CN105304045B - 扫描卡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扫描卡，包括电路板和设置在电路板上的可编程器件和PHY芯片。PHY芯片电连接可编程器件。扫描卡还包括金手指接口，位于电路板的一侧边。金手指接口包括：网络接口针脚组、RGB数据输出针脚组以及显示控制信号输出针脚组，网络接口针脚组电连接所述PHY芯片，RGB数据输出针脚组和显示控制信号输出针脚组电连接可编程器件。因此由于在扫描卡上设置有金手指接口并且LED灯板上设置有相对应的插槽，所以在点亮LED灯板的过程中，扫描卡与LED灯板间的RGB数据和控制信号的传输可以完全舍弃之前冗余的排线方式，取而代之的是LED灯板上更加便捷的PCB走线；再者，对金手指接口上各个针脚进行定义，方便生产测试、用户安装和后期维护。

Description

扫描卡

技术领域

本发明涉及LED显示控制技术领域，特别涉及一种扫描卡。

背景技术

在现有的LED显示屏同步控制***中，视频源通过视频接口将视频信号发送至发送卡，然后发送卡负责将视频信号转换成数字信号并将数字信号进行分配，从多个输出接口输出至与其连接的不同LED箱体中的各个接收卡。由于接收卡本身存储有自身所在LED箱体的参数，扫描卡接收到显示数据后，会根据自身所带载的灯板驱动芯片的走线方式对接收到的数据进行相应的扭转，再将数据传递到灯板驱动芯片的数据输入端。灯板驱动芯片接收图像数据的同时，也会接收扫描卡所发送的控制信号。这些图像数据信号和控制信号的传输任务只能使用大量的排线来实现。

更具体地，扫描卡和灯板间这些信号包含多组RGB数据，外加数据时钟信号(DCLK)、锁存信号(LAT)、使能信号(OE)、行扫描控制信号(例如A,B,C)等控制信号，这些信号的传输使得扫描卡和灯板、灯板和灯板件排线数量过大，如图1所示，这样不仅增加了数据在传递过程中的不可靠性能，而且在使用多组灯板模组(包括一个灯板或级联的多个灯板)时的排线连接方式也显得冗余复杂，安装起来也很不方便。

归纳起来，现有的LED显示屏控制***存在以下几个问题：

(1)每个单端信号需要占用一根线芯，造成排线的线芯数量较多，以一个常规8扫LED灯板为例，若需要两组RGB数据，加上CLK、LAT、OE、A,B,C等控制信号一共有12个单端信号，再加上至少一个地信号，至少需要13芯的排线；然而，LED显示屏行业中经常存在有些应用对接入排线的线芯数量有限制，多芯排线不方便。

(2)由于排线线芯较多，排线与LED灯板之间的接插件的接触点也较多，单个线芯不通或接触不良就会导致显示异常，这种原因带来的故障在LED显示屏应用中占很大比例。

(3)因为线材数量诸多，每根线材出现故障的概率不变的情况下，数量众多的线材，使得整个***的可靠性大大降低，存在较大的故障风险。

(4)众多的排线在信号传输过程中也会增加电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility,EMC)问题。

(5)冗余复杂的排线连接，在现场安装过程中，也增加了一定的工作量。

发明内容

因此，为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提出一种扫描卡。

具体地，本发明实施例提出的一种扫描卡，用于驱动控制LED灯板(例如带有扫描卡插槽(或称金手指插槽)的LED灯板)进行显示且包括电路板和设置在所述电路板上的可编程器件和PHY芯片，所述PHY芯片电连接所述可编程器件。再者，所述扫描卡还包括金手指接口，位于所述电路板的一侧边。其中，所述金手指接口包括：网络接口针脚组、RGB数据输出针脚组以及显示控制信号输出针脚组，所述网络接口针脚组电连接所述PHY芯片，所述RGB数据输出针脚组和所述显示控制信号输出针脚组电连接所述可编程器件。

