Led显示屏控制系统的制作方法

Led显示屏控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种LED显示屏控制系统。该LED显示屏控制系统包括：驱动板，设置有USB接口，所述驱动板用于通过所述USB接口接收第一视频信号，并将所述第一视频信号转换为第二视频信号；以及LED驱动电路，与所述驱动板和所述LED显示屏相连接，用于驱动所述LED显示屏显示所述第二视频信号对应的视频内容。通过本实用新型，解决了现有技术中LED显示屏控制系统的信号传输带宽较窄的问题，达到了提高LED显示屏控制系统的信号传输带宽的效果。
【专利说明】LED显示屏控制系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及LED领域，具体而言，涉及一种LED显示屏控制系统。

【背景技术】
[0002] 现有的LED(发光二极管）显示屏控制系统通常采用千兆以太网进行视频信号和 控制信号传输，采用以太网的LED显示屏控制系统带宽较窄，如果传输8bit颜色的视频数 据，最大的带载点数不到75W像素点（60Hz换帧频率），还不到1024*768@60p(VGA)的带载 能力，其中，带载能力主要表现为同一种输入分辨率和同一种换帧频率的情况下，一路信号 传输所能控制LED显示的区域。
[0003] 目前，多采用阵列式控制系统或者LED全彩显示屏控制系统，其中，阵列式控制 系统包括一块主控板、若干块装在LED显示屏箱体内的若干个扫描板组成的副控板，通过 千兆以太网的方式进行视频信号以及控制信号的传输，通过编码方式实现视频信号和控制 信号的区分，在一定程度上解决了 LED显示屏播放视频时换帧频率不高、灰度等级不足等 问题。
[0004] 随着当前显示技术的发展，4K甚至8K的分辨率显示技术在快速的进入用户的视 线，现有的LED控制方案以千兆以太网为传输信号的带宽已经明显不够，如上述计算可看 出，当前的视频源为了达到更好的显示效果已经采用l〇bit，12bit的色彩（视频画面lObit 含义就是画面能以10为二进制数的数量控制色彩层次即灰阶）。通常8bit相当于256级 灰阶--即常说得24位真彩色；而lObit就相当于1024级灰阶。三基色混合成彩色，增加 lbit就意味色彩数增加8倍。lObit就相当于1024的三次方--1073741824,约为10. 7 亿色。远大于8bit的1670万色。如果采用以太网进行传输由于带宽较窄，会造成带载量要 减少。其中为了克服带载量的减少，大都采用色彩扩展的方式进行处理，但是显示的时候， 无法真实还原视频的色彩，导致视频内容的缺失和失真。
[0005] 另外，从物理链路上开看，采用以太网的控制系统需要前端有视频信号转接为网 络信号的设备，这样会导致在一块屏幕上有很多的线材，造成布线繁琐成本高。
[0006] 针对现有技术中LED显示屏控制系统的信号传输带宽较窄的问题，目前尚未提出 有效的解决方案。 实用新型内容
[0007] 本实用新型的主要目的在于提供一种LED显示屏控制系统，以解决现有技术中 LED显示屏控制系统的信号传输带宽较窄的问题。
[0008] 为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种LED显示屏控制系 统，用于控制LED显示屏进行视频显示，根据本实用新型的LED显示屏控制系统包括：驱动 板，设置有USB接口，所述驱动板用于通过所述USB接口接收第一视频信号，并将所述第一 视频信号转换为第二视频信号；以及LED驱动电路，与所述驱动板和所述LED显示屏相连 接，用于驱动所述LED显示屏显示所述第二视频信号对应的视频内容。
[0009] 进一步地，所述USB接口为USB3. 0接口。
[0010] 进一步地，所述驱动板还包括：USB3. 0控制器，与所述USB3. 0接口相连接，用于通 过所述USB3. 0接口接收所述第一视频信号，并将所述第一视频信号转换为现场可编程门 阵列可识别的所述第二视屏信号；所述现场可编程门阵列，与所述USB3. 0控制器相连接； 以及驱动电路接口，与所述现场可编程门阵列分别相连接，其中，所述LED驱动电路通过所 述驱动电路接口与所述现场可编程门阵列相连接。
