一种基于FPGA的背光分区控制系统技术方案

发明专利技术涉及嵌入式系统技术领域，且公开了一种基于FPGA的背光分区控制系统，控制系统包括：FPGA芯片，FPGA芯片是一种可编程逻辑器件；背光模块，背光模块是显示屏的背光源；控制算法模块，负责根据输入信号和环境数据计算每个背光分区的亮度设置；输入接口模块，接收控制信号和环境数据；输出接口模块，与背光模块进行通信；逻辑设计模块，实现背光分区控制功能；编程配置模块，将编写的逻辑代码烧录到FPGA芯片中，并进行配置；电源模块，以提供所需的电源电压和电流给FPGA芯片和背光模块；本发明专利技术具有灵活性、可配置性、高度集成、实时性、响应性、节能性、可扩展性和简化加速硬件设计的有益效果，为显示设备和用户提供了更好的控制和使用体验。体验。体验。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的背光分区控制系统


[0001]本专利技术涉及嵌入式系统
，具体为一种基于FPGA的背光分区控制系统。

技术介绍

[0002]基于FPGA的背光分区控制系统是一种用于显示设备的控制系统，通过调节背光的亮度和控制背光分区，实现显示效果的优化和个性化。背光分区控制系统在电子产品如液晶显示器、电视等中得到广泛应用，能够提供更好的视觉体验和能源效率。
[0003]传统的背光控制系统使用专用的控制芯片或微控制器来实现亮度调节和分区控制。这些控制器通常具有固定功能和有限的灵活性，无法满足个性化和多样化的显示需求。此外，它们可能需要额外的外部电路来连接各个分区，增加了设计和布线的复杂性。
[0004]目前在现有控制器中通常具有固定的功能和设置，难以满足不同场景和应用的个性化需求，调整和改变背光分区的控制策略可能需要重新设计硬件电路，导致控制系统的灵活性有限，难以满足人们的使用需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于FPGA的背光分区控制系统，用于解决上述
技术介绍
中提到的技术问题。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种基于FPGA的背光分区控制系统，控制系统包括：
[0007]FPGA芯片，FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，具有高度的灵活性和可编程性；
[0008]背光模块，背光模块是显示屏的背光源；
[0009]控制算法模块，负责根据输入信号和环境数据计算每个背光分区的亮度设置；
[0010]输入接口模块，FPGA系统可以包含各种输入接口，用于接收控制信号和环境数据；
[0011]输出接口模块，选择适当的输出接口协议来与背光模块进行通信，确保FPGA芯片支持所选的输出接口；
[0012]逻辑设计模块，使用硬件描述语言编写FPGA逻辑代码，实现背光分区控制功能；
[0013]编程配置模块，使用FPGA开发工具，将编写的逻辑代码烧录到FPGA芯片中，并进行配置；
[0014]电源模块，设计适当的电源管理电路，以提供所需的电源电压和电流给FPGA芯片和背光模块。
[0015]优选的，所述背光模块的设计和特性根据显示屏的要求和应用需求进行定制，其中包括：
[0016]亮度范围，背光模块具有足够的亮度范围，以满足显示屏在不同环境下的亮度要求；
[0017]均匀性，背光模块提供均匀的光亮度分布，以确保显示屏上的图像均匀亮度；
[0018]调光功能，背光模块支持调光功能，以便根据需要调整背光的亮度；
[0019]节能性能，背光模块具备较高的能源效率，以减少能源消耗和热量产生；
[0020]寿命和可靠性，背光模块具备较长的使用寿命和稳定的性能，以确保显示屏的可靠运行。
[0021]优选的，所述控制算法模块负责根据输入信号和环境数据计算每个背光分区的亮度设置，且控制算法包括：
[0022]图像内容调整算法，根据实时图像内容对背光分区进行调整，以提高对比度和显示质量；
[0023]环境光感应算法，利用光敏传感器和其它环境感应器检测环境亮度，并根据环境亮度对背光进行自动调整；
