1 引言

      近年來,，隨著計算機技術(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" title="大屏幕">大屏幕顯示時會出現(xiàn)一些隨機的暗斑或亮斑,，嚴重影響顯示要求,，需要采用在線的點校正消除這種影響，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,，由亮度等級不足導致的另一個問題是進行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" title="TLC5941">TLC5941驅(qū)動芯片具有點校正和高亮度等級的特點,，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

      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位的點校正寄存器的值進行64級控制,，而且驅(qū)動電流的最大值可通過片外電阻設定。

      64級電流控制提供了LED點亮度校正的能力,，4096級亮度調(diào)整則保證了即使在較低的亮度等級小,，點陣中的每個點也有多達256級的灰度表示，從而紅綠藍全彩屏可有16M色的色彩表達能力,，這兩點對于高質(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)，設計中利用可編程邏輯芯片（或高速CPU）集中產(chǎn)生PWM進行亮度控制,，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,、亮度和點校正數(shù)據(jù)的輸出，設計復雜度降低,，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點校正信號輸入模式。

      SCLK（串行時鐘）,，在每個SCLK的上升沿,，當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，隨機控制亮度PWM輸出,，如果Mode=1,，點校正串行移位寄存器鎖存到點校正控制寄存器，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)可以在運行過程中進行自我診斷,。

           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
     
本設計對象是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,，都有單獨的驅(qū)動電路,，由于是室內(nèi)屏，驅(qū)動設計采用動態(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" title="可編程邏輯器件">可編程邏輯器件EPM1270（Altera）實現(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象素大小的范圍進行刷新,，圖1中給出的是子屏驅(qū)動中單路的電路框圖。

      這里使用TLC5941級聯(lián)組成LED點陣的列驅(qū)動，行驅(qū)動部分由74HC138和STM4953（PMOS管,，4.5A）構(gòu)成,。
      EPM1270芯片負責管理顯示緩存，處理外部總線接口部分和維持LED點陣的動態(tài)掃描過程,，EPM1270內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示,。