一種基于STM32 的Local Dimming 檢測工裝

戴宇明，謝成，羅和福

（1.創深圳創維-RGB電子有限公司，廣東深圳，518108；2.湖南紅太陽光電科技有限公司，湖南長沙，415000；3.湖南文理學院軟件工程，湖南長沙，415000）

0 引言

隨著液晶電視的廣泛使用，從技術發展趨勢上來說，如何降低背光的功耗最受到關注。因為背光源是最大的能量消耗者，降低了背光的功耗，也就大大降低了整機的功耗。這其中的技術包括改善背光源的驅動電路，改善 LED 的發光效率，開發新的 LED 種類。就目前而言Local Dimming 是改善背光源的驅動電路技術中最易于實現，效果最明顯的一項技術。任何一種背光搭配 Local Dimming 技術，都可以降低電量、提高顯示畫面對比值、灰階數、及減少殘影等。

Local Dimming 的基本原理是將整個背光分成n＊m個分區，然后通過獲取需要顯示的圖像的數據來對背光進行相應的操作。這樣相對的可以使暗的分區更暗、亮的分區更亮，從而在提高圖像質量的同時也降低了整個背光的亮度提高了能效。在實際生產中，Loacl Dimming 背光模組總是提前于對應的控制板完成，所以經常會遇到沒有Local Dimming 背光模組檢測工裝的問題，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 檢測工裝。

1 方案設計

整個工裝的硬件結構框圖如圖1 所示。

圖1 硬件結構框圖

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，本次設置使用的是官方推薦的最小系統電路，此電路在各種STM32F103 系列使用場合都有應用穩定可靠；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性穩壓電源芯片，在各種低功率場合都有應用，其相關電路圖如圖2 所示。

Local Dimming 端子使用的是目前通用的控制端子，支持SPI 協議和自定義IO 口輸出；檢測報警模塊使用的是有源蜂鳴器；協議選擇模塊、分區選擇模塊和速率選擇模塊使用的都是8421型按鍵開關。8421 型按鍵開關外觀如圖3 所示。8421 型按鍵開關是一種帶顯示功能的按鍵開關，通過按壓開關上下兩個按鍵，可以實現開關中間的數字切換，同時在后面的端子中輸出對于數字的BCD 碼，相對于顯示器加普通按鍵的顯示操作方式，使用8421 型按鍵開關在簡單顯示應用場合有著操作開發簡單、成本低、使用壽命長易于維護等優勢。8421 型按鍵開關通過開關后面的4 根數據線組合輸出前面數字的值。其對應的碼值表如表1 所示。

圖3 8421 型按鍵開關

表1 數據輸出方式（●：翻轉 ○：默認）

Local Dimming 背光模組有多種通訊協議，但是所有的協議的數據都可以總結為如下格式：

引導碼+命令字+對應分區的數據+校驗位

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

對于這一類型的協議，我們將相關的引導碼、校驗方式進行整理歸納，將其固化到程序中，并對其進行整理編號：

協議選擇模塊的第一個數字顯示適配引導碼類型，如數字為0 的時候引導碼為0x55，數字為1 的時候引導碼為0xaa…數字為9 的時候引導碼為0x33；協議選擇模塊的第二個數字顯示適配命令字類型，如數字為0 的時候為無命令字，數字為1 的時候為對應操作對應分區的命令字，數字為2 的時候能響應開關HDR 功能相關命令；協議選擇模塊的第三個數字顯示Local Dimming 背光模組顯示同步信號（V-Sync）的控制，如數字為0 的時候為工裝不發出同步信號Local Dimming 背光模組發出的同步信號進行同步控制，數字為1 的時候工裝主動發出60Hz 的同步信號來進行同步控制，數字為2 的時候工裝主動發出60Hz 的同步信號來進行同步控制；協議選擇模塊的第四個數字顯示適配校驗方式的類型，如數字為0 的時候為無校驗方式，數字為1 的時候校驗方式為CRC 校驗；數字為2 的時候為位或校驗；協議配置完成后，軟件按照一定的測試流程輸出Local Dimming背光模組測試信號即可，測試信號的流程如圖4所示。

圖4 測試信號流程圖

開始測試后，先將整個Local Dimming 的IO 口設置到使能和初始化狀態，防止在輸出的時候由于起始狀態不對造成一些誤動作；然后根據Local Dimming 檢測工裝配置的對應協議，先輸出一個背光亮度為全亮度的80%的背光全亮命令，保持這個狀態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始點亮，這就是傳統的跑馬燈程序。

整個系統軟件流程如下：

系統上電以后先對自己的整個系統進行初始化，然后讀取8421 按鍵開關的數據，獲得使用的協議、分區的多少和顯示速率數據，然后跟芯片內部配置的相關數據做對比，找到對應數據，如果沒有找到對應數據的話就使用蜂鳴器報警；找到對應的數據后們根據其配置進行Local Dimming控制端子的適配，配置其為對應的輸出模式，并且設置好對應的通訊協議；配置好后就輸出對于的Local Dimming 控制命令，發出命令后就等待Local Dimming 背光模組返回給的對應的命令，如果返回的是成功的命令的話就繼續發送下一條測試命令，反之則使用蜂鳴器報警。

圖5 系統軟件流程圖

整個Local Dimming 檢測工裝的硬件軟件結果如上。從上面可以看出，整個系統使用的都是目前成熟穩定的硬件方案，使用8421 型按鍵開關，替代了常規的顯示屏加普通按鍵的方案，使整個系統更加簡潔，成本也有所下降；在系統軟件的開發過程中，由于沒有了顯示屏，所以省去了響應的初始化和相對繁雜的操作命令，整個系統軟件簡潔明了，提高了軟件的健壯性，也更有利于后期的維護。

2 小結

以前進行Local Dimming 背光模組檢測需要，準備專門的控制板，需要等待控制板制作完成，并且一塊控制板只能在一種類型上的，這個造成了資源浪費導致生產周期延長，現在使用Local Dimming 檢驗工裝以后，根據產線反饋，現在進行Local Dimming 檢測無需等待專門的控制板制作完成，直接在Local Dimming 檢驗工裝進行簡單的適配就可以完成，極大的節省了準備時間；而且由于現在工裝能做到適配不同的協議，所以減少了專門的控制板的制作成本和維護費用，經初步測算，每年能節約10 萬相關成本。