CN118283874B - 一种led基板的总线控制方法、装置及led显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于LED技术领域，公开了一种LED基板的总线控制方法、装置及LED显示系统，该方法包括：获取LED基板的故障信息；确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标；将故障起始坐标对应的LED驱动电路作为目标驱动电路；控制目标驱动电路的输入端对应的开关电路连通；其中，开关电路的另一端连接目标驱动电路纵向对应的LED驱动电路的输出端；基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应LED驱动电路中的预设地址；其中，预设地址用于LED驱动电路在总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于驱动数据控制LED灯显示。本申请能避免总线出现故障时，大面积的LED灯不显示的问题。

Description

一种LED基板的总线控制方法、装置及LED显示系统

技术领域

本申请涉及LED技术领域，尤其涉及一种LED基板的总线控制方法、装置及LED显示系统。

背景技术

以前的LED板中，各个LED灯珠的驱动电路彼此之间均为串联连接，在任意一个驱动电路出现故障时，会引起串联在故障驱动电路后面的所有驱动电路全部熄灭，从而影响到整个LED板的显示；因此现在通常会将各个LED灯的驱动电路并联起来，使各LED单元独立工作，即便某个LED灯出现故障，也不会影响其他的灯珠。但现有技术的并联方案虽然能够避免因为单个灯珠的问题导致出现大面积故障，但是在并联的情况下，一旦LED灯并联的总线出现了断路问题，仍会影响到断点后面所有的灯珠。

发明内容

本申请提供了一种LED基板的总线控制方法、装置及LED显示系统，能够避免总线出现故障时，大面积的LED灯不显示的问题，提高了LED灯的可靠性。

第一方面，本申请提供了一种LED基板的总线控制方法，应用于主控芯片；LED基板中的多个LED驱动电路并联于主控芯片的输出总线上；包括：

获取LED基板的故障信息；

确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标；

将故障起始坐标对应LED灯的LED驱动电路作为目标驱动电路；

控制目标驱动电路的输入端对应的开关电路连通；其中，开关电路的另一端连接LED基板中目标驱动电路纵向对应的LED驱动电路的输出端；

基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应LED驱动电路中的预设地址；其中，预设地址用于LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于驱动数据控制对应的LED灯进行显示。

进一步的，该方法还包括：

以预设周期向各LED驱动电路发送反馈请求指令；

反馈请求指令用于使LED驱动电路发送预先存储的坐标数据；

判断接收到的坐标数据的数量是否等于LED基板的行列数之积；

若不相等，则生成故障信息。

进一步的，该方法还包括：

获取LED基板在上电时的亮度图像；

采用Roberts算法对亮度图像进行二值化，得到二值图像；

判断二值图像中LED基板对应的范围是否存在黑色像素点；

若存在，则生成故障信息。

进一步的，上述确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标，包括：

比对各坐标数据和LED基板的矩阵，得到故障的各LED灯的坐标；

将各坐标中，列数最小的坐标作为故障起始坐标。

进一步的，上述确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标，包括：

基于LED基板的行列数和二值图像中LED基板的尺寸生成目标网格；

将目标网格和二值图像对齐，得到各个黑色像素点的坐标；

将各坐标中，列数最小的坐标作为故障起始坐标。

进一步的，上述基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应LED驱动电路中的预设地址，包括：

计算坐标的列数和故障起始坐标的列数之间的差值；

将差值和矩阵列数相加，得到更新预设地址；

基于更新预设地址和坐标生成编址指令，并发送到坐标对应的LED驱动电路，以使其中的预设地址替换为更新预设地址。

进一步的，该方法还包括：

在控制开关电路连通后，再次获取LED基板的故障信息；

确定所有故障的LED灯的坐标；

基于各坐标生成灯珠故障提示信息。

进一步的，该方法还包括：

获取LED驱动电路的使用时长，并基于使用时长计算灯光补偿值；

将灯光补偿值放入LED驱动电路对应的驱动数据中。

第二方面，本申请提供了一种LED基板的总线控制装置，应用于主控芯片；LED基板中的多个LED驱动电路并联于主控芯片的输出总线上；包括：

获取模块，用于获取LED基板的故障信息；

确定模块，用于确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标；

目标模块，用于将故障起始坐标对应LED灯的LED驱动电路作为目标驱动电路；

控制模块，用于控制目标驱动电路的输入端对应的开关电路连通；其中，开关电路的另一端连接LED基板中目标驱动电路纵向对应的LED驱动电路的输出端；

更新模块，用于基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应LED驱动电路中的预设地址；其中，预设地址用于LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于驱动数据控制对应的LED灯进行显示。