[0011] 进一步地，所述驱动板包括：供电电路，与所述USB3. 0控制器和所述现场可编程 门阵列分别相连接，用于向所述USB3. 0控制器和所述现场可编程门阵列供电。
[0012] 进一步地，所述供电电路包括第一供电电源和第二供电电源，其中，所述第一供电 电源用于在所述驱动板处于第一状态的情况下向所述驱动板供电；以及所述第二供电电源 用于在所述驱动板处于第二状态的情况下向所述驱动板供电，其中，所述第一状态与所述 第二状态为不同的状态。
[0013] 进一步地，所述供电电路包括：电源管理集成电路，与所述现场可编程门阵列相连 接，用于向所述现场可编程门阵列输出不同电压值的可调节电压。
[0014] 进一步地，所述驱动板包括多个，其中，多个驱动板中至少一个驱动板接收通过所 述USB3. 0接口接收第一视频信号，所述多个驱动板之间通过所述USB3. 0接口相连接。
[0015] 进一步地，所述LED显示屏控制系统还包括：计算机设备，用于通过所述USB3. 0接 口与所述驱动板相连接，用于向所述驱动板输出所述第一视频信号；或者存储设备，用于通 过所述USB3. 0接口与所述驱动板相连接，用于向所述驱动板输出所述视频信号。
[0016] 进一步地，所述驱动板还包括：控制单元，与所述现场可编程门阵列相连接，用于 向所述现场可编程门阵列发送控制参数以对所述现场可编程门阵列进行控制；以及定时器 电路，与所述控制单元相连接。
[0017] 进一步地，所述USB3. 0接口为多个，所述驱动板通过多个USB3. 0接口连接外接设 备。
[0018] 进一步地，所述LED显示屏控制系统还包括：转换器，通过所述USB3. 0接口与所述 驱动板相连接，用于将播放设备输出的视频信号转化为所述USB3. 0接口可识别的视频信 号，其中，播放设备为未设置有所述USB3. 0接口的播放设备。
[0019] 通过本实用新型实施例，采用LED显示屏控制系统包括：驱动板，设置有USB接口， 所述驱动板用于通过所述USB接口接收第一视频信号，并对所述第一视频信号转换为第二 视频信号；以及LED驱动电路，与所述驱动板和所述LED显示屏相连接，用于驱动所述LED 显示屏显示所述第二视频信号对应的视频内容，解决了现有技术中LED显示屏控制系统的 信号传输带宽较窄的问题，达到了提高LED显示屏控制系统的信号传输带宽的效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的 示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图 中：
[0021] 图1是根据本实用新型实施例的LED显示屏控制系统的示意图；
[0022] 图2是根据本实用新型实施例优选的LED显示屏控制系统的示意图；
[0023] 图3是根据本实用新型实施例可选的LED显示屏控制系统的示意图；
[0024] 图4是根据本实用新型实施例的驱动板的结构框图；
[0025] 图5是根据本实用新型实施例驱动板的扩展系统的示意图；以及
[0026] 图6是根据本实用新型实施例驱动板的供电电路的电路图。

【具体实施方式】
[0027] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0028] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实 施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应 当属于本实用新型保护的范围。
[0029] 需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、 "第二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样 使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语"包 括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列元器 件的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些元器件，而是可包括没有清楚地列出的 或对于这些系统、产品或设备固有的元器件。
