中心議題：

• 單線串接通信的LED顯示係統方案

解決方案：

• LED顯示係統的係統架構設計
• LED顯示係統的通信方法

本文介紹了一種基於單線串接通信的LED顯示係統方案。該方案可以有效地解決傳統LED通信係統信號傳輸苛刻的時序配合問題，提高整個LED顯示係統的穩定性和控製靈活性，同時也比當前LED通信係統具有更高的效率，具有通信方式簡單、生產成本低、應用支持方便等特點。

1 
、引言

目前國內外大多數大型LED 顯示係統基本由LED 控製板和若幹個依次串接的LED 單元板組成。

LED 控製板與LED 單元板構成的LED 顯示係統的主體，如圖1 所示。其中，LED 單元板包括了增強信號驅動能力的BUFFER 電路、產生動態顯示掃描時序的譯碼電路、若幹個開關管和若幹個LED 驅動電路。其通信過程為：LED 控製板發出的通信信號依次經過各串接的LED 單元板的BUFFER 電路進行驅動增強；各LED 單元板中經BUFFER 電路增強後的掃描信號（SCANO）提供給本LED 單元板的譯碼電路，譯碼電路譯碼產生動態顯示掃描時序控製開關管
；各LED 單元板中經BUFFER 電路增強後的使能信號（ENO）、鎖存信號（LATO）、時鍾信號（CLKO）分別提供給本LED 單元板中所有LED 驅動電路。

圖1 常用的LED顯示係統[page]

當前的LED 顯示係統因數據信號經過依次串接的各LED 單元板上所有的LED 驅動電路，顯示刷新頻率受限於LED 驅動電路的數量及LED 驅動電路的通信速度，LED 驅動電路大多采用成本控製較嚴格的高壓
、大電流
、大尺寸工藝，一般通信速度不超過30 MHz
，當顯示分辨率較高時，為了保證顯示所需的顯示刷新頻率，LED 控製板需發出多組通信信號，分別控製多組依次串接的LED 單元板
，大部分應用場合下


，往往需要幾十組控製信號，造成生產成本較高，應用支持複雜，如圖2 所示。

圖2 常用的大型LED顯示係統

本文提出的新型LED 顯示係統基於當今熱點通信技術之一的單總線技術。它通過單條連接線解決了通信和供電的問題，具有結構簡單
、成本低廉、節省I/O 口資源、便於總線擴展和維護等優點。該LED 顯示係統可以有效地解決上述問題。

2、 係統架構及其通信方法

2. 1 係統架構
本文提出了一種通信速度高、在大部分應用場合下LED 控製板隻需輸出一組通信信號、生產成本低、應用支持方便的新型LED 顯示係統。係統由一個LED 控製板和若幹個依次串接的LED 單元板組成
，LED 單元板的數量視LED 顯示係統的規模而定。該係統基於單線通信協議
，係統架構圖如圖3 所示。

圖3 LED顯示係統架構[page]

LED 單元板由一個LED 通信電路、若幹個開關管和若幹個LED 驅動電路組成。其中
，LED 通信電路端口包括通信信號輸入端、通信信號輸出端
、動態顯示掃描時序輸出端、控製信號輸出端和數據輸出端。

2. 2 通信方法
LED 控製板發出通信信號提供給第一個LED單元板上LED 通信電路的通信信號輸入端，此後的各LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸出端連接下一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸入端，最後一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸出端懸空或者返回到LED 控製板，組成了本文所述的LED 顯示係統的通信係統。

基於圖2 所示的LED 顯示係統架構和以上所述的通信係統
，其通信方法如下：

定義LED 通信電路包括通信信號輸入端、通信信號輸出端、動態顯示掃描時序輸出端（SCAN<7:0>）、控製信號輸出端（En、Lat、Clk）
、數據輸出端（DATAOUT）；定義通信信號包括通信信號輸出指令

、動態顯示掃描時序解析指令、控製信號時序控製解析指令、數據；各LED 單元板上LED 通信電路根據接收到的通信信號，解析出通信信號輸出並經通信信號輸出端提供給下一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸入端
；各LED 單元板的LED 通信電路根據接收到的通信信號，解析出動態顯示掃描時序並經動態顯示掃描時序輸出端（SCAN<7:0>）控製本LED 單元板的開關管；各LED 單元板的LED 通信電路根據接收到的通信信號
，解析出控製信號時序並經控製信號輸出端（En、Lat

、Clk）控製本LED 單元板的LED 驅動電路

；各LED 單元板的LED 通信電路根據接收到的通信信號
，解析出數據，經數據輸出端（DATAOUT）提供給本LED 單元板的第一驅動電路數據信號輸入，本LED 單元板的各LED 驅動電路的數據信號輸出連接下一個LED 驅動電路的數據信號輸入
，最後一個LED 單元板的LED 通信電路的通信信號輸出端懸空或者返回到LED 控製板。

通信原理是係統將需要傳輸給各個LED 單元燈驅動電路的信號用一組串行的幀數據表示，接收這些信號的LED 單(dan)元(yuan)燈(deng)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)從(cong)輸(shu)入(ru)幀(zhen)數(shu)據(ju)中(zhong)
，根(gen)據(ju)通(tong)信(xin)模(mo)式(shi)和(he)指(zhi)令(ling)類(lei)型(xing)接(jie)收(shou)並(bing)處(chu)理(li)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)，將(jiang)處(chu)理(li)後(hou)的(de)數(shu)據(ju)構(gou)建(jian)成(cheng)新(xin)的(de)幀(zhen)數(shu)據(ju)作(zuo)為(wei)輸(shu)出(chu)，根(gen)據(ju)通(tong)信(xin)模(mo)式(shi)和(he)指(zhi)令(ling)類(lei)型(xing)發(fa)送(song)給(gei)後(hou)續(xu)地(di)址(zhi)有(you)效(xiao)的(de)LED 驅動電路，完成一次通信。LED 通信電路根據接收到的通信信號進行解析的方法可采用《LED顯示係統的單線串接通信方法》文中公開的方法。

3、 結論

本文提出的LED 顯示係統中，通信信號中包括的數據隻需經過依次串接的各LED 單元板的LED通信電路
，再由LED 通信電路的數據輸出端控製本LED 單元板上的LED 驅動電路，顯示刷新頻率僅僅受限於LED 單元板的數量及LED 通信電路的通信速度，從而使通信速度得到了數量級的提高，在大部分應用場合下LED 控製板隻需輸出一組通信信號，即可實現LED 顯示係統的控製，該LED 顯示係統具有生產成本低、應用支持方便等優點。