第三方面，本申请提供了一种LED显示系统，包括主控芯片和LED基板；

LED基板包括多个以矩阵形式排列的LED装置，LED装置包括LED驱动电路和连接LED驱动电路输出端的LED灯；

主控芯片包括多个输出端口，各输出端口连接有对应的输出总线；

矩阵中同一行的各LED驱动电路的输入端并联在一条输出总线上，还通过开关电路与矩阵中纵向对应的LED驱动电路的输出端连接；

主控芯片用于在获取故障信息时，在故障的LED灯中定位故障起始坐标；以及，控制故障起始坐标对应的LED驱动电路的输入端对应的开关电路连通；并基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应的LED驱动电路中的预设地址；

其中，预设地址用于LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于驱动数据控制对应的LED灯进行显示。

进一步的，LED驱动电路包括：数据整形模块、编址控制模块、光敏提取模块和驱动模块；

数据整形模块用于接收总线数据或输出数据，并对总线数据或输出数据进行滤波，得到串行数据；将串行数据发送到编址控制模块；

编址控制模块用于根据预设地址读取串行数据中的驱动数据，并截取预设地址之后的串行数据作为输出数据，将驱动数据和输出数据发送给数据整形模块；以及，接收光敏提取模块的更新预设地址，并取代预设地址；

数据整形模块还用于将驱动数据发送给驱动模块，以使驱动模块根据驱动数据控制LED灯进行显示；以及，在驱动数据包括编址指令时，将编址指令发送给光敏提取模块；将输出数据发送到输出端；光敏提取模块用于在接收到编址指令后接收光信号，根据光信号转换得到更新预设地址，并将更新预设地址发送给编址控制模块。

进一步的，数据整形模块用于滤除总线数据或输出数据中频率大于33MHz的脉冲。

进一步的，驱动模块用于根据驱动数据生成驱动电流，并发送到对应的LED灯；

驱动电流的范围是0.3mA-25mA。

进一步的，编址控制模块包括用于存储预设地址的地址存储单元；

地址存储单元的最大存储位数为12位。

进一步的，该驱动电路还包括时钟模块；时钟模块用于生成频率为8MHz的时钟信号，并分别发送给数据整形模块、编址控制模块和驱动模块。

进一步的，该驱动电路还包括稳压模块；稳压模块用于将电源电压稳压至5V，并分别供给数据整形模块、编址控制模块、驱动模块和光敏提取模块。

进一步的，总线数据的频率范围是800kHz~1.2MHz。

进一步的，主控芯片的各输出端口均设有下拉电阻；

下拉电阻的阻抗值在15KΩ~20 KΩ之间。

进一步的，LED基板上，第一行的各LED驱动电路分别并联在两条输出总线上。

进一步的，LED基板的最大矩阵行数为64，最大矩阵列数为600。

综上，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请实施例提供的一种LED基板的总线控制方法，在获取到LED基板的故障信息后，定位各个故障的LED灯中的故障起始点，并连通故障起始点对应的目标驱动电路与LED基板矩阵纵向对应的LED驱动电路输出端之间的开关电路，即将同一列LED驱动电路的输出端作为备用输入，当总线故障时便启动；同时考虑到LED驱动电路的输出数据与总线上传输的总线数据不同，因此基于矩阵列数更新故障点后并联的各个LED驱动电路中的预设地址，使其仍能够读取到正确的驱动数据进行显示。上述方法能够避免LED基板中任意一处总线出现故障时，大面积的LED灯不显示的问题，提高了LED灯的可靠性。

附图说明

图1为本申请一个示例性实施例提供的一种LED基板的总线控制方法的流程图。

图2为本申请一个示例性实施例提供的一种LED显示系统的结构图。

图3为本申请一个示例性实施例提供的一种LED基板的总线控制装置的结构图。

图4为本申请一个示例性实施例提供的总线数据的帧结构示意图。

图5为本申请一个示例性实施例提供的归零码总线数据的采样时序图。

图6为本申请一个示例性实施例提供的8位归零码总线数据的数据形式图。

图7为本申请一个示例性实施例提供的驱动数据和输出数据的采样时序图。

图8为本申请一个示例性实施例提供的一种LED驱动电路的结构图。

图9为本申请一个示例性实施例提供的时钟模块的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参见图1和图2，本申请实施例提供了一种LED基板的总线控制方法，应用于主控芯片；LED基板中的多个LED驱动电路并联于主控芯片的输出总线上；该方法具体包括：

