一種基于STM32 的Local Dimming 檢測(cè)工裝

戴宇明，謝成，羅和福

（1.創(chuàng)深圳創(chuàng)維-RGB電子有限公司，廣東深圳，518108；2.湖南紅太陽(yáng)光電科技有限公司，湖南長(zhǎng)沙，415000；3.湖南文理學(xué)院軟件工程，湖南長(zhǎng)沙，415000）

0 引言

隨著液晶電視的廣泛使用，從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)說(shuō)，如何降低背光的功耗最受到關(guān)注。因?yàn)楸彻庠词亲畲蟮哪芰肯恼撸档土吮彻獾墓模簿痛蟠蠼档土苏麢C(jī)的功耗。這其中的技術(shù)包括改善背光源的驅(qū)動(dòng)電路，改善 LED 的發(fā)光效率，開(kāi)發(fā)新的 LED 種類(lèi)。就目前而言L(fǎng)ocal Dimming 是改善背光源的驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)中最易于實(shí)現(xiàn)，效果最明顯的一項(xiàng)技術(shù)。任何一種背光搭配 Local Dimming 技術(shù)，都可以降低電量、提高顯示畫(huà)面對(duì)比值、灰階數(shù)、及減少殘影等。

Local Dimming 的基本原理是將整個(gè)背光分成n＊m個(gè)分區(qū)，然后通過(guò)獲取需要顯示的圖像的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)背光進(jìn)行相應(yīng)的操作。這樣相對(duì)的可以使暗的分區(qū)更暗、亮的分區(qū)更亮，從而在提高圖像質(zhì)量的同時(shí)也降低了整個(gè)背光的亮度提高了能效。在實(shí)際生產(chǎn)中，Loacl Dimming 背光模組總是提前于對(duì)應(yīng)的控制板完成，所以經(jīng)常會(huì)遇到?jīng)]有Local Dimming 背光模組檢測(cè)工裝的問(wèn)題，而且由于Local Dimming 背光模組使用的方案不同，Local Dimming 背光模組的控制板并不能通用。鑒于此，本文給出了一種基于STM32 的Local Dimming 檢測(cè)工裝。

1 方案設(shè)計(jì)

整個(gè)工裝的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)框圖

圖2 LT1117—3.3 原理圖

STM32 使用的是STM32F103 系列的芯片，此系列芯片最高主頻可達(dá)72MHz，而且支持低功耗模式，并且有豐富的IO 口可供使用，本次設(shè)置使用的是官方推薦的最小系統(tǒng)電路，此電路在各種STM32F103 系列使用場(chǎng)合都有應(yīng)用穩(wěn)定可靠；電源模塊使用的是LT1117-3.3 芯片，LT1117 系列芯片是一款低紋波的常用的低功率線(xiàn)性穩(wěn)壓電源芯片，在各種低功率場(chǎng)合都有應(yīng)用，其相關(guān)電路圖如圖2 所示。

Local Dimming 端子使用的是目前通用的控制端子，支持SPI 協(xié)議和自定義IO 口輸出；檢測(cè)報(bào)警模塊使用的是有源蜂鳴器；協(xié)議選擇模塊、分區(qū)選擇模塊和速率選擇模塊使用的都是8421型按鍵開(kāi)關(guān)。8421 型按鍵開(kāi)關(guān)外觀如圖3 所示。8421 型按鍵開(kāi)關(guān)是一種帶顯示功能的按鍵開(kāi)關(guān)，通過(guò)按壓開(kāi)關(guān)上下兩個(gè)按鍵，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)中間的數(shù)字切換，同時(shí)在后面的端子中輸出對(duì)于數(shù)字的BCD 碼，相對(duì)于顯示器加普通按鍵的顯示操作方式，使用8421 型按鍵開(kāi)關(guān)在簡(jiǎn)單顯示應(yīng)用場(chǎng)合有著操作開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、成本低、使用壽命長(zhǎng)易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。8421 型按鍵開(kāi)關(guān)通過(guò)開(kāi)關(guān)后面的4 根數(shù)據(jù)線(xiàn)組合輸出前面數(shù)字的值。其對(duì)應(yīng)的碼值表如表1 所示。

圖3 8421 型按鍵開(kāi)關(guān)

表1 數(shù)據(jù)輸出方式（●：翻轉(zhuǎn) ○：默認(rèn)）

Local Dimming 背光模組有多種通訊協(xié)議，但是所有的協(xié)議的數(shù)據(jù)都可以總結(jié)為如下格式：

引導(dǎo)碼+命令字+對(duì)應(yīng)分區(qū)的數(shù)據(jù)+校驗(yàn)位

此外還有對(duì)Local Dimming 背光模組顯示同步信號(hào)（V-Sync）的控制。

對(duì)于這一類(lèi)型的協(xié)議，我們將相關(guān)的引導(dǎo)碼、校驗(yàn)方式進(jìn)行整理歸納，將其固化到程序中，并對(duì)其進(jìn)行整理編號(hào)：