在本发明的一个实施例中，所述金手指接口还包括消隐信号输出针脚，电连接所述可编程器件。

在本发明的一个实施例中，所述扫描卡还包括设置在所述电路板上且电连接所述可编程器件的单片机，所述金手指接口还包括智能模组接口针脚组，所述智能模组接口针脚组电连接所述单片机。

在本发明的一个实施例中，所述智能模组接口针脚组包括多个寻址信号输出针脚和UART接口针脚组。

在本发明的一个实施例中，所述金手指接口还包括LCD显示屏接口针脚组，电连接所述可编程器件。

在本发明的一个实施例中，所述网络接口针脚组为两组，每一组网络接口针脚为8个针脚。

在本发明的一个实施例中，所述RGB数据输出针脚组为24组，每一组RGB数据输出针脚为3个针脚。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制信号输出针脚组包括数据时钟输出针脚、锁存信号输出针脚、行扫描控制信号输出针脚以及使能信号输出针脚。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制信号输出针脚组还包括一个扩展数据时钟输出针脚。

在本发明的一个实施例中，所述扫描卡的长度为67.60±0.5mm，宽度为29.80±0.5mm。

由上可知，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：(a)对金手指接口上的各个针脚进行定义，方便生产测试、用户安装和后期维护；(b)由于在扫描卡上设置有金手指接口并且LED灯板上设置有相对应的插槽，所以在点亮LED灯板的过程中，扫描卡与LED灯板间的RGB数据和控制信号的传输可以完全舍弃之前冗余的排线方式，取而代之的是LED灯板上更加便捷的PCB走线；(c)因为将传统扫描卡的部分功能例如通讯模块等集成到了LED灯板上，致使扫描卡面积大幅度减小，也最大限度降低了扫描卡的高度；(d)一定程度摒弃了传统扫描卡与LED灯板、LED灯板与LED灯板之间冗余复杂的排线连线，使安装过程更加便捷；以及(e)由于舍弃或者部分舍弃了排线，所以能够有效解决电磁兼容性问题。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为现有技术中的一种LED显示屏同步控制***的架构示意图。

图2为本发明实施例的一种扫描卡的结构示意图。

图3为一种能够与图2所示扫描卡配合使用的LED灯板的模块示意图。

图4为采用图2所示扫描卡和图3所示LED灯板的一种LED显示屏同步控制***的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参见图2，本发明提出的一种扫描卡20包括：电路板21和设置在电路板21上的金手指接口210、PHY芯片(也即物理层收发器芯片)211、可编程器件213、动态随机存储器215、单片机217和闪存219。

金手指接口210位于电路板21的一个侧边且包括分布在所述侧边的两个相对表面上的多个针脚。本实施例中，金手指接口210的针脚数量为204个，从而电路板21的所述侧边的两个相对表面上分别设置有102个针脚。另外，在一个优选的实施例中，扫描卡20的长度为67.60±0.5mm，宽度为29.80±0.5mm。

PHY芯片211在图2中示出两个，其例如是千兆网PHY芯片且分别电连接可编程器件213。可编程器件213典型地为FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)。动态随机存储器215电连接可编程器件213，其例如是SDRAM或其他易失性存储器。单片机217电连接在可编程器件213和闪存219之间，在实际应用过程中，单片机217例如用于LED灯板的实时温度、电压等参数的监控；可以理解的是，在其他实施例中，也可以不设置单片机，从而闪存219直接电连接可编程器件213。闪存219例如是SPI接口(Serial PeripheralInterface--串行外设接口)闪存，其例如用于存储LED灯板的温度、电压等数据，可编程器件213例如通过SPI总线与单片机217通信，单片机217通过SPI总线从闪存219得到数据；当然，闪存219也可以替换成其他接口类型的闪存或者其他种类的非易失性存储器。

