LED显示屏的扫描算法 第6页
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屏体分块数，如何确定STR，RES时序等等。
3.4扫描算法
3.4.1屏体的划分
扫描电路扫描的屏的尺寸可能和实际显示屏的尺寸不同，称扫描电路扫描的屏的尺寸为
显示屏的逻辑尺寸，而实际显示屏的尺寸称为物理尺寸。逻辑尺寸大于等于物理尺寸。扫描
电路总是按照屏的逻辑尺寸扫描屏体，一种扫描电路能扫描的逻辑尺寸在扫描电路的设计时
就已经决定好了，当物理尺寸小于逻辑尺寸时，部分画面将不能在屏幕上显示，屏幕上显示
的将是扫描画面的一角。扫描电路在设计时通常按照某个较大的尺寸设计，超出这个范围，
这个扫描板将不能使用，也就是说扫描电路决定了LED屏的最大尺寸。当用户要求小尺寸的
屏时，我们仍然使用这块扫描板，只是将扫描板的某几路数据空闲。扫描时仍按照设计尺寸
扫描LED屏，我们只在物理屏体的范围内装载要显示的图像，而其它部分不管或是置0，因
为超出物理屏体的部分用户是不可能看见的更不会关心上面的图像是什么。这样做会造成逻
辑资源的浪费，但是如果针对每一种尺寸的屏体都设计一次驱动电路是更浪费人力的事，所
以在一定的尺寸范围内，这样做是合算的。一般的LED生产公司都有几种显示屏扫描板，每
种负责一定尺寸范围内的LED显示屏。以下讨论的都是显示屏的逻辑尺寸。
一个宽W、高H的LED显示屏的驱动模块可以按照图9的方式组织：
图中每个方格代表一个驱动模块，其宽度为MW象素，屏体进行了横向分块以保证模块
级联数不超过
max
M。以
F
W表示每个分块的宽度，则需要保证：
max
WWM
FM
≤?(1)
这是构建屏体的一个基本原则，可以称作屏体分块公式。
将一组横向级联的若干显示驱动模块称为一组级联模块，如2.3.3小节所述，一组级联
模块对外部只有一组控制接口。几组级联模块可以由一个时钟来共同驱动，在这个时钟的驱
图9屏体组织图第二章LED显示屏系统概述
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动下，几组模块的数据并行上屏。如图9中每个时钟驱动6组级联模块。而整个屏体则由若
干分时时钟驱动，注意这里说的是分时时钟，就是说在数据上屏过程中，这些时钟是先后有
效的。如果有两个时钟同时有效，那么认为这两个时钟是一个时钟，而其驱动的数据位宽为
原来的2倍，这样两者是的等效的。当一个时钟无效时，它保持某个电平不变直到下次有效。
下面给出逻辑屏体的接线原则，本文中讨论的所有扫描方式都是基于这种屏体连接方
式的：
所有的级联模块的锁存（STR）、行选（ABCD）、使能（RES）逻辑并联，所谓逻辑
并联是指：逻辑并联的信号由一个共同的信号源驱动，波形相同，但其中可能存在
多级驱动。
一个分时时钟驱动的级联模块的时钟线（CLK）逻辑并联。
各个分时时钟驱动的级联模块组数一致。
各个分时时钟驱动的级联模块之间的对应的数据线逻辑并联。
数据信号在各组时钟驱动的模块间是复用的，如时钟1控制的模块1的DR数据线和时
钟2控制的模块1的DR数据线是并联的，因为只要某个时钟无效，数据就不会移入对应的
分块中。
增加分时时钟的数量可以成倍减少数据信号线的数量，以使硬件设计简化，注意这是
评价设计的一个重要方面。
下文中用C表示分时时钟数，用
td
W表示一个分时时钟驱动的数据线宽度。用
co
N表示
屏的基色数量。由于数据线中包含有不同基色的数据线，并且这些数据线宽度相等，所以可
知每种基色的数据线宽度，用
dpc
W表示。有：
tddpcco
W=W?N(2)
如果用s表示屏体的线数，可以得出一路分时时钟驱动的屏体高度为Ws
dpc
?。若以
F
W
表示一个屏体分块的宽度，可知一路时钟驱动的象素数量为d
pcF
W?s?W。若以
tp
C表示屏的
总象素数量，可知：
CWsWC
tpdpsF
=???(3)
而又有总象素数量等于屏宽与屏高的积：
CWHWsWC
tpdpsF
=?=???(4)
式4可称为总象素公式，从中可以看出分时时钟数C和分块宽度
F
W是扫描算法中的重
要参数。
3.4.2 STR，RES时序
从灰度显示方面来看，如果按1:2:4:8:16:32:64:128的时间比例来控制STR
实现256级灰度显示，可以看出若扫描第一级灰度的时间为1，那么扫描所有灰度的时
间就是1+2+4+L+128=255。若显示屏的场频为F，则扫描一帧数据的时间为东南大学硕士学位论文
F
1，
必须在
255F?s
1时
间内完成一线灰度图像的扫描，数据移位时钟可能超过
max
f。
因此需要同时控制RES的使能时间，即在显示低灰度级数据时在保持S
TR
t不变的情况下
通过减小R
ES
t来缩短LED的等效点亮时间。例如在各级灰度的STR信号的点亮时间为
1:1:1:1:2:4:8:16的基础上，在扫描第一级灰度时调整
RES
t为
STR
t
8
1
，第二级灰度时
调整
RES
t为
STR
t
4
1，
第四级为
2
1，
即
RES
t按照:1:2:4:8:16
2
1:
4
1:
8
1的
时间比例有效，
此方法同样可以实现256级灰度，而此时扫描所有灰度的时间变为
1+1+1+1+2+4+8+16=34，因此只要在3
4F?s
1时
间内完成一线灰度图像的扫描
就可以了，但这种方法带来弊端是LED驱动模块的亮度损失。从以上论述中可以看出第
一级灰度的
STR
t与
RES
t的比值对
STR
t和
RES
t在各级灰度之间的比例关系有重大影响，这
个比值是2的指数幂，设为x2，称x为灰度比例因子。对于实现2n级灰度的显示屏，
可以用两个以x为变量的比例式来描述
STR
t和
RES
t在各级灰度之间的比例关系：K xsssLs
其中
kx
k
s
?
=2 0≤k<n,k∈N，0≤x<n,x∈N(6)
式5和式6的意义为，要实现n2级灰度显示，选定一个x，即可决定一种
STR
t和
RES
t的
控制时间比例，而参数k则表示对应的
k
2级灰度。举例来说如要实现n=8即256级灰度显
示，当x=0时可得在扫描一帧图像中各级灰度对应的
STR
t的时间比例为
(0)1:2:4:8:16:32:64:128
,8
=
STR
K，
RES
t的时间比例为
(0)1:2:4:8:16:32:64:128
,8
=
RES
K；当x=3时可得各级灰度对应的
STR
t的时间比例为
(3)1:1:1:1:2:4:8:16
,8
=
STR
K，
RES
t的时间比例为():1:2:4:8:16
2
1:
4
1:
8
13
,8
=
RES
K。
式5和式6中比例项为1的项对应的时间可理解为STR信号的单位间隔时间，也是此种算法
中
STR
t的最小值，这个时间是x的函数，记为t(x)
t,n
，t(x)
t,n
表示将一线数据送上屏体的最