步骤S1，获取LED基板的故障信息。

其中，故障信息可以由云平台提供，通过云平台可以对LED基板中各个LED灯的电流进行获取和检测，当出现有LED灯的电流低于预设阈值时生成故障信息并输入主控芯片。

步骤S2，确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标。

其中，坐标为故障的LED灯在LED基板矩阵中的位置，即第几行第几列，故障起始坐标是所有故障的LED灯中第一个LED灯的位置，即行列数最小的LED灯。云平台生成故障信息时，会将电流不合格的LED灯的坐标放入故障信息中，方便本申请进行故障起始点的判断。

步骤S3，将故障起始坐标对应LED灯的LED驱动电路作为目标驱动电路。

具体地，由于LED灯和LED驱动电路一一对应，因此共用一个坐标表示其位置。

步骤S4，控制目标驱动电路的输入端对应的开关电路连通；其中，开关电路的另一端连接LED基板中目标驱动电路纵向对应的LED驱动电路的输出端。

步骤S5，基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应LED驱动电路中的预设地址；其中，预设地址用于LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于驱动数据控制对应的LED灯进行显示。具体地，在发生故障之前，各个LED驱动电路接收的都是总线数据，在连通开关电路之后，故障起始点后面的各个LED驱动电路接收到的是与目标驱动电路同一列的LED驱动电路的输出数据，由于输出数据不完全等于总线数据，仅是总线数据的一部分，因此预设地址需要进行更新。

上述实施例提供的一种LED基板的总线控制方法，在获取到LED基板的故障信息后，定位各个故障的LED灯中的故障起始点，并连通故障起始点对应的目标驱动电路与LED基板矩阵纵向对应的LED驱动电路输出端之间的开关电路，即将同一列LED驱动电路的输出端作为备用输入，当总线故障时便启动；同时考虑到LED驱动电路的输出数据与总线上传输的总线数据不同，因此基于矩阵列数更新故障点后并联的各个LED驱动电路中的预设地址，使其仍能够读取到正确的驱动数据进行显示。上述方法能够避免LED基板中任意一处总线出现故障时，大面积的LED灯不显示的问题，提高了LED灯的可靠性。

进一步的，该方法包括：

步骤S011，以预设周期向各LED驱动电路发送反馈请求指令。

其中，反馈请求指令用于使LED驱动电路发送预先存储的坐标数据。

坐标数据和上述坐标的内容一样，均为每个LED驱动电路在基板中的位置；例如LED基板中第32行第64列的LED驱动电路的坐标数据为(32,64)，只是需要将其转换为信号发送。

步骤S012，判断接收到的坐标数据的数量是否等于LED基板的行列数之积。

具体地，假设LED基板为64行64列，则须有4096个坐标数据，若收到的坐标数据小于4096个，则说明有LED灯不在工作，即电路出现了故障。

步骤S013，若不相等，则生成故障信息。

上述确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标，包括：

步骤S211，比对各坐标数据和LED基板的矩阵，得到故障的各LED灯的坐标。

步骤S212，将各坐标中，列数最小的坐标作为故障起始坐标。

在具体实施过程中，有可能存在多条输出总线同时出现断路的情况，因此此处在步骤S212之前可先对各个坐标按其中的行数进行分类，将隶属于同一行的坐标作为一组，按坐标组依次执行后续步骤S212以及步骤S3-S5的处理过程。

在一些实施例中，该方法还包括：

步骤S021，获取LED基板在上电时的亮度图像。

步骤S022，采用Roberts算法对亮度图像进行二值化，得到二值图像。

步骤S023，判断二值图像中LED基板对应的范围是否存在黑色像素点。

步骤S024，若存在，则生成故障信息。

上述确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标，包括：

步骤S221，基于LED基板的行列数和二值图像中LED基板的尺寸生成目标网格。

步骤S222，将目标网格和二值图像对齐，得到各个黑色像素点的坐标。

具体地，目标网格和二值图像中的LED基板大小一致，其中每一个网格对应LED基板中的一个LED灯，每一个网格的坐标即LED灯的坐标；若某个网格框住的范围中存在黑色像素点，说明对应的LED灯出现了故障。

步骤S223，将各坐标中，列数最小的坐标作为故障起始坐标。

同理考虑到有可能存在多条输出总线同时出现断路的情况，因此此处在步骤S223之前可先对各个坐标按其中的行数进行分类，将隶属于同一行的坐标作为一组，按坐标组依次执行后续步骤S223以及步骤S3-S5的处理过程。

上述两个实施例分别给出了两种定位故障起始坐标的方法，第一种方法的检测精度高，但是需要占用至少两个帧的时间来发送和接收数据；第二种方法无需占用输出总线，但检测精度容易受Roberts算法中的阈值影响。

在一些实施例中，上述基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应LED驱动电路中的预设地址，具体可以包括：

