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应对智能手机的背光驱动干扰

归档日期:04-24       文本归类:多端口存储器      文章编辑:爱尚语录

  摘要: 为了不增加硬件成本而提高显示数据的输出速度,在分析现有条形LED 显示屏单元板电路的基础上,提出了一种基于多端口串行Flash 存储器的LED 显示控制系统,该系统由STC12C5616 高速1T 单片机和带SPI接口的SST26VF016B 串行多端口Flash 存储器组成。 显示数据输出时,利用单片机的高速同步串行口( SPI) 高速时钟,将多端口串行Flash 存储器中的显示数据以存储器直接存取( DMA) 的方式直接输出至超长条形LED显示屏。 最后,以4 096 × 64 点阵单色LED 显示屏为例进行了测试。 结果表明,显示屏刷新率达到62. 5 Hz,验证了该系统在实际应用中的有效性和可行性。

  在LED 显示屏应用中,超长条形LED 屏是非常广泛的一种形式,其特点是长度特别长而宽度窄。 超长LED 显示屏目前没有明确的定义,可以将其水平方向的点数定义为2 048 比较合适。

  以由1 /4 扫描P10 单元板( 点间距10 mm) 组成的超长条形LED 显示屏为例,当水平方向的点数为2 048 时,其水平方向物理尺寸为20. 48 m. LED 屏的宽度( 垂直方向) 点数一般为16、24 和32 点,最多不超过64 点,应用中以能够显示一行各类字体的汉字为主。 为保证刷新率,在对超长LED 显示屏的控制上,要求在规定时间内送出更多数据,普通的LED 显示屏控制卡很难实现控制要求。

  本文在分析现有各种条形LED 显示屏单元板电路的基础上,提出了一种基于多端口串行Flash存储器的LED 显示控制系统。 利用单片机的SPI接口产生可控时钟,将多端口串行Flash 存储器中的显示数据以DMA方式直接输出至超长条形LED 显示屏。

  图1 为3 种常用单元板内部串行移位寄存器连接方式。 其中图1( a) 为单元板74HC595 与LED发光管点阵连接关系及简化表示电路。 LED 显示屏单元板内部使用的串行移位寄存器一般为74HC595、MBI5026 或MBI5026 兼容芯片,而MBI5026 可以看成是由两片74HC595 级联构成,为恒流源驱动模式,更适合LED 的驱动。

  目前,市场上大量的门头屏( 条形LED 显示屏) 是LED 显示屏应用最广的一种形式。 从技术上来说,门头屏的水平方向点数从256 点至数千点,而高度一般不超过64 点。 随着市场需求和显示精度的提高,数千点长度的超长LED 显示屏需求量在不断加大。 普通的LED 显示屏控制卡难于满足刷新率的要求,以在长度上像素点是4 096 的F3. 75 LED 显示屏为例,设刷新率为60 Hz,其SCK时钟周期至少为106 /60 /16 /4 096 = 0. 254 s = 254 ns.

  解决超长LED 显示屏数据输出的方法有两种: 一是选择高性能嵌入式处理器和FPGA 芯片,该方法控制卡成本较高; 二是巧妙应用单片机上的特殊功能部件并优化组织数据算法,这种方法成本很低。 本文采用的就是第2 种方法,通过优化算法将数据预先写入多端口串行Flash 存储器SST26VF016B 中,利用STC12C5616 单片机的SPI部件产生高速可控SCK 时钟,将多端口串行Flash存储器中的显示数据以DMA方式直接输出至超长条形LED 显示屏中,满足超长LED 显示屏的显示要求。

  超长LED 显示屏高度一般不超过64 点,若控制1 /16 扫描单色LED 显示屏,SST26VF016B 存储器的4 位数据端口正好满足LED 显示屏数据口宽度的需要。 图2 为SST26VF016B 存储器的控制时序,CS 为SST26VF016B 存储器的片选端,所有对存储器的操作都要在CS 为低电平期间进行;SCK 为时钟线,当空闲模式时,SCK 信号可以处于低电平状态( MODE 0) ,也可以处在高电平状态( MODE 3) ; SIO( 3∶ 0) 为4 位数据端口,在数据传输时,先传字节的高4 位,再传字节的低4 位。 从存储器的控制时序可以看出,对存储器的控制按照命令字、24 位存储地址、虚拟字节、数据字节0 到数据字节N 的顺序发送。 存储器的命令字可以实现对存储器进行片擦除、扇区擦除、单字节读写、连续字节读写等功能,完全能够满足超长LED 显示屏对存储器的容量和控制方式的要求。

  STC12C5616 是STC 公司推出的高速1T 单片机,时钟频率可达30 MHz 以上,其内部集成一个高速串行通信接口部件( 即SPI 接口)。 当STC12C5616 的SPI 部件采用主模式工作时,其SPI时钟输出频率( fclk) 可以达到晶振频率( fosc) 的1 /4 倍,并且可以灵活配置它的时钟相位和时钟极性,既满足对SST26VF016B存储器控制的要求,又满足超长LED 显示屏对时钟的要求。

  利用串行Flash 存储器SST26VF016B 的多位数据口存储器和STC12C5616 单片机的SPI 部件能产生高速SCK 时钟的特点,将显示数据从串行Flash存储器旁路输出至LED 显示屏,电路如图3 所示。

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