[0030] 本实用新型实施例提供了一种LED显示屏控制系统，该LED显示屏控制系统可以 用于控制LED显示屏进行视频显示。
[0031] 图1是根据本实用新型实施例的LED显示屏控制系统的示意图。如图1所示，该 LED显示屏控制系统包括驱动板10和LED驱动电路20。
[0032] 在驱动板10上设置有USB3. 0接口 11，该驱动板10用于通过USB接口 11接收第 一视频信号，并将第一视频信号转换为第二视频信号。USB接口 11为采用USB标准的USB 接口。LED驱动电路20与驱动板10和LED显示屏30分别相连接，用于驱动LED显示屏30 显示第二视频信号对应的视频内容。
[0033] 第一视频信号可以是由计算机设备或者存储设备输出的视频信号，计算机设备或 者存储设备通过USB接口 11与驱动板10相连接，向驱动板输出第一视频信号。其中，计算 机设备或者存储设备为带有USB接口的设备，通过采用USB标准进行通信，使得计算机设备 或者存储设备可以将驱动板10识别为显示设备，直接向驱动板10输出视频信号。LED驱动 电路20接收到第二视频信号之后，将该视频信号对应的视频内容显示在LED显示屏30上。
[0034] 优选地，USB接口为USB3. 0接口，即采用USB3. 0标准的接口。USB3. 0具有更快的 数据传输能力，从而进一步地提高视频信号的传输速率，提高系统带宽。
[0035] 需要说明的是，本实用新型实施例中采用USB3. 0接口进行通信和数据传输，在视 频信号传输的同时，还可以进行控制信号的传输。
[0036] 在本实用新型实施例中，提供了基于USB3.0通信技术的LED显示屏控制系 统，采用USB3. 0接口以后，可以带载最大点数为375W点（60Hz换帧频率），可以达到 2048xl536@60p (QXGA)的带载能力，是现有技术中采用以太网的控制系统的带载能力的4 倍多。避免使用千兆以太网的控制系统的带宽较窄的问题，解决了 LED显示屏控制系统的 信号传输带宽较窄的问题，从而提高系统简洁性以及显示效果。
[0037] 优选地，驱动板包括多个驱动板，其中，多个驱动板中至少一个驱动板接收通过 USB3. 0接口接收第一视频信号，多个驱动板之间通过USB3. 0接口相连接。
[0038] 由于LED显示屏包括多个LED灯，相应的驱动板为多个驱动板，多个驱动板中至少 一个驱动板接收第一视频信号，例如计算机设备或者存储设备输出的视频信号，多个驱动 板之间通过USB3. 0接口直接连接，进行数据和信号的传输。
[0039] 如图2和图3所示，LED显示屏控制系统还包括计算机设备或者存储设备。其中， 计算机设备用于通过USB3.0接口与驱动板相连接，用于向驱动板输出第一视频信号。存储 设备用于通过USB3. 0接口与驱动板相连接，用于向驱动板输出视频信号。
[0040] 当采用计算机设备向驱动板输出第一视频信号时，可以实现LED显示屏同步显 示，通过计算机设备播放视频，然后通过计算机设备对视频进行编码，生成视频信号，通过 USB3. 0接口将视频信号传输给驱动板，以向驱动板发送当前计算机设备上显示的视频内 容，通过驱动板将视频信号进行转换然后传输给LED驱动电路以驱动LED灯进行工作，实现 计算机设备上的视频内容在LED显示屏上同步显示。
[0041] 当采用存储设备向驱动板输出第一视频信号时，其中，存储设备存储有要播放的 视频内容以及配置信息。则可以将存储设备通过USB3. 0接口插接到驱动板上，驱动板通过 读取配置信息和需要进行播放的视频内容，从而显示在LED显示屏上，同时将该内容传送 给后面级联的驱动板上，通过驱动板将视频信号进行转换然后传输给LED驱动电路以驱动 LED灯进行工作，实现LED显示屏的异步显示。存储设备可以是例如硬盘、U盘等移送存储 设备。