步骤S51，计算坐标的列数和故障起始坐标的列数之间的差值。

步骤S52，将差值和矩阵列数相加，得到更新预设地址。

具体地，假设LED基板是一个64*64的矩阵，即矩阵列数为64；检测到坐标(2,32)-(2,64)的LED灯均出现故障，即故障点为第二排LED驱动电路所连接的输出总线的中点，则定位坐标(2,32)为故障起始坐标；同时坐标为(2,32)的LED驱动电路输入端通过开关电路连接的是坐标为(1,32)的LED驱动电路输出端，坐标为(2,32)的LED驱动电路接收到的输出数据是去掉前32组驱动数据后的总线数据，因此故障起始坐标的LED灯对应的LED驱动电路的预设地址将由96变为64，才能在输出数据中继续读取到属于自己的驱动数据。

可见，故障起始坐标的LED驱动电路在开关电路连通后，更新预设地址就变为了矩阵列数，坐标为(2,33)的LED驱动电路的更新预设地址在64的基础上加1，即加上列数的差值。

步骤S53，基于更新预设地址和坐标生成编址指令，并发送到坐标对应的LED驱动电路，以使其中的预设地址替换为更新预设地址。

具体地，在LED驱动电路通过光敏的方式接收更新预设地址的情况下，编址指令将被放入总线数据第m个驱动数据中，使得对应的LED驱动电路在根据驱动数据进行LED显示后，其内部的光敏提取模块能够根据显示的光信号转换得到更新预设地址。

其中m的值取决于对应LED灯的坐标，当坐标为(2,32)时，说明LED灯对应的LED驱动电路为LED基板上的第64*(2-1)+32=96个驱动电路，此时m为96。

上述实施例基于坐标的列数和故障起始坐标的列数之间的差值来确定更新预设地址，无需人为手动计算和修改，不会对LED基板的显示造成暂停或延迟。

在一些实施例中，该方法还包括：

在控制开关电路连通后，再次获取LED基板的故障信息。

确定所有故障的LED灯的坐标；基于各坐标生成灯珠故障提示信息。

具体地，若连通开关电路后仍有LED灯故障，则可以断定问题不完全是总线的断点故障，灯珠内部也存在问题使得LED灯无法正常工作。

上述实施例在连通开关电路后根据接收到的故障信息判断个别灯珠内部存在损坏故障的情况，便于用户对LED基板的及时维修。

在一些实施例中，该方法还包括：

获取LED驱动电路的使用时长，并基于使用时长计算灯光补偿值。

将灯光补偿值放入LED驱动电路对应的驱动数据中。

具体地，LED灯的本质是发光二极管，发光二级管在具体应用过程中，其产生的灯光亮度会受到多种因素影响而产生衰减，例如工艺材料、荧光粉、温度、湿度、使用时长等因素。其中最主要的因素是时长。以下函数为发光二极管寿命函数：

其中y表示光通量效率，t表示使用时长。通常光通量效率小于0.3认为LED寿命截止，因此当连通开关电路却仍然接收到故障信息时，可通过计算对应故障的LED灯的光通量是否小于0.3，若是，则可基于对应的LED灯的坐标生成灯珠替换提示信息。

补偿系数，即主控芯片在通过输出总线发送驱动数据到某个LED驱动电路时要以倍来发送。理想情况下，该补偿可保证对应LED灯发光一直稳定。

进一步的，在生成的驱动数据的长度为24bits时，LED灯中RGB的单色灰度为256，但当驱动数据的长度为48bits时，RGB的单色灰度将达到65536，即通过牺牲驱动数据长度来换取更炫彩的效果，针对此问题，本申请又给出了一种即能保证炫彩效果，又能使用24bits方式来进行数据传输的方法：通过伽马校验算法将24bits驱动数据转换为48bits，即对实际输出灰度进行伽马补偿后再输出送显；这一步可由LED驱动电路本身实现也可由控制算法实现。

上述实施例通过LED灯的使用时长在对应的驱动数据中加入补偿，保证了对应LED灯的显示稳定，进一步提高了通过图像判断基板上各个LED灯是否故障的准确性。

请参见图3，本申请的实施例还提供了一种LED基板的总线控制装置，应用于主控芯片；LED基板中的多个LED驱动电路并联于主控芯片的输出总线上；包括：

获取模块101，用于获取LED基板的故障信息。

确定模块102，用于确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标。

目标模块103，用于将故障起始坐标对应LED灯的LED驱动电路作为目标驱动电路。

控制模块104，用于控制目标驱动电路的输入端对应的开关电路连通；其中，开关电路的另一端连接LED基板中目标驱动电路纵向对应的LED驱动电路的输出端。

更新模块105，用于基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应LED驱动电路中的预设地址；其中，预设地址用于LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于驱动数据控制对应的LED灯进行显示。

