基于TLC5941的全彩色LED大屏幕驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

劉睿¹，王曉東²

（1 西安郵電學(xué)院 陜西 西安 710061；

2、西安交通大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710049）

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(jí)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(shí)間發(fā)生變化，這樣由大量LED組成的大屏幕顯示時(shí)會(huì)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(jí)不足，即便采用了非線性灰度控制技術(shù)，在低亮度等級(jí)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(jí)不足導(dǎo)致的另一個(gè)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(dòng)芯片具有點(diǎn)校正和高亮度等級(jí)的特點(diǎn)，由他組成的大屏幕驅(qū)動(dòng)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(gè)引腳，是一個(gè)16通道的LED恒流驅(qū)動(dòng)器，能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)16個(gè)LED，每通道最大驅(qū)動(dòng)能力80mA，每個(gè)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(jí)亮度控制，內(nèi)部每個(gè)通道亮度寄存器的長度是12位，另外，流動(dòng)每個(gè)通道LED的驅(qū)動(dòng)電路由內(nèi)部6位的點(diǎn)校正寄存器的值進(jìn)行64級(jí)控制，而且驅(qū)動(dòng)電流的最大值可通過片外電阻設(shè)定。

　　64級(jí)電流控制提供了LED點(diǎn)亮度校正的能力，4096級(jí)亮度調(diào)整則保證了即使在較低的亮度等級(jí)小，點(diǎn)陣中的每個(gè)點(diǎn)也有多達(dá)256級(jí)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(dòng)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(dòng)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(cuò)誤狀態(tài)信息都是通過串行接口存取的，最大串行時(shí)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(hào)線組成。

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

　　SCLK（串行時(shí)鐘），在每個(gè)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