一种基于FPGA的色轮同步驱动方法和系统与流程

本发明提出了一种基于fpga的色轮同步驱动方法和系统，属于显示技术驱动领域，尤其涉及图像的颜色及相应光源同步驱动相关。

背景技术：

1、近年来，受益于激光光源的小体积和高亮度优势，激光微投市场增长快速。为了降低成本，市场上的激光微投采用单片空间光调制器，例如微投中，蓝色激光照射到rgb荧光色轮，透射或反射的荧光经过数字微镜芯片(digital micromirror device，dmd)调制，被投影透镜收集并且成像。lcos驱动板的支持模式只有三色发光二极管或三色激光，尚没有支持色轮模式。

2、由于国内dlp投影产家也转成lcd投影。当前lcd投影都是牺牲颜色来满足亮度输出，同时所有厂家没有进一步的技术更新，已经进入拼成本的竞争模式。

3、现有技术中通过控制马达转速来同步显示图像，在图像刷新率变化时，由于马达，加速，减速，不是立即生效，导致同步时间长。马达转动中会有抖动，也就有机会转速不均匀导致颜色交界处有杂色干扰马达转速无法长期稳定和所需频率一致，在转动中也需要不断校正转速，就经常需要加减速来调整转速，在此过程也会导致和前端输出的图像数据有稍微的异步，导致显示颜色出现杂色。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于fpga的色轮同步驱动方法和系统，用以解决现有技术同步时间长，容易出现杂色的问题：

2、本发明提供一种基于fpga的色轮同步驱动方法，所述方法包括：

3、s1：fpga通过控制pwm数字信号来控制马达驱动ic；

4、s2：马达驱动ic接收到fpga芯片输入的pwm数字信号后，输出三相电压到直流无刷电机，所述直流无刷电机带动色轮/荧光轮旋转；

5、s3：色轮/荧光轮转速反馈信号通过光电传感器反馈给fpga；

6、s4：fpga通过记录连续两次所述转速反馈信号的时间，计算色轮/荧光轮的转速；

7、s5：fpga对输入的图像信号进行解码,获得图像显示的帧速率；

8、s6：fpga根据色轮/荧光轮的转速以及困像的帧速度来确定是否需要调整输出pwm数字信号来调整马达转速，根据色轮、荧光轮转速来确定每种颜色帧的显示时间；

9、s7：通过色轮/荧光轮的光照在显示屏上作为背光，最终完成图像显示。

10、进一步的，所述色轮/荧光轮包含r、g、b三色区域，可提供白光光源来配色轮；荧光轮选用蓝色基板。

11、进一步的，在色轮/荧光轮红色区域设置光电传感器可识别的同步标识，fpga通过接收所述光电传感器反馈回来的同步标识信号计算出色轮/荧光轮的转速；并从同步信号后确定开始输出图像信号的时间；所述同步标识设置在红色区域对应的转轴上旋转相对于转轴反光差异很大的黑块上。

12、进一步的，所述fpga接收检测到色轮/荧光轮反馈的同步连续脉冲后，计算出当前转速，按此转速计算出每种颜色占用的时间，并在检测的同步信号延迟一定的时间后开始输出下一种色轮或者荧光轮的相对应的单色帧图像数据。

13、进一步的，所述fpga对输入的图像信号进行解码，获得图像显示的帧速率，包括将图像按颜色进行分割，重新编码成多个单色帧。

14、进一步的，所述fpga根据色轮/荧光轮的转速以及困像的帧速度来确定是否需要调整输出pwm数字信号来调整马达转速，根据色轮/荧光轮转速来确定每种颜色帧的显示时间具体调整方法为：令色轮/荧光轮的转速为s，图像显示帧速率为k,若s＞k,则减少pwm的占空比；如果s＜k,则增加pwm的占空比，如果s＝k,则pwm保持不变。

15、本发明提供一种基于fpga的色轮同步驱动系统，所述基于fpga的色轮同步驱动系统包括：fpga芯片、驱动模块、数据传输模块以及数据转换模块；所述fpga芯片与数据传输模块之间双向连接，所述fpga芯片与驱动模块之间双向连接，所述fpga芯片向数据转换模块输出信号。

16、进一步的，所述驱动模块包括马达驱动组件以及色轮电机组件，所述驱动模块包括马达驱动组件以及色轮电机组件，所述马达驱动组件接收fpga芯片发送的pwm控制信号并将信号转换成电机驱动信号给色轮电机组件，所述色轮电机组件接收马达驱动组件传输的信号带动色轮片或者荧光轮转动，并将红色区域中同步信号通过光电感应电路反馈给fpga芯片。

