驱动芯片与下一级驱动芯片之间的数据协议采用单线归零码的通信方式。

14、优选地，驱动芯片采用16位pwm线性控制。

15、通过以上技术方案，采用了16位pwm线性控制，能够实现高精度的led颜色控制，提高了led器件的控制精度和稳定性。

16、在本申请的另一个方面，提出了一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动装置，包括：

17、led控制模块，配置用于根据用户需要编写控制信号；

18、fpga模块，配置用于接收led控制模块发送的控制信号，并将控制信号译码为48bit数据格式的rgb信号；

19、光源模块，配置用于接收fpga模块发送的pwm波，并根据所接收的pwm波进行调光，且光源模块内封装有rgb灯珠及驱动芯片。

20、通过以上技术方案，采用fpga模块，将led器件的控制信号压缩为一个控制信号，并且通过将rgb灯珠及驱动芯片集成在一个模块中，降低了控制电路的复杂度和控制器资源占用。并且用户可以通过led控制模块实现对颜色和亮度的编码控制，可以通过简单的编码方式调节led器件的颜色和亮度，使得led器件的调试更加方便和快捷

21、优选地，fpga模块还包括：包括rz_code数据编码单元和rgb_control数据控制单元，其中rgb_control数据控制单元将rgb信息转换为48bit数据格式。

22、优选地，fpga模块还包括：计数器单元，响应于fpga模块所传输的高电平及低电平，计数器根据所传输的高电平及低电平对应的cnt计数值，当计数值达到48时传输下一组rgb信息。

23、优选地，驱动芯片中还包括数据锁存器单元，数据锁存器单元用于将各级驱动芯片所接收的第一组rgb信息留存。

24、通过以上技术方案，即使存在单个芯片故障，仍可正常传输级联数据，增强了led器件的可靠性。

技术特征：

1.一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于，所属步骤s1还包括，所述fpga将所述rgb信息转换为48bit数据格式。

3.根据权利要求1所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于，所述步骤s3还包括：所述fpga将接收的所述rgb信息转换为包含pwm波的高电平或低电平；高电平信号类型包括t0h和t1h，其中所述t0h信号时长为200～320ns，所述t1h信号时长为520～800ns；低电平类型包括t0l和t1l，其中所述t0l信号时长为800～1200ns，所述t1l信号时长为480～1000ns。

4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于，所述fpga根据所传输的高电平及低电平给相对应的cnt计数值，当计数值达到48时传输下一组所述rgb信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于，所述步骤s2还包括，各级所述驱动芯片留存所接收的第一组所述rgb信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于，所述步骤s2还包括，所述fpga在传输所述rgb信息时按照grb的顺序发送。

7.根据权利要求1所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于，所述步骤s2还包括所述驱动芯片与下一级驱动芯片之间采用级联方式连接；进一步的所述驱动芯片与下一级驱动芯片之间的数据协议采用单线归零码的通信方式。

8.根据权利要求1所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动方法，其特征在于，所述驱动芯片采用16位pwm线性控制。

9.一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动装置，其特征在于，所述fpga模块还包括：包括rz_code数据编码单元和rgb_control数据控制单元，其中所述rgb_control数据控制单元将所述rgb信息转换为48bit数据格式。

11.根据权利要求9所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动装置，其特征在于，所述fpga模块还包括：计数器单元，响应于所述fpga模块所传输的高电平及低电平，所述计数器根据所传输的高电平及低电平对应的cnt计数值，当计数值达到48时传输下一组所述rgb信息。

12.根据权利要求9所述的一种基于fpga的芯驱集成micro-led显示像素驱动装置，其特征在于，所述驱动芯片中还包括数据锁存器单元，所述数据锁存器单元用于将所述各级驱动芯片所接收的第一组rgb信息留存。

技术总结
本申请提出了一种基于FPGA的芯驱集成micro‑LED显示像素驱动方法，步骤包括：S1：基于FPGA的串口接收与译码设计电路：FPGA接收上位机通过串口发送过来的控制指令，并对其进行译码，控制指令经译码后转换为n组RGB信息，其中n为一帧图像中像素点数量；S2：响应于FPGA发出的n组RGB信息，n组串联的驱动芯片逐级传输n‑1组RGB信息，直到n组RGB信息全部传输完毕；S3：各级驱动芯片根据接收的RGB信息控制对应RGB灯珠工作。基于FPGA全彩LED器件驱动编码技术方案具有多个有益效果，可以有效提高LED器件的控制精度、稳定性、光效和色彩还原度，同时降低了控制电路的复杂度和控制器资源占用，使得LED器件更加高效、方便和可靠。

技术研发人员：郭伟杰,邹明杰,朱丽虹,吕毅军,陈忠
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15