承上述，对于本实施例的扫描卡20，上电启动后，单片机217加载可编程器件213例如FPGA的应用程序。FPGA启动之后，Nios核首先将闪存219内的配置参数加载到片内RAM及动态随机存储器215例如SDRAM中，之后解析命令。然后，从PHY芯片211将需要处理的数据传输进来给FPGA内部的接收模块，接收模块在接收到数据后，根据传输进来的数据，从FPGA内部的参数模块中加载相关的参数，对数据进行相应的处理，将处理之后的数据通过FPGA内部的存储控制模块存储到动态随机存储器215中；FPGA内部的灰度抽取校正模块通过存储控制模块，从动态随机存储器215中读取数据，对数据进行灰度抽取以及校正处理之后，将处理完成的数据通过FPGA内部的存储控制模块存储到动态随机存储器215中。FPGA内部的扫描输出模块按照最终要显示的格式对数据进行一系列的格式转变之后，将处理完成的数据以及相应的控制信号输出到金手指接口210的相应的针脚上。

请参见图3，其为本发明实施例的一种能够与图2所示扫描卡20配合使用的LED灯板的模块示意图。如图3所示，LED灯板30包括：通讯模块31、扫描卡插槽33、智能模组35、LED显示驱动电路37以及灯板级联接口39。当然，LED灯板30还会设置有多个LED灯点(图3中未绘出)，例如是红色、绿色、蓝色LED灯点，其与LED显示驱动电路37电连接以接受LED显示驱动电路37的驱动控制。

其中，通讯模块31在图3中示出两个，其电连接扫描卡插槽33，以便分別与图2中的两个PHY芯片211形成电连接。本实施例中，各个通讯模块31例如包括电连接的网络变压器和网口，网络变压器电连接扫描卡插槽33从而连接在扫描卡插槽33和网口之间，网口例如是RJ45接口。扫描卡插槽33作为LED灯板30上的扫描卡20的金手指接口210的电连接部，其例如是长条形插槽，因而图2中的扫描卡20可以通过其金手指接口210***扫描卡插槽33与LED灯板30形成电连接。智能模组35电连接扫描卡插槽33，其例如包括微处理器和物理参量采集电路；微处理器例如是单片机，物理参量采集电路例如温度采集电路和/或电压采集电路且电连接至微处理器；微处理器可以通过一路UART串口经由扫描卡插槽33与扫描卡20进行通信以上传采集到的温度和/或电压等信息，也可以通过另一路UART串口与连接至灯板级联接口39的后级LED灯板进行通信；甚至微处理器还可以外接闪存，从而通过对闪存的读/写操作可以实现LED灯板30的校正数据、生产信息和其他信息的读/写，借此达成信息管理之目的。

承上述，LED显示驱动电路37电连接扫描卡插槽33，其例如包括LED驱动芯片，用于根据扫描卡20的可编程器件213提供的RGB数据和控制信号(例如数据时钟信号、锁存信号、使能信号、行扫描控制等信号)驱动控制LED灯板30上的各个LED灯点的亮暗。灯板级联接口39用于连接后级LED灯板，此处可以理解的是，连接至LED灯板30的灯板级联接口39的后级LED灯板同样会设置有智能模组和LED显示驱动电路，但无需设置扫描卡插槽。

请一并参见图2至图4，图4为采用扫描卡20和LED灯板30的一种LED显示屏同步控制***的架构示意图。在图4，LED显示屏同步控制***包括视频源100、发送卡200和多个插接有扫描卡20的LED灯板30；这些LED灯板30例如通过网线级联至发送卡200。具体地，第一级LED灯板30通过一个通讯模块31连接发送卡200，而其另一个通讯模块31则连接后一级LED灯板30的一个通讯模块31。在所述LED显示屏同步控制***的正常工作过程中，单个插接有扫描卡20的LED灯板30在PHY芯片211和可编程器件213的作用下，视频源100通过视频接口将视频信号发送至发送卡200后，发送卡200负责将视频信号转换为数字信号并将数字信号进行分配后通过LED灯板30的通讯模块31输出到各个LED灯板30上插接的扫描卡20；所示扫描卡20在接收到图像数据进行显示驱动控制的时候，可以完全舍弃之前传统***中复杂冗余的排线连接方式，直接通过PCB走线将要传输的RGB数据和控制信号传递给LED显示驱动电路37即可。

