[发明专利]双线数据传输的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信领域，具体而言，本发明涉及双线数据传输的方法及装置。

背景技术

为了使LED等显示应用材料显示出不同的亮度，得到丰富不断变幻的色彩，需要对LED灯的显示亮度进行控制。亮度的控制，通常是通过对LED驱动装置写入数据实现的。传统的数据传输，广为人知的有如下类别：MAXIM的单线协议，DMX512单线协议，IIC双线协议，SMBUS双线协议，显示屏中使用的三线协议等。

单线协议中，数据传输仅需要一条线，节约了成本，但先天不足的是，其传输速率低，最高仅能达到800KHz，即使是业内最新开发出的具有曼彻斯特编码的单线协议，也不能达到数十兆赫兹的传输速率；显示屏中较通用的，是使用数据线，时钟线，锁存线共三条线的协议。因为显示屏像素点间距小，且箱内使用印刷电路版连线，减少数据传输线条数看来没有必要，并已成为业内标准。

对于点光源，像素点间的间距较大，一般达到20厘米以上。双线传输的优势在于用两条线传输，传输速率能达到数十兆赫兹，可以级联更多的LED。因此，在点间距较大时，双线传输是数据线条数与传输速率最好的折中结果。

上述传统的双线协议，如IIC，SMBUS等，都是采用从机并联的方式。连接方式如图1所示。主机发送时钟(CLOCK)和数据(DATA)，所有的从机都挂在这两条线上。这是采用共享寻址的方式。每个从机对应固定的地址，每次发送的数据都与地址有一一对应的关系。这样，在应用中，如果某一个从机损耗，并且不影响到主机发送数据的情况下，其余从机都不会受到影响。但是这种方法有如下缺点：1、需要给每一个从机设定不同的地址(ID)，并且需要在掉电后地址仍然能够保存，这就需要如EPROM等非挥发存储介质。另外在更换从机时，需要重新设定地址，增加了制造成本和维护成本；2、因为在显示应用中，从机的数量较多，譬如512个，负载的寄生电阻和电容较大，这样需要主机用于发送时钟和数据的两条线有足够的驱动能力，当然，在线上合适位置，增加驱动能力强的驱动器件，可以将线的级联做的更好，但是这样也增加了系统失效几率。

现在显示领域，双线传输更多的采用从机串联的方式。如图2所示的连接方式。这种方式是利用从机串联的固有顺序关系，并通过一个数据截取信号指示来截取数据，存储到从机中，用以控制显示材料的亮度。这种方式的优点如下：1、能够将级联数据整形，下级从机可以接收到比较理想的信号，这样，理论上可以级联数量仅仅取决于显示的刷新频率；2、协议控制可以比较简单，降低了系统设计的成本；3、因为没有总线连接，所以用线较省。

在现有的从机串联双线传输协议中，例如，采用的是假分配地址方式，需要预先知道每个灯条中从机的个数，作为主机发送数据时的依据，增加了系统调试的成本。另外一种需要每个从机的数据第一位必须为固定态的双线协议，每个从机除了接收到所需数据外，还需要额外的指示位。

具体而言，采用假分配地址方式的输入数据如图3所示，从机上电后，从机等待主机发送过来的开头码，开头码中包含从机的个数。从机接收到开头码之后，存储下来，并且每经过一个从机数据量后，从机中存储下来的开头码从机个数减1，并且在转发接收到的开头码时，传输出去的是接收到的开头码从机个数减1的开头码。这样，开头码传输下去，当开头码传送到最后一个从机后，所有从机内部的从机个数计数器都计到了固定量，譬如说全0。这时候所有从机锁存数据。并且，等待开头码的出现，接收下一次数据。这种双线方式，需要预先知道每个灯条中从机的个数，并且作为主机发送数据时的依据，增加了系统调试的成本。并有繁琐的开头码，如包含从机个数、指令等，增加了无效数据。

另外一种传输协议的输入数据如图4所示，slaver表示从机，譬如每个从机所需要的数据位N位，那么根据该协议，需要发送N+1个时钟，其中多出来的1个时钟，是在每次发送该从机数据之前，需要发送一个标识数据1。这样，它可以将N+1个数据0作为开头码。当接收到N+1个数据0之后，从机做好接受数据的准备。当再接收到一个标识数据1，认为后续的数据即为该从机所需要的数据，接收N+1个时钟的数据后，该从机将数据线打开，这样后续的数据会传到下一级从机中。这种方式，每个从机除了接收到所需数据外，还需要额外的指示位，增加了数据传输的数量，会降低数据刷新率。

现有的双线传输方法中，都需要发送与显示数据无关的数据。因此有必要提出一种有效的技术方案，实现高效的显示数据双线传输。

发明内容