一种LED显示系统数据回传控制方法与流程

一种led显示系统数据回传控制方法
技术领域
1.本发明涉及led驱动集成电路技术领域，具体地讲，是涉及一种led显示系统数据回传控制方法。


背景技术：

2.led（发光二极管）具有寿命长、发光效率高、亮度高、快速开关、高动态对比显示、色域广等优点被广泛应用在显示领域。最近mini led还被用来做液晶显示的矩阵式背光驱动。快速发展的led显示，要求led驱动芯片拥有更丰富的功能，更优良的显示效果。现有led驱动大多是采用单向传输控制技术，如图1所示，控制器发送控制指令和数据给led驱动芯片，led驱动芯片按要求实现控制动作。led和驱动芯片的状态和故障信息难以回传至控制器。对控制器来说，led驱动系统是一个黑盒子，缺少智能化。这给显示效果优化和显示屏维护增加困难和成本。申请号为201310476846.8的现有技术文献提供了一种在灯板上增加数据回传电路和端接电路实现数据回传的方案，这额外增加了较多pcb布线和增加控制电路，不仅增加了灯板的复杂度，还增加了成本，推广难度大。部分芯片可能会采用4线的spi协议来实现数据回传，但是这增加信号线数量而且与现有的led驱动信号不兼容，同样的增加布线难度和增加成本。
3.如图2所示是现有技术led显示系统电路图，其中led驱动系统也被称之为灯板，控制器既可以为包括电脑、发送卡和接收卡的一套控制系统，也可以为单独一微控制器系统的控制单元。led驱动系统接收控制器的控制信号时，先通过缓冲器进行信号缓冲。其中缓冲器通常采用8通道三态总线收发器74hc245，该缓冲器可以双向传输数据，具有一控制端可以控制传输数据方向，现有技术该控制端通常是接电源或地，即设定缓冲器只能单向传输数据。控制器的信号经过led驱动系统的缓冲器后，分发给扫描控制芯片和led驱动芯片。扫描控制芯片和led驱动芯片根据接收到信号进行相应工作。
4.目前随着led显示用于近距离显示场合，对led的显示效果的要求越来越高，特别是mini led（次毫米发光二极管）显示驱动，需要控制器根据具体的led驱动芯片状态进行对应控制，使得led显示效果和能耗可以达到最优化。同时部分应用环境比较恶劣的场合，也需要控制器能随时知道led灯珠的故障信息。但现有技术中无法简单地实现该功能，因此亟需改进。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种led显示系统数据回传控制方法，在不额外增加元器件的基础上实现数据回传功能。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种led显示系统数据回传控制方法，用于led驱动系统向控制器回传数据，将led驱动系统的串行数据输入sdi端口连接的缓冲器配置为双向缓冲器，所述控制器配置一双向传输控制端口，并配置一信号线连接该双向传输控制端口与所述双向缓冲器的数据方向
引脚dir端口；所述方法包括以下步骤：s10、控制器调整双向传输控制端口的信号电平，使双向缓冲器的数据传输方向相反；s20、控制器发送数据回传指令，将led驱动芯片切换到数据回传状态，通过数据时钟dclk信号和锁存le信号的持续发送，使led驱动芯片的信息数据通过串行数据输入sdi端口经过双向缓冲器传输回控制器，实现数据回传功能。
7.具体地，所述步骤s20中将led驱动芯片切换到数据回传状态为控制led驱动芯片的串行数据输出sdo端口切换为输入端口，串行数据输入sdi端口切换为输出端口。
8.进一步地，所述led驱动芯片的参数配置有数据回传状态和数据上传状态，步骤s20中实现数据回传功能包括：s21、控制器发送数据回传指令；s22、led驱动芯片解码指令，将数据回传状态配置为允许数据回传，并将其串行数据输出sdo端口切换为输入端口；s23、根据解码指令将数据上传状态配置为允许数据上传，并将其串行数据输入sdi端口切换为输出端口；s24、led驱动芯片的信息数据通过该串行数据输入sdi端口传输至双向缓冲器并回传至控制器。
9.并且该led显示系统数据回传控制方法，还包括：s25、控制器发出数据回传结束指令，led驱动芯片解码指令，通过调整数据回传状态和数据上传状态，使串行数据输出sdo端口和串行数据输入sdi端口恢复正常。
10.具体地，所述控制器在led驱动系统空闲时发送数据回传指令。
