一种LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法
技术领域
本发明涉及LED显示技术领域，特别涉及一种LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法。
背景技术
LED又称发光二极管，具有高能效、低功耗、低成本、绿色环保等优点。LED显示屏具有显示效果好、可定制化、可维护性高等优点，在室内外显示大屏市场有着良好的前景。
现在市场上的LED大屏驱动芯片普遍采用PWM调光技术，通过调节数字信号脉冲宽度控制LED驱动电流，从而控制LED灯珠亮度。在PWM算法的基础上发展出了SPWM，即打散PWM算法，图1是目前LED驱动芯片普遍采用的SPWM算法示意图。该算法将整个显示周期打散成若干组，每组包含若干GCLK周期，将原本的PWM脉冲平均分配到打散的若干组中，保持原本的PWM占空比不变，即亮度不变；由于增加了通道打开次数，可以大幅提高显示刷新率，提升视觉流畅度。
在显示低灰度图像时，传统的SPWM算法会带来严重的显示问题。图2为传统SPWM算法在低灰时的波形，可以看出，每当灰度值增加，新的灰度值都会被分配在新的打散子周期中，每个子周期仅包含1个GCLK周期，这样的好处是提升了屏幕刷新率。LED驱动芯片的模拟通道需要在识别到PWM波形的上下边沿时相应地改变输出电压，从而控制LED灯珠。随着GCLK频率的增加，每个GCLK周期的时间在减少，模拟通道难以及时完成电平的拉高和拉低，往往在尚未完成拉低时已经需要拉高，导致无法识别有效的显示时间。此时LED屏幕会出现严重的低灰麻点及显示不均匀现象，很大程度上降低了LED显示效果。因此，需要一种新的算法解决LED驱动芯片在低灰时的显示问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法，以解决现有LED大屏在显示低灰画面时容易出现低灰麻点、色彩显示不均的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法，包括：
步骤1、将显示N位灰度数据所需的2N个GCLK平均分配到2L个子周期中，每个子周期包括2H个GCLK，N、H、L为正整数，N＝H+L；
步骤2、设置优化等级Opt，Opt为非负整数，将每个子周期内的PWM最小宽度设置为2Opt；
步骤3、当灰度数据为2L+Opt的整数倍时，将灰度数据平均分配到2L个子周期中；
步骤4、当灰度数据不为2L+Opt的整数倍时，用二进制灰度数据的最高位到第(L+Opt+1)位乘以2L+Opt，将得到的积平均分配到2L个子周期中；
步骤5、在步骤4的基础上，用二进制灰度数据的低(L+Opt)位除以2Opt，得到的商记为D，余数记为R；
步骤6、在步骤5的基础上，在第0个子周期分配R个GCLK；
步骤7、在步骤5、6的基础上，将剩余灰度值分为D组，每组2Opt个GCLK，以组为单位分配到子周期1到子周期2L-1中。
可选的，所述步骤2中包括：当Opt分别取0，1，2，3……时，每个子周期内的PWM最小宽度分别为1，2，4，8……；只有当一个子周期内的PWM宽度达到了最小PWM宽度，才会在其他子周期中分配灰度值。
可选的，所述步骤3中将灰度数据平均分配到2L个子周期中，此时每个子周期都会分配到2Opt的正整数倍个GCLK；当L＝5时，整个显示周期打散为25＝32个子周期；优化等级Opt设置为2，每个子周期内的PWM最小宽度为22＝4个GCLK；若灰度数据为128，等于25+2，是2L+Opt的整数倍，则将灰度数据平均分配到32个子周期中，每个子周期4个GCLK；若灰度数据为256，等于25+2×2，是2L+Opt的整数倍，则将灰度数据平均分配到32个子周期中，每个子周期8个GCLK。
可选的，所述步骤4中，当L＝5时，整个显示周期打散为25＝32个子周期；优化等级Opt设置为2，每个子周期内的PWM最小宽度为22＝4个GCLK；若灰度数据为129，取其二进制的最高位到第8位(2’b0..001)，乘以128后得到128，将这128个灰度值平均分配到32个子周期中，每个子周期4个GCLK。
可选的，所述步骤5中，当L＝5时，整个显示周期打散为25＝32个子周期；优化等级Opt设置为2，每个子周期内的PWM最小宽度为22＝4个GCLK；若灰度数据为9，用其二进制的低7位(7’b0001001)除以4后，得到商D＝2，余数R＝1；若灰度数据为131，用其二进制的低7位(7’b0000010)除以4后，得到商D＝0，余数R＝3。
可选的，所述步骤6中，将步骤5中所述的余数R个GCLK分配到第0个子周期。
可选的，所述步骤7中，以组为单位分配到子周期1到子周期2L-1中时的分配的原则为：尽量使各组之间间隔相等，以提高显示均匀性。
可选的，通过增加低灰时的PWM脉冲最小宽度，能够有效解低灰时模拟通道难以识别有效显示时间，导致低灰麻点、显示不均的问题。