本实施例中提供的关于一种LED基板的总线控制装置的具体限定，可以参见上文中关于一种LED基板的总线控制方法的实施例，于此不再赘述。上述一种LED基板的总线控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

请参见图2，本申请的实施例还提供了一种LED显示系统，包括主控芯片和LED基板。

LED基板包括多个以矩阵形式排列的LED装置，LED装置包括LED驱动电路和连接LED驱动电路输出端的LED灯；主控芯片包括多个输出端口，各输出端口连接有对应的输出总线。

矩阵中同一行的各LED驱动电路的输入端并联在一条输出总线上，还通过开关电路与矩阵中纵向对应的LED驱动电路的输出端连接。其中，“纵向对应的LED驱动电路”可以选用上一行同一列的LED驱动电路，即坐标为(i,j)的驱动电路的输入端连接(i-1,j)的驱动电路的输出端；各个输出端口对应的输出总线发送的总线数据都是相同的，这样才能够在LED驱动短路接收上一行LED驱动电路的输出数据时也能在其中采样到正确的驱动数据。

主控芯片用于在获取故障信息时，在故障的LED灯中定位故障起始坐标；以及，控制故障起始坐标对应的LED驱动电路的输入端对应的开关电路连通；并基于LED基板的矩阵列数更新故障的各LED灯对应的LED驱动电路中的预设地址。

其中，预设地址用于LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于驱动数据控制对应的LED灯进行显示。

主控芯片输出的总线数据即DIN数据采用的编码方式为归零码或归一码。

若总线发生故障，则对应故障点的LED驱动电路的接收数据将从总线数据变为上一行同一列的LED驱动电路的输出数据，由于输出数据为总线数据的后半段，仅长短不同，采样过程不会因此变化，因此在下面驱动数据和输出数据的采样过程中，均以总线数据进行描述。

请参见图4，当采用归零码的方式发送总线数据时，以LED驱动电路采用8bit PWM控制LED灯为例，LED驱动电路的R、G、B三个PWM输出口根据接收到的24 bit数据，发出相应的不同占空比的信号。如果输入端的总线数据为RESET信号，则LED驱动电路将接收到的数据送显示，并在RESET信号结束后重新接收新的总线数据，在没有接收到RESET前，R、G、B管脚原输出保持不变，当接收到80μs以上低电平RESET码后，LED驱动电路将刚才接收到的24bit PWM数据脉宽输出到R、G、B引脚上。

请参见图5和图6，由于总线数据均以归零码形式发送，以上升沿触发对齐，时钟计数采样的方式来被识别。当LED驱动电路的输入端DIN接收到0/1数据时，上升沿触发采样时钟使能SCLK_EN，该使能信号使能内部OSC工作，产生时钟信号SCLK；时钟信号SCLK计数到3.5个时钟时对总线数据采样，对0码稳定识别为0，1码稳定识别为1。

请参见图7，假设LED驱动电路接收到的总线数据中包括8组驱动数据，LED驱动电路内部设计了计数器DATA_CNT，用来统计当前接收的是第几组数据；若预设地址为2，当计数器计数到2时，与预设地址匹配成功，地址匹配信号ADDR_MATCH标志置1；然后开始提取驱动数据，即计数器DATA_CNT=2期间提取驱动数据D2；当计数器的计数值继续增加时，地址匹配信号ADDR_MATCH释放，同时产生DOUT输出使能DOUT_EN，将接收到的总线数据从预设地址的结尾处开始进行截取，形成输出数据，从输出端DOUT转发出去。

经过以上流程，LED驱动电路即可实现根据预设地址提取总线数据中的驱动数据。

上述实施例提供的一种LED显示系统，通过令LED驱动电路的输入端通过开关电路与矩阵中纵向对应的LED驱动电路的输出端连接，实现了在总线故障情况下的正常输入和显示，在不增加过多总线的情况下避免了并联LED基板中因总线故障导致的大面积灯珠熄灭。

请参见图8，本申请实施例还提供了一种LED驱动电路，包括数据整形模块、编址控制模块、光敏提取模块和驱动模块。

数据整形模块用于接收总线数据或输出数据，并对总线数据或输出数据进行滤波，得到串行数据；将串行数据发送到编址控制模块；编址控制模块用于根据预设地址读取串行数据中的驱动数据，并截取预设地址之后的串行数据作为输出数据，将驱动数据和输出数据发送给数据整形模块；以及，接收光敏提取模块的更新预设地址，并取代预设地址。