11.更进一步地，本发明还提供一种led显示系统数据回传控制方法，用于led驱动系统中级联的各led驱动芯片之间传输数据，包括以下步骤：r10、控制器为各led驱动芯片配置参数，包括数据回传状态和数据上传状态；r20、控制器分别向各led驱动芯片发送数据回传指令；r30、当前led驱动芯片解码指令，将其数据回传状态配置为允许数据回传，并将其串行数据输出sdo端口切换为输入端口，用于接收后级led驱动芯片回传的信息数据；r40、当前led驱动芯片根据数据回传指令对数据上传状态的配置要求处理接收到的后级led驱动芯片回传的信息数据；r50、控制器发出数据回传结束指令，led驱动芯片解码指令，通过调整数据回传状态和数据上传状态使led驱动芯片的工作状态恢复正常。
12.具体地，所述步骤r40包括：r41、当数据上传状态配置为允许数据上传时，当前led驱动芯片将其串行数据输入sdi端口切换为输出端口，用于将自身芯片的信息数据和后级led驱动芯片回传的信息数据均传输至前级led驱动芯片；r42、当数据上传状态配置为不允许数据上传时，当前led驱动芯片通过其串行数据输出sdo端口接收后级led驱动芯片回传的信息数据。
13.具体地，所述步骤r30和r40中各led驱动芯片之间传输数据时，通过数据时钟dclk
信号和锁存le信号的持续发送，前级led驱动芯片通过串行数据输出sdo端口按dclk信号逐位接收后级led驱动芯片通过串行数据输入sdi端口回传的信息数据。
14.进一步地，所述控制器在led驱动系统空闲时发送数据回传指令。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明在只调整一条pcb板布线的基础上通过指令使led驱动芯片的输入输出端口分别进行输入输出切换，使芯片数据信息可以反向传输回控制器，有效且低成本地实现了led驱动系统的控制状态信息和故障信息的回传，利于改善led显示系统的性能和便于后期维护。
16.（2）本发明还可以实现多颗led驱动芯片之间的数据通信，利用指令切换led驱动芯片的输入输出端口的状态，使芯片间的数据低成本的有效的反向传输，便于led驱动芯片协调控制，使得显示驱动最优化，尤其是在大型显示系统如8k显示屏中呈现的显示效果更佳。
附图说明
17.图1为现有技术的led显示系统的原理框图。
18.图2为现有技术的led显示系统的电路原理示意图。
19.图3为本发明-实施例的实现流程示意图。
20.图4为本发明-实施例中led显示系统的数据回传控制电路示意图。
21.图5为本发明-实施例中的控制方法流程示意图。
22.图6为本发明-实施例的数据回传电路示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
24.实施例1如图3至图5所示，本实施例提供的led显示系统数据回传控制方法，主要用于led驱动系统向控制器回传数据，配合系统电路方面的简单调整，将led驱动系统的串行数据输入sdi端口连接的缓冲器配置为双向缓冲器，所述控制器配置一双向传输控制端口，并配置一信号线连接该双向传输控制端口与所述双向缓冲器的数据方向引脚dir端口；其他信号如数据时钟dclk信号、锁存le信号和扫描驱动芯片的信号仍然采用单向缓冲功能的缓冲器。
25.在正常工作期间，led驱动系统通过sdi和dclk信号接收控制器发出的显示数据，并按要求将显示数据转换为pwm的led驱动信号输出，同时扫描驱动同样的接收控制器的信号，并按要求实现扫描信号输出，如此即可实现正常的画面显示。
26.当控制器需要led驱动系统进行数据回传时，该led显示系统数据回传控制方法按以下步骤实现：s10、控制器调整双向传输控制端口的信号电平，使双向缓冲器的数据传输方向相反；s20、控制器发送数据回传指令，将led驱动芯片切换到数据回传状态，通过数据时
钟dclk信号和锁存le信号的持续发送，使led驱动芯片的信息数据通过串行数据输入sdi端口经过双向缓冲器传输回控制器，实现数据回传功能。
27.其中，将led驱动芯片切换到数据回传状态为控制led驱动芯片的串行数据输出sdo端口切换为输入端口，串行数据输入sdi端口切换为输出端口。
28.相对于现有的led显示系统，本发明只需在led驱动系统上引出一双向传输控制端即可，对led驱动系统改动很小，而且在控制器与led驱动系统间增加的双向传输控制端信号线只需更改一根排线，容易实现；甚至可以利用现成的空闲信号线来实现，不需要更改排线。
29.更具体地，所述led驱动芯片的参数配置有数据回传状态和数据上传状态，该参数配置基于led驱动芯片预先设置并在系统上电时由控制器对每颗led驱动芯片进行配置。其中数据回传状态可设定芯片是否允许数据回传，主要用于接收后级led驱动芯片回传的数据，数据上传状态可设定芯片是否允许数据上传，主要用于将本芯片的数据和后级芯片回传的数据均传输回控制器。