可选的，将步骤6中所述的余数R全部分配在第0个子周期，以使其余各子周期的PWM宽度总是等于2Opt的整数倍，降低通道间耦合干扰，提升各通道的显示效果。
在本发明提供的LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法中，将显示N位灰度数据所需的2N个GCLK平均分配到2L个子周期中，每个子周期包括2H个GCLK，N、H、L为正整数，N＝H+L；设置优化等级Opt，Opt为非负整数，将每个子周期内的PWM最小宽度设置为2Opt；当灰度数据为2L+Opt的整数倍时，将灰度数据平均分配到2L个子周期中；当灰度数据不为2L+Opt的整数倍时，用二进制灰度数据的最高位到第(L+Opt+1)位乘以2L+Opt，将得到的积平均分配到2L个子周期中；用二进制灰度数据的低(L+Opt)位除以2Opt，得到的商记为D，余数记为R；在第0个子周期分配R个GCLK；将剩余灰度值分为D组，每组2Opt个GCLK，以组为单位分配到子周期1到子周期2L-1中。
本发明具有以下有益效果：
(1)针对传统LED驱动PWM算法在低灰时容易导致显示麻点，色彩显示不均等问题，优化了PWM算法，有效提升了LED屏幕在低灰情况下的显示均匀性和显示效果；
(2)有效降低了LED驱动芯片各通道间的耦合干扰；
(3)有效提升了跨板耦合的显示效果。
附图说明
图1是传统SPWM算法示意图；
图2是传统SPWM算法在低灰时的波形示意图；
图3是本发明提供的LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法流程示意图；
图4是本发明提供的LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，本专利中，相同的符号含义相同，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种LED驱动芯片低灰色阶优化PWM算法，包括如下步骤：
步骤S31、将显示N位灰度数据所需的2N个GCLK平均分配到2L个子周期中，每个子周期包括2H个GCLK，N、H、L为正整数，N＝H+L；
步骤S32、设置优化等级Opt，Opt为非负整数，将每个子周期内的PWM最小宽度设置为2Opt；
步骤S33、当灰度数据为2L+Opt的整数倍时，将灰度数据平均分配到2L个子周期中；
步骤S34、当灰度数据不为2L+Opt的整数倍时，用二进制灰度数据的最高位到第(L+Opt+1)位乘以2L+Opt，将得到的积平均分配到2L个子周期中；
步骤S35、在步骤S34的基础上，用二进制灰度数据的低(L+Opt)位除以2Opt，得到的商记为D，余数记为R；
步骤S36、在步骤S35的基础上，在第0个子周期分配R个GCLK；
步骤S37、在步骤S35、S36的基础上，将剩余灰度值分为D组，每组2Opt个GCLK，以组为单位分配到子周期1到子周期2L-1中。
如图4所示，将L设置为5，Opt设置为2，即：将整个显示周期打散成25＝32个子周期，每个子周期包括若干GCLK周期；优化等级为2，每个子周期内的PWM最小宽度为4个GCLK周期。将灰度值1、2、3分配在第0个子周期；当灰度值为4时，第0个子周期无PWM脉冲，在第1个子周期分配4个GCLK；当灰度值为5、6、7时，在第0个子周期分配1、2、3个GCLK，第1个子周期保持4个GCLK；当灰度值为8时，第0个子周期无PWM脉冲，在第1、17个子周期分别分配4个GCLK；当灰度值为9、10、11时，在第0个子周期分配1、2、3个GCLK，第1、17个子周期保持4个GCLK；当灰度值为12时，第0个子周期无PWM脉冲，在第1、9、17个子周期分别分配4个GCLK；当灰度值为13、14、15时，在第0个子周期分配1、2、3个GCLK，第1、9、17个子周期保持4个GCLK；当灰度值为16时，第0个子周期无PWM脉冲，在第1、9、17、25个子周期分别分配4个GCLK。当灰度值继续增加，按以上规律进行分配。当灰度值大于128后，先在每个子周期都分配4个GCLK，再将剩下的一个GCLK分配在第0个子周期，此后仍按照相同规律进行分配。可以发现，灰度值被4个一组均匀分配到整个显示周期中，只有第0个子周期的脉宽可能为1、2、3个GCLK，LED驱动芯片的模拟通道有较充足的时间识别数字信号的高低边沿并完成电平的高低变换，大大提升了低灰条件下的显示效果。
按照本发明提供的算法，除第0个子周期外，其余各子周期的PWM宽度总是等于2Opt的整数倍，模拟通道可以识别有效的通道打开时间，正确完成电平的高低变换。同时，除第0个子周期外，PWM脉宽不同的通道间相差的脉宽总是2Opt，通道间不易受耦合干扰，提升了各通道的显示效果。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