数据整形模块还用于将驱动数据发送给驱动模块，以使驱动模块根据驱动数据控制LED灯进行显示；以及，在驱动数据包括编址指令时，将编址指令发送给光敏提取模块；将输出数据发送到输出端；光敏提取模块用于在接收到编址指令后接收光信号，根据光信号转换得到更新预设地址，并将更新预设地址发送给编址控制模块。

具体地，当LED驱动电路所并联的输出总线无故障时，数据整形模块接收的是输出总线上的总线数据，而当因故障启动上一行同一列的LED驱动电路的输出端作为备用输入时，数据整形模块接收的是上一行同一列的LED驱动电路的输出端的输出数据。

在驱动数据中有编址指令时，说明要进行预设地址的更新，因此在将驱动数据送显的同时启动光敏提取模块，令其根据接收到的光信号转换为更新预设地址。

上述实施例提供的一种LED驱动电路，通过光敏提取模块接收更新预设地址，以使编址控制模块能够在总线数据切换为输出数据时，仍能够读取到正确的驱动数据并显示，实现了在总线故障时，依靠其他驱动电路的输出数据继续工作，提高了LED灯显示的可靠性。

在一些实施例中，数据整形模块用于滤除总线数据或输出数据中频率大于33MHz的脉冲。

具体地，在常用的总线数据频率范围内，大于33MHz的脉冲通常被认为是干扰信号。

在一些实施例中，驱动模块用于根据驱动数据生成驱动电流，并发送到对应的LED灯；驱动电流的范围是0.3mA-25mA。具体地，发送到LED灯中RGB三个灯珠的驱动电流的大小决定了对应灯珠的亮度，不同LED产品设置的驱动电流的范围可以不同。

除此之外，还有一些固定恒流输出的产品，均在此范围之内，如5mA、9mA、12mA等；设计上电流范围和档位均可调整，但均在0.3mA-25mA之内，最大档位数可设置为256档。

在一些实施例中，编址控制模块包括用于存储预设地址的地址存储单元。

其中，地址存储单元的最大存储位数为12位。

具体地，并联应用中LED驱动电路需要预设地址，预设地址的位宽决定了并联链路上可并联的节点总数量，也就是在应用上决定了模组像素点的最大长度。目前使用的地址最大位宽是12位。在不考虑刷新速率的情况下，DIN上最大可并联4096个驱动节点。在并联地址编码全部使用完后，仍不能满足链路上节点数量需求，可采用串并方式来扩展地址长度，即将并联链路最后一个LED驱动电路的输出作为下一个并联链路的输入总线。例如，地址为12位时，最大并联数为4096个，若要使用大于4096个链接节点，可采用串并混连方式。

请参见图9，在一实施例中，该驱动电路还包括时钟模块；时钟模块用于生成频率为8MHz的时钟信号，并分别发送给数据整形模块、编址控制模块和驱动模块。

其中，时钟模块采用RC振荡结构，偏差在±10%之内；驱动数据和输出数据采样，以及驱动模块中驱动恒流的PWM波均由时钟信号决定。

进一步的，该驱动电路还包括稳压模块；稳压模块用于将电源电压稳压至5V，并分别供给数据整形模块、编址控制模块、驱动模块和光敏提取模块。

由于LED灯在实际应用中会被组成单条灯带或灯条形式，而灯带线阻相对较大，在以驱动电路常规使用的5V电压直接供电且两颗灯珠之间的间距为10cm时，灯带的长度最大长度为10m，无法满足更长的需求；因此本申请在LED驱动电路内部添加了稳压模块LDO，这样在应用时可以将外部供电的电源电压提升至12V/24V/36V等，由驱动电路内部的LED将其稳压到5V，应用上线阻的影响就会降低，能够驱动更多的LED灯，使得灯带更长。

在一些实施例中，总线数据的频率范围是800kHz~1.2MHz。

具体地，上述实施例的反馈请求指令、灯珠故障提示信息的频率均在此范围内。

主控芯片MCU最低主频要求为8MHz，8MHz主频单片机对编程要求比较高（因为其指令周期为125ns，也就说误差单位最小是125ns）；MCU主频越高，总线数据DIN输出频率精度越高，若不考虑设计限制，DIN的频率也能够做到更高。MCU性能最高为72MHz主频，DIN频率可做到9MHz左右。总线数据对应的刷帧频率最好不低于60Hz。

以下表格中的并联个数按照一个LED驱动电路读取总线数据中24bits的驱动数据计算（若是48bits PWM，并联个数减半，以此类推）：

在一些实施例中，主控芯片的各输出端口均设有下拉电阻。

下拉电阻的阻抗值在15KΩ~20 KΩ之间。

具体地，在LED显示系统上电工作时，主控芯片产生的总线数据是不稳定的，因此可选择在每条输出总线的第一个LED驱动电路之前，设置一处下拉电阻，将上电时刻不稳定的DIN信号下拉到地，避免LED基板的显示紊乱。