30.步骤s20中实现数据回传功能包括：s21、控制器发送数据回传指令；其中控制器在led驱动系统空闲时发送数据回传指令；s22、led驱动芯片解码指令，将数据回传状态配置为允许数据回传，并将其串行数据输出sdo端口切换为输入端口；s23、根据解码指令将数据上传状态配置为允许数据上传，并将其串行数据输入sdi端口切换为输出端口；s24、led驱动芯片的信息数据通过该串行数据输入sdi端口传输至双向缓冲器并回传至控制器。
31.s25、控制器发出数据回传结束指令，led驱动芯片解码指令，通过调整数据回传状态和数据上传状态，使串行数据输出sdo端口和串行数据输入sdi端口恢复正常。
32.该过程在现有技术中会产生数据传输冲突，现有电路中的缓冲器为单向缓冲，会向led驱动芯片1的sdi输出数据，则会与缓冲器输出产生冲突，产生异常大电流。通过本发明对线路优化配置后，完全避免了该问题。led显示系统正常工作时串行数据输入sdi端口、数据时钟dclk和锁存信号le很少满负荷传输数据，会在led显示驱动时存在较多空闲时刻，这时控制器即可发出数据回传指令，让各颗led驱动芯片回传其控制信息，如芯片温度信息、端口电压信息，led开短路信息等，使得控制其可以实时了解led显示系统的运行状态。
33.led驱动芯片接收到数据回传指令后，经过解码，并配置芯片的状态寄存器，控制芯片的串行数据输出sdo端口切换为输入端口，同时数据时钟dclk持续发送时钟脉冲，串行数据输出端sdo按dclk时钟信号逐位接收回传数据。同时的led驱动芯片还可以接收对应的指令信息对回传数据进行特定运算处理。如果允许数据上传，则串行数据输入sdi端口同步的串行逐位输出数据。如果不允许数据上传，则芯片暂存并按指令对上传数据进行处理。直到控制器发出结束数据回传指令。led驱动芯片接收到结束数据回传指令后将串行数据输入sdi端口恢复为输入端口，同时将串行数据输出端sdo恢复为输出端口。led驱动芯片恢复到正常的接收数据进行显示驱动的工作状态。
34.如图6所示，本实施例还提供了数据回传电路的示意说明。其中输入端口有数据时
钟dclk和锁存信号le，可切换的输入输出端口有串行数据输入sdi和串行数据输出sdo。其中u1、u2、u4和u13为施密特输入缓冲器，数据时钟dclk和锁存信号le经过输入缓冲器u2和u13后输出到指令解码器，指令解码器输出到状态寄存器，状态寄存器输出数据回传使能ena、数据上传使能en1和数据回传控制en2。其作用分别为在芯片上电后先配置芯片的工作状态，如允许数据回传，则使能ena为逻辑1，否则使能ena为默认值逻辑0。并且根据需求分别设置各个芯片是否允许数据上传，如允许数据上传则使能en1为逻辑1，否则使能en1为默认值逻辑0。芯片在工作过程中也可以调整数据回传使能ena和数据上传使能en1的逻辑值。芯片在工作过程中如果接收到数据回传指令，则将数据回传控制en2设为逻辑1，这时由于芯片数据回传使能ena已提前为逻辑1，ena和和en2经过与逻辑门u8后输出逻辑1电平到二选一选择器u3，选择缓冲器u4的输出作为选择器u3的输出。同时与逻辑门u8的输出接到或逻辑门u7和反相器u6，或逻辑门u7输出高电平关闭p型场效应管p1，反相器u6输出低电平到与逻辑门u5，与逻辑门u5输出低电平关闭n型场效应管n1。即ena和en2都为逻辑1电平后输出管p1和n1关闭，sdo输出处于高阻态的输入状态。
35.sdo的输入经过缓冲器u4后，输出到选择器u3，再输出到d触发器d1的输入端d端，每一个dclk脉冲到来都会将sdo的数据移入d触发器。其中d触发器d1、d2到dn的时钟信号统一接到缓冲器u2的输出端，而输入输出依次连接起来，组成n位移位寄存器，每来一时钟信号dclk，数据在n位移位寄存器中移动一位，如此实现将sdo上传回来的数据移入n位移位寄存器，实现数据上传的接收功能。同时的，如果数据上传使能en1为逻辑1电平，则与非门u9输出逻辑0电平到或逻辑门u12和反相器u10，反相器u10输出高电平到与逻辑门u11，与逻辑门u11输出低电平关闭n型场效应管n2。或逻辑门u12和与逻辑门u11都允许d触发器dn的数据通过，如dn的q端输出逻辑1电平，经过反相器u14后输出逻辑0电平，则反相器u14输出到或逻辑门u12和与逻辑门u11后，使其都输出逻辑0电平，或逻辑门u12输出的逻辑0电平打开p型场效应管p2，与逻辑门u5输出的逻辑0电平关闭n型场效应管n2，如此p2将sdi拉到逻辑1电平。如dn输出逻辑0电平，经过反相器u14后输出逻辑1电平，则或逻辑门u12和与逻辑门u11都输出逻辑1电平。或逻辑门u12输出的逻辑1电平关闭p型场效应管p2，与逻辑门u11输出的逻辑1电平打开n型场效应管n2，如此n2将sdi拉到逻辑0电平。因此ena和en1信号都为逻辑1电平会使能d触发器dn的数据从sdi输出，而当前芯片的sdi接到上一级led驱动芯片的sdo或双向缓冲器，从而实现数据向上一级芯片传输，实现数据上传功能。