另外，值得一提的是，图4中的各个LED灯板30在扫描卡20的带载范围内还可以通过灯板级联接口39经由排线级联一个或多个传统的LED灯板；当然，也可以不再级联传统的LED灯板，从而使得图4所示的LED显示屏同步控制***中的LED灯板的数量与扫描卡20的数量一致，也即一个扫描卡20仅带载一个LED灯板。

由于本发明实施例的扫描卡20设计有金手指接口210，因此下面将结合图2至图4以及下附表1对本实施例的金手指接口210的各个针脚进行功能定义。

表1金手指接口的各个针脚功能定义

从表1可以得知，本实施例的金手指接口210主要包括：

(1)两组千兆网接口(也即一种网络接口)针脚，也即千兆网接口1针脚组Port1_TRD[0:3]+和Port1_TRD[0:3]-以及千兆网接口2针脚组Port2_TRD[0:3]+和Port2_TRD[0:3]-；这样从LED灯板30的通讯模块31的网口发过来的数据，可以通过金手指接口210上的一组千兆网接口针脚输入至可编程器件213例如FPGA内部的接收模块；此外FPGA上的相应数据还可以通过另一组千兆网接口针脚和LED灯板30上的另一个网口传送至插接有扫描卡20的后级LED灯板30；

(2)24组RGB数据输出针脚，也即24个红色数据输出针脚R1～R24、24个绿色数据输出针脚G1～G24及24个蓝色数据输出针脚B1～B24；这样可编程器件213例如FPGA按照相应的输出格式对图像数据进行处理完成后，通过输出端口分别与金手指接口210上的RGB数据输出针脚组相连接，可以将RGB数据通过金手指接口210和扫描卡插槽33传输至LED显示驱动电路37；

(3)显示控制信号输出针脚组，也即针脚DCLK、LAT、A～E及OE(OE_RED)，这是因为在RGB数据输出时，为了正确的实现灰度，因此引入OE(OE_RED)使能信号和LAT锁存信号；RGB数据的输出时序通过可编程器件213例如FPGA的管脚连接到金手指接口210上的DCLK针脚，此外可选地，由于FPGA的管脚数量有限，当所要用得到的RGB数据组数过大(例如大于24组)时，需要对管脚进行分时复用，因此从FPGA引出一个管脚与金手指接口210上的DCLK2针脚相连，作为扩展数据时钟输出针脚；再者，由于在驱动LED灯板30时是按扫描数对LED灯板进行驱动的，通过行译码芯片来对LED灯板实现按行扫描，因此从FPGA引出管脚对扫描数进行控制，与金手指接口210上的A-E针脚相连，这个信号位宽为5，ABCD为16扫以内使用，当扫描数大于16扫，作为扩展的E信号开始使用。OE(OE_RED)、RFU3(OE_GREEN)和RFU4(OE_BLUE)信号是为了解决低灰问题而引入的。

(4)消隐信号输出针脚，也即针脚CTRL；这是因为在进行换行显示时，需要进行消隐处理，因此优选地会引入来自可编程器件213例如FPGA的CTRL消隐信号；

(5)智能模组接口针脚组，也即CODE0～CODE4、UART_RX及UART_TX；这是因为LED灯板30上的智能模组35需要与扫描卡20上的单片机217进行通信时，针脚UART_RX及UART_TX作为UART接口针脚组用于UART串口通信，而当LED灯板30还级联有设置有智能模组的其他LED灯板时，则会涉及到对LED灯板进行寻址，因此针脚CODE0～CODE4用于输出寻址信号，以用来控制扫描卡20上的单片机217当前与哪个LED灯板进行UART串口通信；