在一些实施例中，LED基板上，第一行的各LED驱动电路分别并联在两条输出总线上。

进一步的，LED基板上第一行的各个LED驱动电路可以通过一个开关电路连接到第二条输出总线上，当检测到熄灭的LED灯的坐标在第一行时，控制故障起始坐标的开关电路连通。

具体地，当基板中每个LED驱动电路的输入端和矩阵上一行同一列的LED驱动电路连接时，第一行的LED驱动电路没有对应的备用输入，因此本申请设置了两条输入总线，避免其中一条输入总线出现故障；由于两条输入总线上传输的总线数据一致，所以第一行的LED驱动电路在连通开关电路切换总线时无需更新预设地址。

上述实施例对LED基板第一行LED驱动电路设置双总线，实现了对全部LED驱动电路的备用输入设置，进一步提高了LED灯珠显示的可靠性。

在一些实施例中，LED基板的最大矩阵行数为64，最大矩阵列数为600。

目前常用的LED基板模组尺寸宽度为25cm，具体尺寸有25cm*50cm、25cm*100cm、25cm*150cm；根据像素点密度需求，分为P2.5、P3、P3.75、P3.91、P4、P6、P6.25、P8、P10等（P2.5表示灯珠中心间距2.5mm，其他以此类推）。以下表格是按照最大尺寸25cm*150cm计算不同规格型号的最大矩阵排列数量。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (19)

1.一种LED基板的总线控制方法，其特征在于，应用于主控芯片；LED基板中的多个LED驱动电路并联于所述主控芯片的输出总线上；包括：

获取LED基板的故障信息；

确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标；

将所述故障起始坐标对应所述LED灯的LED驱动电路作为目标驱动电路；

控制所述目标驱动电路的输入端对应的开关电路连通；其中，所述开关电路的另一端连接所述LED基板中所述目标驱动电路纵向对应的所述LED驱动电路的输出端；

基于所述LED基板的矩阵列数更新故障的各所述LED灯对应所述LED驱动电路中的预设地址；具体地，计算所述坐标的列数和所述故障起始坐标的列数之间的差值；将所述差值和所述矩阵列数相加，得到更新预设地址；基于所述更新预设地址和所述坐标生成编址指令，并发送到所述坐标对应的所述LED驱动电路，以使其中的所述预设地址替换为所述更新预设地址；其中，所述预设地址用于所述LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于所述驱动数据控制对应的所述LED灯进行显示。

2.根据权利要求1所述的LED基板的总线控制方法，其特征在于，还包括：

以预设周期向各所述LED驱动电路发送反馈请求指令；所述反馈请求指令用于使所述LED驱动电路发送预先存储的坐标数据；

判断接收到的所述坐标数据的数量是否等于所述LED基板的行列数之积；

若不相等，则生成所述故障信息。

3.根据权利要求1所述的LED基板的总线控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述LED基板在上电时的亮度图像；

采用Roberts算法对所述亮度图像进行二值化，得到二值图像；

判断所述二值图像中所述LED基板对应的范围是否存在黑色像素点；

若存在，则生成所述故障信息。

4.根据权利要求2所述的LED基板的总线控制方法，其特征在于，所述确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标，包括：

比对各所述坐标数据和所述LED基板的矩阵，得到故障的各所述LED灯的所述坐标；

将各所述坐标中，列数最小的所述坐标作为所述故障起始坐标。

5.根据权利要求3所述的LED基板的总线控制方法，其特征在于，所述确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标，包括：

基于所述LED基板的行列数和所述二值图像中所述LED基板的尺寸生成目标网格；

将所述目标网格和所述二值图像对齐，得到各个所述黑色像素点的所述坐标；

将各所述坐标中，列数最小的所述坐标作为所述故障起始坐标。

6.根据权利要求1所述的LED基板的总线控制方法，其特征在于，还包括：

在控制所述开关电路连通后，再次获取所述LED基板的所述故障信息；

确定所有故障的所述LED灯的所述坐标；

基于各所述坐标生成灯珠故障提示信息。

7.根据权利要求1所述的LED基板的总线控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述LED驱动电路的使用时长，并基于所述使用时长计算灯光补偿值；

将所述灯光补偿值放入所述LED驱动电路对应的驱动数据中。

8.一种LED基板的总线控制装置，其特征在于，应用于主控芯片；LED基板中的多个LED驱动电路并联于所述主控芯片的输出总线上；包括：

获取模块，用于获取LED基板的故障信息；

确定模块，用于确定所有故障的LED灯的坐标和其中的故障起始坐标；

目标模块，用于将所述故障起始坐标对应所述LED灯的LED驱动电路作为目标驱动电路；

控制模块，用于控制所述目标驱动电路的输入端对应的开关电路连通；其中，所述开关电路的另一端连接所述LED基板中所述目标驱动电路纵向对应的所述LED驱动电路的输出端；