36.当不允许数据上传时，en1为逻辑0电平，与非门u9输出逻辑1电平，使得或门u12输出高电平关闭p型场效应管p2，与门u11输出逻辑0电平关闭n型场效应管n2，这样sdi仍然处于高阻态的输入状态。但是这时选择器u3选择缓冲器u4的输入作为输出，处于接收数据回传状态，sdi经过缓冲器u1的输入无效。
37.实施例2本实施例提供的led显示系统数据回传控制方法，主要用于led驱动系统中级联的各led驱动芯片之间传输数据，此时无需更改pcb板线路，可直接应用于如图2所示的现有led显示系统上，采用本发明的数据回传方法可以在不改变现有系统的前提下，实现led驱动芯片之间的通信，不需要将led驱动系统的信息回传至控制器，只需将后级led驱动芯片的信息回传至前级，以便更好地实现芯片间的数据处理，使得led驱动系统实现更智能化的功能。
38.该led显示系统数据回传控制方法，包括以下步骤：r10、控制器为各led驱动芯片配置参数，包括数据回传状态和数据上传状态。数据回传状态具体包括是否允许数据回传功能和是否开启数据回传功能，其中是否允许数据回传功能可设定芯片是否允许数据回传，可默认配置为允许数据回传，是否开启数据回传功能用于具体配置是否使用数据回传功能，二者共同构成数据回传状态中允许数据回传和不允许数据回传这两种情况。数据上传状态主要用于具体配置是否允许芯片的串行数据输入sdi端口输出数据，对数据进行上传，如果配置为是，则芯片通过sdi端口上传（向前级）本芯片数据，并转发接收到的后级芯片回传的数据，实现led驱动芯片数据串行回传，如果配置为否，则芯片sdi端口不输出数据，但可以接受回传数据。
39.r20、控制器分别向各led驱动芯片发送数据回传指令；其中控制器在led驱动系统空闲时发送数据回传指令。
40.r30、当前led驱动芯片解码指令，将其数据回传状态配置为允许数据回传，并将其串行数据输出sdo端口切换为输入端口，用于接收后级led驱动芯片回传的信息数据。
41.r40、当前led驱动芯片根据数据回传指令对数据上传状态的配置要求处理接收到的后级led驱动芯片回传的信息数据。
42.r41、当数据上传状态配置为允许数据上传时，当前led驱动芯片将其串行数据输入sdi端口切换为输出端口，用于将自身芯片的信息数据和后级led驱动芯片回传的信息数据均传输至前级led驱动芯片；r42、当数据上传状态配置为不允许数据上传时，当前led驱动芯片通过其串行数据输出sdo端口接收后级led驱动芯片回传的信息数据。
43.r50、控制器发出数据回传结束指令，led驱动芯片解码指令，通过调整数据回传状态和数据上传状态使led驱动芯片的工作状态恢复正常。
44.具体地，所述步骤r30和r40中各led驱动芯片之间传输数据时，通过数据时钟dclk信号和锁存le信号的持续发送，前级led驱动芯片通过串行数据输出sdo端口按dclk信号逐位接收后级led驱动芯片通过串行数据输入sdi端口回传的信息数据。
45.通过上述设置，使得数据可以在各led驱动芯片之间反向传输，低成本且有效地实现了数据回传功能，便于led驱动芯片协调控制，使得显示驱动最优化，这在大型显示系统如8k显示屏中尤为实用。
46.上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，用于led驱动系统向控制器回传数据，将led驱动系统的串行数据输入sdi端口连接的缓冲器配置为双向缓冲器，所述控制器配置一双向传输控制端口，并配置一信号线连接该双向传输控制端口与所述双向缓冲器的数据方向引脚dir端口；所述方法包括以下步骤：s10、控制器调整双向传输控制端口的信号电平，使双向缓冲器的数据传输方向相反；s20、控制器发送数据回传指令，将led驱动芯片切换到数据回传状态，通过数据时钟dclk信号和锁存le信号的持续发送，使led驱动芯片的信息数据通过串行数据输入sdi端口经过双向缓冲器传输回控制器，实现数据回传功能。2.