(6)LCD显示屏接口针脚组，也即EXT_KEY、EXT_LCD_BL1、EXT_LCD_BL0、EXT_LCD_SDA/DB1、EXT_LCD_SCL/DB0、EXT_CS/RW及EXT_LCD_CD/RS等7个针脚，电连接可编程器件213例如FPGA，因此可以在LED灯板30上配置LCD显示屏接口以连接LCD显示屏和按键，从而实现对扫描卡20的按键自测试功能。

至于其他的针脚，其包括接地针脚、预留针脚、电源针脚等等，具体详见上表1，在此不再详述。另外，值得一提的是，将金手指接口210上的部分针脚定义为智能模组接口针脚组和LCD显示屏接口针脚组为优选实施例，这是因为在实际应用中，带有扫描卡插槽的LED灯板不一定会配置智能模组和/或LCD显示屏接口。

综上所述，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：

a)对金手指接口上的各个针脚进行定义，方便生产测试、用户安装和后期维护；

b)由于在扫描卡上设置有金手指接口并且LED灯板上设置有相对应的插槽，所以在点亮LED灯板的过程中，扫描卡与LED灯板间的RGB数据和控制信号的传输可以完全舍弃之前冗余的排线方式，取而代之的是LED灯板上更加便捷的PCB走线；

c)因为将传统扫描卡的部分功能例如通讯模块等集成到了LED灯板上，致使扫描卡面积大幅度减小，也最大限度降低了扫描卡的高度；

d)一定程度摒弃了传统扫描卡与LED灯板、LED灯板与LED灯板之间冗余复杂的排线连线，使安装过程更加便捷；以及

e)由于舍弃或者部分舍弃了排线，所以能够有效解决电磁兼容性问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种扫描卡，用于驱动控制LED灯板进行显示且包括电路板和设置在所述电路板上的可编程器件和PHY芯片，所述PHY芯片电连接所述可编程器件；其特征在于，所述扫描卡还包括：单片机和金手指接口，所述单片机设置在所述电路板上且电连接所述可编程器件，所述金手指接口位于所述电路板的一个侧边；其中，所述金手指接口包括：网络接口针脚组、RGB数据输出针脚组以及显示控制信号输出针脚组，所述网络接口针脚组电连接所述PHY芯片并作为所述PHY芯片和位于所述扫描卡之外的网络变压器相连的接口，所述RGB数据输出针脚组和所述显示控制信号输出针脚组电连接所述可编程器件；以及所述网络接口针脚组包括两组，每一组网络接口针脚包括8个针脚。

2.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述金手指接口还包括消隐信号输出针脚，电连接所述可编程器件。

3.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述金手指接口还包括智能模组接口针脚组，所述智能模组接口针脚组电连接所述单片机且用于和设置在所述LED灯板上的智能模组相连。

4.如权利要求3所述的扫描卡，其特征在于，所述智能模组接口针脚组包括多个寻址信号输出针脚和UART接口针脚组。

5.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述金手指接口还包括LCD显示屏接口针脚组，电连接所述可编程器件且用于和设置在所述LED灯板上的LCD显示屏接口相连。

6.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述RGB数据输出针脚组为24组，每一组RGB数据输出针脚为3个针脚。

7.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述显示控制信号输出针脚组包括数据时钟输出针脚、锁存信号输出针脚、行扫描控制信号输出针脚以及使能信号输出针脚。

8.如权利要求7所述的扫描卡，其特征在于，所述显示控制信号输出针脚组还包括一个扩展数据时钟输出针脚。

9.如权利要求1所述的扫描卡，其特征在于，所述扫描卡的长度为67.60±0.5mm，宽度为29.80±0.5mm。