更新模块，用于基于所述LED基板的矩阵列数更新故障的各所述LED灯对应所述LED驱动电路中的预设地址；具体地，计算所述坐标的列数和所述故障起始坐标的列数之间的差值；将所述差值和所述矩阵列数相加，得到更新预设地址；基于所述更新预设地址和所述坐标生成编址指令，并发送到所述坐标对应的所述LED驱动电路，以使其中的所述预设地址替换为所述更新预设地址；其中，所述预设地址用于所述LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于所述驱动数据控制对应的所述LED灯进行显示。

9.一种LED显示系统，其特征在于，包括主控芯片和LED基板；

所述LED基板包括多个以矩阵形式排列的LED装置，所述LED装置包括LED驱动电路和连接所述LED驱动电路输出端的LED灯；

所述主控芯片包括多个输出端口，各所述输出端口连接有对应的输出总线；

矩阵中同一行的各所述LED驱动电路的输入端并联在一条所述输出总线上，还通过开关电路与矩阵中纵向对应的所述LED驱动电路的输出端连接；

所述主控芯片用于在获取故障信息时，在故障的LED灯中定位故障起始坐标；以及，控制所述故障起始坐标对应的所述LED驱动电路的输入端对应的所述开关电路连通；并基于所述LED基板的矩阵列数更新故障的各所述LED灯对应的所述LED驱动电路中的预设地址；具体地，所述主控芯片用于计算所述坐标的列数和所述故障起始坐标的列数之间的差值；将所述差值和所述矩阵列数相加，得到更新预设地址；基于所述更新预设地址和所述坐标生成编址指令，并发送到所述坐标对应的所述LED驱动电路，以使其中的所述预设地址替换为所述更新预设地址；其中，所述预设地址用于所述LED驱动电路在接收到的总线数据或输出数据中读取驱动数据，并基于所述驱动数据控制对应的所述LED灯进行显示。

10.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述LED驱动电路包括：

数据整形模块、编址控制模块、光敏提取模块和驱动模块；

所述数据整形模块用于接收总线数据或输出数据，并对所述总线数据或所述输出数据进行滤波，得到串行数据；将所述串行数据发送到所述编址控制模块；

所述编址控制模块用于根据预设地址读取所述串行数据中的驱动数据，并截取所述预设地址之后的所述串行数据作为所述输出数据，将所述驱动数据和所述输出数据发送给所述数据整形模块；以及，接收所述光敏提取模块的更新预设地址，并取代所述预设地址；

所述数据整形模块还用于将所述驱动数据发送给所述驱动模块，以使所述驱动模块根据所述驱动数据控制LED灯进行显示；以及，在所述驱动数据包括编址指令时，将所述编址指令发送给所述光敏提取模块；将所述输出数据发送到输出端；

所述光敏提取模块用于在接收到所述编址指令后接收光信号，根据所述光信号转换得到所述更新预设地址，并将所述更新预设地址发送给所述编址控制模块。

11.根据权利要求10所述的LED显示系统，其特征在于，所述数据整形模块用于滤除所述总线数据或所述输出数据中频率大于33MHz的脉冲。

12.根据权利要求10所述的LED显示系统，其特征在于，所述驱动模块用于根据所述驱动数据生成驱动电流，并发送到对应的所述LED灯；所述驱动电流的范围是0.3mA-25mA。

13.根据权利要求10所述的LED显示系统，其特征在于，所述编址控制模块包括用于存储所述预设地址的地址存储单元；所述地址存储单元的最大存储位数为12位。

14.根据权利要求10所述的LED显示系统，其特征在于，还包括时钟模块；

所述时钟模块用于生成频率为8MHz的时钟信号，并分别发送给所述数据整形模块、所述编址控制模块和所述驱动模块。

15.根据权利要求10所述的LED显示系统，其特征在于，还包括稳压模块；

所述稳压模块用于将电源电压稳压至5V，并分别供给所述数据整形模块、所述编址控制模块、所述驱动模块和所述光敏提取模块。

16.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述总线数据的频率范围是800kHz~1.2MHz。

17.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述主控芯片的各所述输出端口均设有下拉电阻；所述下拉电阻的阻抗值在15KΩ~20 KΩ之间。

18.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述LED基板上，第一行的各所述LED驱动电路分别并联在两条输出总线上。

19.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于，所述LED基板的最大矩阵行数为64，最大矩阵列数为600。