17、本发明有益效果：本发明使用fpga，解码图像数据，图像数据按需要分时输出想要的单帧信号，按一定顺序输出，检测色轮/荧光轮的反馈信号计算出转速，调整输出pwm来控制马达驱动组件ic来驱动电机，控制电机转速，从而控制选择光源的色轮或者荧光轮；当检测到色轮反馈的同步信号脉冲时，利用连续两次以上同步信号计算出的当前转速，获取当前单色图像帧占用的时间；延时到相应的时间后，再轮流输出本帧图像的其它单帧颜色信号。用输出数字信号来同步外部电机控制的色轮或者荧光轮的信号，达到快速同步以及稳定跟踪马达同步信号，减少不同帧交错时背光配合的出错时间，减少串色。fpga芯片支持色轮模式，色轮模式是一种用于显示器和投影仪的显示技术。在色轮模式下，白光通过旋转的色轮以连续的方式投射出红、绿、蓝三原色。这样可以实现更加鲜艳、清晰的显示效果。通过fpga进行色轮控制，能够在简化电路结构的情况下，提高色轮的控制准确性和控制精度，同时能够通过fpga的色轮控制，降低色轮控制响应时间，提高色轮控制效率，进而降低同步的延长时间，缩短颜色和光源的同步过程时间，进而提高同步驱动控制效率；用同一控制器实现图像解码，图像按颜色进行分割，重新编码成多个单色帧，检测色轮/荧光轮转动的同步脉冲，计算转速，调整图像输出时钟，控制pwm输出来调整马达转速，按一定的顺序输出编码后的单色帧数据来同步检测的色轮/荧光轮转动的同步脉冲；光源可用白光来配色轮或者用蓝色基板的荧光轮，简单易实现。

技术特征：

1.一种基于fpga的色轮同步驱动方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述一种基于fpga的色轮同步驱动方法，其特征在于，所述色轮/荧光轮包括r、g、b三色区域，可提供白光光源来配色轮；荧光轮选用蓝色基板。

3.根据权利要求2所述的一种基于fpga的色轮同步驱动方法；其特征在于，在色轮/荧光轮红色区域设置光电传感器可识别的同步标识，fpga通过接收所述光电传感器反馈回来的同步标识信号计算出色轮/荧光轮的转速；并从同步信号后确定开始输出图像信号的时间；所述同步标识设置在红色区域对应的转轴上旋转相对于转轴反光差异很大的黑块上。

4.根据权利要求3所述一种基于fpga的色轮同步驱动方法，其特征在于，所述fpga接收检测到色轮/荧光轮反馈的同步连续脉冲后，计算出当前转速，按此转速计算出每种颜色占用的时间，并在检测的同步信号延迟一定的时间后开始输出下一种色轮或者荧光轮的相对应的单色帧图像数据。

5.根据权利要求1所述一种基于fpga的色轮同步驱动方法，其特征在于，所述fpga对输入的图像信号进行解码，获得图像显示的帧速率，包括将图像按颜色进行分割，重新编码成多个单色帧。

6.根据权利要求1所述一种基于fpga的色轮同步驱动方法，其特征在于，所述fpga根据色轮/荧光轮的转速以及困像的帧速度来确定是否需要调整输出pwm数字信号来调整马达转速，根据色轮/荧光轮转速来确定每种颜色帧的显示时间具体调整方法为：令色轮/荧光轮的转速为s，图像显示帧速率为k,若s>k,则减少pwm的占空比；如果s<k,则增加pwm的占空比，如果s＝k,则pwm保持不变。

7.一种基于fpga的色轮同步驱动系统，其特征在于，所述基于fpga的色轮同步驱动系统包括：fpga芯片、驱动模块、数据传输模块以及数据转换模块；所述fpga芯片与数据传输模块之间双向连接，所述fpga芯片与驱动模块之间双向连接，所述fpga芯片向数据转换模块输出信号。

8.根据权利要求7所述的一种基于fpga的色轮同步驱动系统，其特征在于，所述驱动模块包括马达驱动组件以及色轮电机组件，所述马达驱动组件接收fpga芯片发送的pwm控制信号并将信号转换成电机驱动信号给色轮电机组件，所述色轮电机组件接收马达驱动组件传输的信号带动色轮片或者荧光轮转动，并将红色区域中同步信号通过光电感应电路反馈给fpga芯片。

技术总结
本发明提出了一种基于FPGA的色轮同步驱动方法和系统，FPGA通过控制PWM数字信号来控制马达驱动IC；马达驱动IC接收到FPGA芯片输入的PWM数字信号后，输出三相电压到直流无刷电机，所述直流无刷电机带动色轮/荧光轮旋转；色轮/荧光轮转速反馈信号通过光电传感器反馈给FPGA；FPGA通过记录连续两次所述转速反馈信号的时间，计算色轮/荧光轮的转速；FPGA对输入的图像信号进行解码,获得图像显示的帧速率；FPGA根据色轮/荧光轮的转速以及图像的帧速度来确定是否需要调整输出PWM数字信号来调整马达转速，确定每种颜色帧的显示时间。通过FPGA进行色轮控制，能够在简化电路结构的情况下，提高色轮的控制准确性和控制精度。

技术研发人员：朱县雄,范春荣,关熠,许长征
受保护的技术使用者：深圳市科金明电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14