1 引言

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路和專用元器件的飛速發(fā)展，256級灰度的全彩色LED大顯示屏在國內(nèi)發(fā)展迅速，但是目前其顯示效果并不理想：一方面，LED的發(fā)光效率受制造工藝的影響表現(xiàn)出固有的差異，而且這種差異還隨時間發(fā)生變化，這樣由大量LED組成的大屏幕顯示時會出現(xiàn)一些隨機(jī)的暗斑或亮斑，嚴(yán)重影響顯示要求，需要采用在線的點(diǎn)校正消除這種影響，另一方面，現(xiàn)有的全彩色大屏幕一般亮度等級不足，即便采用了非線性灰度控制技術(shù)，在低亮度等級上表現(xiàn)色彩的能力仍然較差，顯示的層次感不強(qiáng)，由亮度等級不足導(dǎo)致的另一個問題是進(jìn)行γ校正不容易，從而使全彩色LED大顯示屏產(chǎn)生一定的顏色失真。

TI公司的最新推出的TLC5941驅(qū)動芯片具有點(diǎn)校正和高亮度等級的特點(diǎn)，由他組成的大屏幕驅(qū)動方案一定程度上解決了上述問題，可以構(gòu)成高性能的顯示系統(tǒng)。

2 TLC5941芯片介紹

2.1 芯片特點(diǎn)

TLC5941共有28個引腳，是一個16通道的LED恒流驅(qū)動器，能夠同時驅(qū)動16個LED，每通道最大驅(qū)動能力80mA，每個通道可以通過PWM方式根據(jù)內(nèi)部亮度寄存器的值進(jìn)行4096級亮度控制，內(nèi)部每個通道亮度寄存器的長度是12位，另外，流動每個通道LED的驅(qū)動電路由內(nèi)部6位的點(diǎn)校正寄存器的值進(jìn)行64級控制，而且驅(qū)動電流的最大值可通過片外電阻設(shè)定。

64級電流控制提供了LED點(diǎn)亮度校正的能力，4096級亮度調(diào)整則保證了即使在較低的亮度等級小，點(diǎn)陣中的每個點(diǎn)也有多達(dá)256級的灰度表示，從而紅綠藍(lán)全彩屏可有16M色的色彩表達(dá)能力，這兩點(diǎn)對于高質(zhì)量的彩色大屏幕顯示是額外重要的。

相對于傳統(tǒng)的彩色大屏幕顯示系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中利用可編程邏輯芯片（或高速CPU）集中產(chǎn)生PWM進(jìn)行亮度控制，采用TLC5941后，由于驅(qū)動芯片TLC5941完成了PWM亮度控制，可編程邏輯芯片（或高速CPU）只需要處理緩存管理、亮度和點(diǎn)校正數(shù)據(jù)的輸出，設(shè)計(jì)復(fù)雜度降低，而且由于PWM的亮度控制與數(shù)據(jù)串行移出無關(guān)，可以很方便地獲得較高的幀頻，取得很好的動態(tài)顯示效果。

2.2 管腳功能

TLC5941的所有內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，亮度寄存器，點(diǎn)校正寄存器和錯誤狀態(tài)信息都是通過串行接口存取的，最大串行時鐘效率為30MHz。

TLC5941的串行接口方式類似于74HC595，接口部分由5根信號線組成。

Mode(模式信號):Mode=0是亮度信號輸入模式，Mode=1點(diǎn)校正信號輸入模式。

SCLK（串行時鐘），在每個SCLK的上升沿，當(dāng)Mode=0輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)移入和移出內(nèi)部192位（16通道×12）的亮度串行移位寄存器，當(dāng)Mode=1輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)移入和移出內(nèi)部96（16通道×6）位的點(diǎn)校正串行移位寄存器。

SOUT:串行數(shù)據(jù)輸出。

SIN:串行數(shù)據(jù)輸入。

XLAT：數(shù)據(jù)鎖存，在XLAT的上升沿，如果Mode=0，亮度串行移位寄存器鎖存到亮度控制寄存器，隨機(jī)控制亮度PWM輸出，如果Mode=1，點(diǎn)校正串行移位寄存器鎖存到點(diǎn)校正控制寄存器，控制電流的輸出。

為了保障彩色大屏幕的可靠運(yùn)行，TLC5941提供了每一路LED開路和過溫檢測的能力，管腳XERR是集電極開路輸出，用于出錯時報(bào)警，16個通道中無論哪個通道有錯誤發(fā)生，XERR就會被拉到低電平，通過查詢芯片的內(nèi)部狀態(tài)信息，就可以知道哪一路出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中所有TLC5941的XERR管腳可以接到一起，通過上拉電阻接到高電平，通過監(jiān)控這個信號，系統(tǒng)可以在運(yùn)行過程中進(jìn)行自我診斷。

另外TLC5941還提供了GCLK管腳，輸入一個時鐘信號可以同步PWM的產(chǎn)生。

3 基于TLC5941的動態(tài)掃描驅(qū)動電路

本設(shè)計(jì)對象是640×480的全彩顯示系統(tǒng)，這里只介紹他的驅(qū)動部分，整個屏由4塊子屏組成，每一塊子屏管理640×120象素大小的范圍，都有單獨(dú)的驅(qū)動電路，由于是室內(nèi)屏，驅(qū)動設(shè)計(jì)采用動態(tài)1/8掃描驅(qū)動方式。驅(qū)動電路的控制由可編程邏輯器件EPM1270（Altera）實(shí)現(xiàn)，為了提高幀頻，串行數(shù)據(jù)采用15路并行輸出的方法，每路對640×8象素大小的范圍進(jìn)行刷新，圖1中給出的是子屏驅(qū)動中單路的電路框圖。