[0042] 如图4所示，本实用新型实施例中，驱动板还包括USB3. 0控制器、现场可编程门阵 列（Field-Programmable Gate Array，简称 FPGA)和驱动电路接口。USB3. 0 控制器与 USB3. 0 接口相连接，用于通过USB3.0接口接收第一视频信号，并将第一视频信号转换为现场可编 程门阵列可识别的第二视屏信号。现场可编程门阵列与USB3.0控制器相连接。驱动电路 接口与现场可编程门阵列相连接，其中，LED驱动电路通过驱动电路接口与现场可编程门阵 列相连接。
[0043] USB3. 0控制器可以是USB3. 0控制芯片，USB3. 0控制器可以为多个USB3. 0控制 器，每一个USB3. 0控制器可以连接有多个USB3. 0接口。通常USB3. 0控制器通过USB3. 0 接口接收到的信号为模拟量，USB3. 0控制器用于将该模拟量信号转化为FPGA可识别的数 字量信号。FPGA负责从USB3. 0控制器接收并转发视频流及控制命令，同时存储自己需要的 视频流数据及控制命令，并通过驱动电路接口显示视频到LED显示屏的屏体上。同时FPGA 可以通过USB3. 0接口访问外部设备，从而可以通过USB3. 0接口来扩展系统。
[0044] 驱动板还包括控制单元和定时器电路。控制单元与现场可编程门阵列相连接，用 于向现场可编程门阵列发送控制参数以对现场可编程门阵列进行控制。该控制单元可以是 微控制单元（MCU)。MCU负责协议解析，同时向FPGA发送工作参数，控制FPGA的工作状态， 以及驱动板总体的功耗控制。MCU和FPGA通过串行总线或者并行总线连接。定时器电路与 控制单元相连接，定时器电路可以是看门狗电路，为防止MCU程序在执行的时候跑飞，起到 复位的作用，一般通过定时喂狗的方式来管理。
[0045] 本实用新型实施例中，驱动板还包括FLASH闪存和随机存取存储器（RAM)，其中， RAM可以是静态随机存储器（Static RAM，简称SRAM)，FLASH闪存与MCU相连接，RAM与FPGA 相连接。其中，FLASH闪存可以用于存储控制系统的工作参数，RAM可以用于缓存视频信号 的数据流。
[0046] 优选地，USB3. 0接口为多个USB3. 0接口，驱动板通过多个USB3. 0接口连接外接 设备，该外接设备可以包括门磁开关、温度报警器和传感器等。通过设置多个USB3. 0接口， 以便于对LED显示屏控制系统进行扩展。当然，通过所述多个USB3. 0接口也可以连接外接 扩展系统，如图4所示，外接扩展系统通过USB3. 0接口与驱动板相连接，通过USB3. 0接口 实现外部模拟量采集或者外部控制信号扩展。
[0047] 扩展系统的结构框图如图5所示，扩展系统的MCU通过采用USB供电，通过USB接 口提供的5V500mA电源，通过扩展系统的MCU向例如蜂鸣器、报警灯、门磁开关、温度传感器 等发送数字控制信号，并将工作状态信息发送至状态显示电路进行显示。扩展板可以采集 的数字量（如烟感、继电器状态等）以及模拟量输入（如光感等），再通过USB3.0接口反 馈到驱动板上。同时驱动板可以通过USB3. 0接口向扩展系统的MCU发送命令，扩展系统的 MCU在接收到命令后对命令进行解析，转化为数字量输出以及相关内容的显示。
[0048] 驱动板还包括供电电路，该供电电路与USB3. 0控制器和现场可编程门阵列分别 相连接。供电电路用于向驱动板中各元器件进行供电。供电电路可以采用PMU(电源管理集 成电路）集成控制方案，通过MCU可以灵活控制当前的控制电路电源状态，在实际应用中可 以做到节电的功能，处于待机省电模式工作的时候只有内核在工作外部逻辑接口电路处于 断电状态，需要使用的时候可以不需要重新上电启动的时间，只需要给外部逻辑电路上电， 即可恢复正常工作状态，保证了系统的快速响应。
[0049] 本实用新型实施例的供电电路包括第一供电电源和第二供电电源，其中，驱动板 处于第一状态，通过第一供电电源向驱动板供电；以及驱动板处于第二状态，通过第二供电 电源向驱动板供电，其中，第一状态与第二状态为不同的状态。第一状态可以是LED显示 屏黑屏待机时驱动板所处的状态，第二状态可以是LED显示屏亮屏工作时驱动板所处的状 态。通过采用两个电源，分别向不同状态下的驱动板供电，从而可以根据不同状态下的耗电 情况进行供电选择，提高供电灵活性，达到节能的效果。