協(xié)議選擇模塊的第一個(gè)數(shù)字顯示適配引導(dǎo)碼類(lèi)型，如數(shù)字為0 的時(shí)候引導(dǎo)碼為0x55，數(shù)字為1 的時(shí)候引導(dǎo)碼為0xaa…數(shù)字為9 的時(shí)候引導(dǎo)碼為0x33；協(xié)議選擇模塊的第二個(gè)數(shù)字顯示適配命令字類(lèi)型，如數(shù)字為0 的時(shí)候?yàn)闊o(wú)命令字，數(shù)字為1 的時(shí)候?yàn)閷?duì)應(yīng)操作對(duì)應(yīng)分區(qū)的命令字，數(shù)字為2 的時(shí)候能響應(yīng)開(kāi)關(guān)HDR 功能相關(guān)命令；協(xié)議選擇模塊的第三個(gè)數(shù)字顯示Local Dimming 背光模組顯示同步信號(hào)（V-Sync）的控制，如數(shù)字為0 的時(shí)候?yàn)楣ぱb不發(fā)出同步信號(hào)Local Dimming 背光模組發(fā)出的同步信號(hào)進(jìn)行同步控制，數(shù)字為1 的時(shí)候工裝主動(dòng)發(fā)出60Hz 的同步信號(hào)來(lái)進(jìn)行同步控制，數(shù)字為2 的時(shí)候工裝主動(dòng)發(fā)出60Hz 的同步信號(hào)來(lái)進(jìn)行同步控制；協(xié)議選擇模塊的第四個(gè)數(shù)字顯示適配校驗(yàn)方式的類(lèi)型，如數(shù)字為0 的時(shí)候?yàn)闊o(wú)校驗(yàn)方式，數(shù)字為1 的時(shí)候校驗(yàn)方式為CRC 校驗(yàn)；數(shù)字為2 的時(shí)候?yàn)槲换蛐ｒ?yàn)；協(xié)議配置完成后，軟件按照一定的測(cè)試流程輸出Local Dimming背光模組測(cè)試信號(hào)即可，測(cè)試信號(hào)的流程如圖4所示。

圖4 測(cè)試信號(hào)流程圖

開(kāi)始測(cè)試后，先將整個(gè)Local Dimming 的IO 口設(shè)置到使能和初始化狀態(tài)，防止在輸出的時(shí)候由于起始狀態(tài)不對(duì)造成一些誤動(dòng)作；然后根據(jù)Local Dimming 檢測(cè)工裝配置的對(duì)應(yīng)協(xié)議，先輸出一個(gè)背光亮度為全亮度的80%的背光全亮命令，保持這個(gè)狀態(tài)2 秒；2 秒以后，背光燈按照從左往右、從上往下的順序依次開(kāi)始點(diǎn)亮，這就是傳統(tǒng)的跑馬燈程序。

整個(gè)系統(tǒng)軟件流程如下：

系統(tǒng)上電以后先對(duì)自己的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后讀取8421 按鍵開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)，獲得使用的協(xié)議、分區(qū)的多少和顯示速率數(shù)據(jù)，然后跟芯片內(nèi)部配置的相關(guān)數(shù)據(jù)做對(duì)比，找到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的話(huà)就使用蜂鳴器報(bào)警；找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)后們根據(jù)其配置進(jìn)行Local Dimming控制端子的適配，配置其為對(duì)應(yīng)的輸出模式，并且設(shè)置好對(duì)應(yīng)的通訊協(xié)議；配置好后就輸出對(duì)于的Local Dimming 控制命令，發(fā)出命令后就等待Local Dimming 背光模組返回給的對(duì)應(yīng)的命令，如果返回的是成功的命令的話(huà)就繼續(xù)發(fā)送下一條測(cè)試命令，反之則使用蜂鳴器報(bào)警。

圖5 系統(tǒng)軟件流程圖

整個(gè)Local Dimming 檢測(cè)工裝的硬件軟件結(jié)果如上。從上面可以看出，整個(gè)系統(tǒng)使用的都是目前成熟穩(wěn)定的硬件方案，使用8421 型按鍵開(kāi)關(guān)，替代了常規(guī)的顯示屏加普通按鍵的方案，使整個(gè)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔，成本也有所下降；在系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于沒(méi)有了顯示屏，所以省去了響應(yīng)的初始化和相對(duì)繁雜的操作命令，整個(gè)系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)潔明了，提高了軟件的健壯性，也更有利于后期的維護(hù)。

2 小結(jié)

以前進(jìn)行Local Dimming 背光模組檢測(cè)需要，準(zhǔn)備專(zhuān)門(mén)的控制板，需要等待控制板制作完成，并且一塊控制板只能在一種類(lèi)型上的，這個(gè)造成了資源浪費(fèi)導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，現(xiàn)在使用Local Dimming 檢驗(yàn)工裝以后，根據(jù)產(chǎn)線(xiàn)反饋，現(xiàn)在進(jìn)行Local Dimming 檢測(cè)無(wú)需等待專(zhuān)門(mén)的控制板制作完成，直接在Local Dimming 檢驗(yàn)工裝進(jìn)行簡(jiǎn)單的適配就可以完成，極大的節(jié)省了準(zhǔn)備時(shí)間；而且由于現(xiàn)在工裝能做到適配不同的協(xié)議，所以減少了專(zhuān)門(mén)的控制板的制作成本和維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)初步測(cè)算，每年能節(jié)約10 萬(wàn)相關(guān)成本。