作为大型平板显示设备的一种，LED 显示屏以其使用寿命长、维护费用低、功耗低等特点在显示领域占有重要的位置。特别在近年，带有红、绿、蓝三基色以及灰度显示效果的全彩LED 显示屏，以其丰富多彩的显示效果而倍受业界关注，成为LED 显示屏市场近年增长幅度比较大的产品。寿命、单位面积亮度、三基色的偏差程度、点距、对比度、灰度等级(包括灰度级数和线性度) 、扫描频率等指标性能是衡量或横向比较大型显示设备好坏的标准。而这些指标性能的优劣，很大程度上决定于扫描控制器的性能。因此对大屏幕全彩L ED 显示扫描控制方法的研究有着重要的意义。
由于LED 的发光亮度与扫描周期内的发光时间近似成正比，所以灰度等级的实现通常是由控制LED 的发光时间与扫描周期的比值，即采用调节占空比来实现的。全彩LED 显示屏一般采用逐位点亮的扫描方式实现灰度图像显示。对于显示灰度级数为8 位的LED 显示屏，一般采用“19场扫描”原理来实现256 级灰度显示。L ED显示屏的显示数据更新一般采用串行输出方式，如采用595 进行设计的静态LED 全彩显示屏，根据“19 场扫描”原理，对于分辨率等规格确定的屏体，当串行移位时钟确定时，显示屏的刷新频率和LED 的发光效率(一个扫描周期内，LED的最长点亮时间所占的比例) 也就被确定。本文提出了一种新的逐位点亮扫描方式，该方式对典型的“19场扫描”方式进行了改进，可以在串行移位时钟确定的条件下，在一定范围内对刷新率和发光效率进行调节，从而提高了产品根据实际的应用环境和客户要求进行设计的灵活性。
2 、逐位点亮的灰度实现算法设计
以8 位“19场扫描”理论为例，所谓逐位点亮，即从一个字节数据中依次从低位到高位或者从高位到低位提取出一位数据，分8 次点亮对应的像素，每一位对应的点亮时间与关断时间的占空比不同。如果点亮时间从低位到高位依次倍增，则合成的点亮时间将会有256 种组合。定义D0 位对应的点亮时间加上关断时间为一个时间单位，设为T ，可得表1 所示各位的点亮与关断时间。
表1  “19场扫描”显示时各位的点亮与关断时间
 设使用串行方式更
当串行时钟频率和屏体参数确定， TS 便可计算出来。此时，如果设定了屏幕的刷新率，结合式(2) 和式(3) ，对N 从0～9 进行穷举计算，可以得到同时满足两式条件的N 值，同时可以确定单位时间T 的值。由此得到的T 值，通过FPGA 进行定时控制，便可实现一定刷新率的全彩灰度控制。
    这里LED 的发光效率可以用式(4) 表示。
在LED 显示屏扫描控制电路中，FPGA 是其中最主要的逻辑控制器件，主要实现视频数据接收、非线性灰度校正和扫描信号产生功能。FP2GA 内部各个电路模块相互协调运作，将数据输入和显示输出连接起来，实现L ED 显示屏的全彩视频播放。
    作为一个独立的显示系统，普通的RS232 、RS485 总线方式已不能满足L ED 显示屏进行多媒体视频播放所要达到的高数据速率传输要求。以512 ×256 的全彩显示屏为例，当要求系统换帧频率达到30 HZ 时，需要的数据传输速率高达94. 4 MBP S。因此，在系统设计中，视频数据的传输和接收采用RTL8201 设计的100 M 以太网控制器来完成。
新整场视频图像一位数据所需要的时间为TS ，如果TS 满足:
 
为了使视频播放连续平滑，在数据接收过程中不能打断显示，这里采用两组SRAM 进行“乒乓操作”，使显示数据的接收存储和读取能够同时进行， 从而实现视频数据流的无缝缓冲和处理 ， 如图2 所示。换帧信号FRAME _SWITCH 是用来切换工作SRAM 组的，该信号决定两组SRAM 哪一组处于读状态，哪一组处于写入状态。RTL8201 数据接收模块建立MII 接口，实现与RTL8201 的接口，把MII 接口传送过来的半字节数据转换成为24 位RGB 数据，然后存储在SRAM 里。RTL8201 每接收完一帧显示数据，则对换帧信号FRAME_ SWITCH 进行求反，将两组SRAM 的读写位置切换过来，使显示屏显示最新接收到的帧数据，从而实现换帧操作。
4、结论
讨论了一种大屏幕全彩L ED 显示屏设计的扫描控制器设计方案，通过对“19 场扫描”实现方法的分析，针对其不足之处，提出了一种新式的逐位点亮灰度控制方法。该控制方法使得在全彩LED 显示屏的设计中，可以在L ED 的发光效率和刷新率之间进行灵活的调整。本设计采用FP2GA 控制芯片为设计平台来完成扫描控制电路的实现，借助EDA 开发工具，降低了驱动电路的设计难度，缩短了项目的开发周期。
 
 