[0050] 可选地，本实用新型实施例可以采用双输出的电源进行供电，在不同状态下控制 电源的电能输出，达到节能的作用。
[0051] 具体地，如图6所示，供电电路包括电源A和电源B，电源A和电源B分别于MCU相 连接，该MCU为驱动板的MCU。MCU可以用于检测电源A和电源B的电压，在电源电压过低 时输出报警提示。在LED显示屏工作的过程中，有时候会处于黑屏的状态，可以称为待机状 态，该状态下，虽然屏幕不显示内容，但是实际驱动部分的电路是工作的，会出现功耗较高 的情况，图6所示的供电电路可以实现屏体待机并且快速恢复的功能。电源A和电源B为 双输出电源，一路为待机状态下的驱动板供电，一路为灯板驱动供电，电源A和电源B两路 输出均连接到二极管电源隔离件上，其中，灯板驱动供电的二极管电源隔离通过电压比较 器与MCU相连接，待机供电输出端可以采用3. 3V电压供电。待机供电输出端的电源为常供 电，灯板驱动电路为可开关输出，在需要待机的时候可以通过控制单元MCU关断灯板驱动 电源供电起到节电的效果。
[0052] 同时，由于电源A和电源B通过总线与MCU相连接，控制单元MCU可以通过总线来 获取电源的输出状态、温度等状态信息。
[0053] 优选地，供电电路包括：电源管理集成电路（Power Management 1C，简称PMIC)，与 现场可编程门阵列相连接，用于向现场可编程门阵列输出不同电压值的可调节电压。PMIC 还与MCU通过串行总线相连接。如图6所示，PMIC向FPGA分别提供3. 3V待机电压，1. 8V 的DDR存储器供电电压，1. 2V的FPGA核心供电电压，以及3. 3V可调电压。其中，MCU对每 一路输出电压实时采集和监控，以便于实时了解工作电压的状态。
[0054] MCU可以控制PMIC来输出不同的可调节电压，同时可以检测输出电压，这样做到 了实时工作电压的状态检测，可以通过微调FPGA的工作电压起到节能以及提升性能的作 用。
[0055] 优选地，LED显示屏控制系统还包括转换器，该转换器通过USB3. 0接口与驱动板 相连接，用于将播放设备输出的视频信号转化为USB3. 0接口可识别的视频信号，其中，播 放设备为未设置有USB3. 0接口的播放设备。
[0056] 对于未设置有USB3. 0接口的播放设备，可以通过转换器与驱动板的USB3. 0接口 相连接，通过转换器对播放设备的视频信号进行编码和解码，以向驱动板输出可识别的视 频信号，从而实现未设置有USB3. 0接口的播放设备中的视频内容在LED显示屏上进行显 /_J、1 〇
[0057] 综上，本实用新型实施例达到了如下效果：
[0058] 使用USB3. 0进行视频信号和控制信号的传输，大大的提高了 LED显示屏控制系统 的带宽，同时简化灯板扫描的工作量，可以在视屏源输入端将校正数据、GAMMA、亮度控制等 全部叠加到灰度处理上，将少后端扫描灯板的逻辑电路的复杂程度。例如通过提高12bit 甚至16bit的灰度处理能力，将单点校正叠加到灰度处理上，减少后端扫描灯板的逻辑电 路的复杂程度，实现真正的l〇bit、12bit甚至更高的灰度处理，确保真正的还原视频效果。
[0059] 与现有技术中采用以太网传输的LED显示屏控制系统相比，由于采用以太网传输 的系统即包括主控板又包括驱动板，主控板负责解析视频信号，以将其转换为以太网的数 据包。而采用USB3. 0的情况，并且使用带有USB3. 0的计算机设备或者存储设备可以将驱 动板识别为显示设备，直接向驱动板输出视频信号，不再需要主控板桥接，从而精简了 LED 显示屏控制系统。
[0060] 通过对LED显示屏同步和异步显示兼容，以及多个USB3. 0接口的设置实现对控制 系统的扩展，使得LED显示屏控制系统的扩展能力大大提高，方便系统升级。