根据权利要求1所述的led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，所述步骤s20中将led驱动芯片切换到数据回传状态为控制led驱动芯片的串行数据输出sdo端口切换为输入端口，串行数据输入sdi端口切换为输出端口。3.根据权利要求2所述的led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，所述led驱动芯片的参数配置有数据回传状态和数据上传状态，步骤s20中实现数据回传功能包括：s21、控制器发送数据回传指令；s22、led驱动芯片解码指令，将数据回传状态配置为允许数据回传，并将其串行数据输出sdo端口切换为输入端口；s23、根据解码指令将数据上传状态配置为允许数据上传，并将其串行数据输入sdi端口切换为输出端口；s24、led驱动芯片的信息数据通过该串行数据输入sdi端口传输至双向缓冲器并回传至控制器。4.根据权利要求3所述的led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，还包括：s25、控制器发出数据回传结束指令，led驱动芯片解码指令，通过调整数据回传状态和数据上传状态，使串行数据输出sdo端口和串行数据输入sdi端口恢复正常。5.根据权利要求1-4任一项所述的led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，所述控制器在led驱动系统空闲时发送数据回传指令。6.一种led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，用于led驱动系统中级联的各led驱动芯片之间传输数据，包括以下步骤：r10、控制器为各led驱动芯片配置参数，包括数据回传状态和数据上传状态；r20、控制器分别向各led驱动芯片发送数据回传指令；r30、当前led驱动芯片解码指令，将其数据回传状态配置为允许数据回传，并将其串行数据输出sdo端口切换为输入端口，用于接收后级led驱动芯片回传的信息数据；r40、当前led驱动芯片根据数据回传指令对数据上传状态的配置要求处理接收到的后级led驱动芯片回传的信息数据；r50、控制器发出数据回传结束指令，led驱动芯片解码指令，通过调整数据回传状态和数据上传状态使led驱动芯片的工作状态恢复正常。7.根据权利要求6所述的led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，所述步骤r40包括：r41、当数据上传状态配置为允许数据上传时，当前led驱动芯片将其串行数据输入sdi
端口切换为输出端口，用于将自身芯片的信息数据和后级led驱动芯片回传的信息数据均传输至前级led驱动芯片；r42、当数据上传状态配置为不允许数据上传时，当前led驱动芯片通过其串行数据输出sdo端口接收后级led驱动芯片回传的信息数据。8.根据权利要求7所述的led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，所述步骤r30和r40中各led驱动芯片之间传输数据时，通过数据时钟dclk信号和锁存le信号的持续发送，前级led驱动芯片通过串行数据输出sdo端口按dclk信号逐位接收后级led驱动芯片通过串行数据输入sdi端口回传的信息数据。9.根据权利要求6-8任一项所述的led显示系统数据回传控制方法，其特征在于，所述控制器在led驱动系统空闲时发送数据回传指令。

技术总结
本发明公开了一种LED显示系统数据回传控制方法，包括控制器调整双向传输控制端口的信号电平，使双向缓冲器的数据传输方向相反；控制器发送数据回传指令，将LED驱动芯片切换到数据回传状态，通过数据时钟DCLK信号和锁存LE信号的持续发送，使LED驱动芯片的信息数据通过串行数据输入SDI端口经过双向缓冲器传输回控制器，实现数据回传功能。本发明在只调整一条PCB板布线的基础上通过指令使LED驱动芯片的输入输出端口分别进行输入输出切换，使芯片数据信息可以反向传输回控制器，有效且低成本地实现了LED驱动系统的控制状态信息和故障信息的回传，利于改善LED显示系统的性能和便于后期维护；并且本发明还可实现多颗LED驱动芯片之间的数据通信。片之间的数据通信。片之间的数据通信。


技术研发人员：李科举 麻胜恒 朱警怡
受保护的技术使用者：中科（深圳）无线半导体有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/12