[0061] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种LED显示屏控制系统，其特征在于，用于控制LED显示屏进行视频显示，包括： 驱动板，设置有USB接口，所述驱动板用于通过所述USB接口接收第一视频信号，并将 所述第一视频信号转换为第二视频信号；以及 LED驱动电路,与所述驱动板和所述LED显示屏相连接,用于驱动所述LED显示屏显示 所述第二视频信号对应的视频内容。
2. 根据权利要求1所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述USB接口为USB3. 0 接口。
3. 根据权利要求2所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述驱动板包括： USB3. 0控制器，与所述USB3. 0接口相连接，用于通过所述USB3. 0接口接收所述第一视 频信号，并将所述第一视频信号转换为现场可编程门阵列可识别的所述第二视屏信号； 所述现场可编程门阵列，与所述USB3. 0控制器相连接；以及 驱动电路接口，与所述现场可编程门阵列分别相连接，其中，所述LED驱动电路通过所 述驱动电路接口与所述现场可编程门阵列相连接。
4. 根据权利要求3所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述驱动板还包括： 控制单元，与所述现场可编程门阵列相连接，用于向所述现场可编程门阵列发送控制 参数以对所述现场可编程门阵列进行控制；以及 定时器电路，与所述控制单元相连接。
5. 根据权利要求3所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述驱动板还包括： 供电电路，与所述USB3.0控制器和所述现场可编程门阵列分别相连接，用于为所述 USB3. 0控制器和所述现场可编程门阵列供电。
6. 根据权利要求5所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述供电电路包括：第一 供电电源和第二供电电源，其中， 所述第一供电电源用于在所述驱动板处于第一状态的情况下向所述驱动板供电；以及 所述第二供电电源用于在所述驱动板处于第二状态的情况下向所述驱动板供电，其 中，所述第一状态与所述第二状态为不同的状态。
7. 根据权利要求5或6所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述供电电路包括： 电源管理集成电路，与所述现场可编程门阵列相连接，用于向所述现场可编程门阵列 输出不同电压值的可调节电压。
8. 根据权利要求2所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述驱动板为多个，其中， 多个驱动板中至少一个驱动板接收通过所述USB3. 0接口接收第一视频信号，所述多个驱 动板之间通过所述USB3. 0接口相连接。
9. 根据权利要求2所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述LED显示屏控制系统 还包括： 计算机设备，用于通过所述USB3. 0接口与所述驱动板相连接，用于向所述驱动板输出 所述第一视频信号；或者 存储设备，用于通过所述USB3. 0接口与所述驱动板相连接，用于向所述驱动板输出所 述视频信号。
10. 根据权利要求2所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述USB3. 0接口为多 个，所述驱动板通过多个USB3. 0接口连接外接设备。
11.根据权利要求2所述的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述LED显示屏控制系 统还包括： 转换器，通过所述USB3. 0接口与所述驱动板相连接，用于将播放设备输出的视频信号 转化为所述USB3. 0接口可识别的视频信号，其中，所述播放设备为未设置有所述USB3. 0接 口的播放设备。
【文档编号】G09G3/32GK203870948SQ201420260210
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】张硕 申请人:利亚德光电股份有限公司