[0024]用户设置算法，提供用户界面和接口，用户通过手动调整背光分区的亮度设置，以满足个人偏好。
[0025]优选的，所述输入接口模块包括：
[0026]模拟输入接口，用于接收模拟信号，其中包括模数转换(ADC)模块，并通过模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，传输到FPGA芯片进行处理；
[0027]数字输入接口，用于接收数字信号，并传输到FPGA芯片进行处理；
[0028]通信接口，用于和其它设备和系统进行通信，包括串行接口，用于接收控制信号和环境数据，通信接口与外部设备、传感器、计算机和其他嵌入式系统进行数据交换；
[0029]用户界面接口，用于与用户进行交互，以接收用户的输入命令、设置参数和显示系统状态。
[0030]优选的，所述输出接口模块用于和背光模块进行通信，其中包括：
[0031]PWM(脉宽调制)输出，PWM输出是一种通过调整脉冲的宽度来控制电平的方法；
[0032]I2C(两线式串行总线)输出，I2C是一种常用的串行通信协议，适用于与各种外部设备进行通信；
[0033]SPI(串行外围接口)输出，SPI是一种快速的串行通信协议，用于与外部设备进行数据交换；
[0034]UART(通用异步收发传输)输出，UART是一种常用的串行通信协议，用于与计算机和其他设备进行数据传输。
[0035]优选的，所述逻辑设计模块的设计步骤如下：
[0036]S1：确定背光分区控制功能：需要明确背光分区控制系统的功能需求；
[0037]S2：设计背光分区控制逻辑：根据功能需求，使用硬件描述语言编写逻辑代码，实现背光分区的控制逻辑；
[0038]S3：实现亮度调节算法：根据控制算法模块的设计，将亮度调节算法实现为逻辑代码；
[0039]S4：连接输入接口模块和输出接口模块：将输入接口模块和输出接口模块与背光分区控制逻辑相连接；
[0040]S5：进行仿真和调试：在硬件描述语言编写完成后，进行仿真和调试以验证逻辑设计的正确性和功能性；
[0041]S6：综合与实现：将逻辑代码进行综合和实现，将其烧录到FPGA芯片中。
[0042]优选的，所述编程配置模块的操作步骤如下：
[0043]S1：编写逻辑代码：使用硬件描述语言编写逻辑代码，实现背光分区控制功能；
[0044]S2：FPGA开发工具选择：选择适合的FPGA芯片和开发工具；
[0045]S3：综合和实现：使用FPGA开发工具中的综合和实现功能，将逻辑代码转换为FPGA芯片可理解的低级逻辑网表，并将其映射到FPGA芯片的可编程逻辑单元和内部连线资源上；
[0046]S5：生成比特流文件：综合和实现完成后，FPGA开发工具将生成一个比特流(bitstream)文件；
[0047]S5：连接FPGA芯片：将FPGA芯片与计算机或编程工具连接；
[0048]S6：烧录比特流文件：使用FPGA开发工具的编程功能，将生成的比特流文件烧录到FPGA芯片中；
[0049]S7：配置验证：在完成烧录后，进行配置验证以确保FPGA芯片已正确配置。
[0050]优选的，所述电源模块在基于FPGA的背光分区控制系统中起着关键作用，所述电源模块的要求如下：
[0051]电源需求分析：分析FPGA芯片和背光模块的电源需求，包括工作电压和电流要求；
[0052]电源电压稳定性：为了确保FPGA芯片和背光模块的正常运行，电源电压应具有良好的稳定性；
[0053]电源电流容量：根据FPGA芯片和背光模块的最大工作电流要求选择适当的电源电流容量；
[0054]电源滤波和去耦电容：为了减少电源中的噪声和干扰，使用电源滤波电容和去耦电容；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的背光分区控制系统，其特征在于，控制系统包括：FPGA芯片，FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，具有高度的灵活性和可编程性；背光模块，背光模块是显示屏的背光源；控制算法模块，负责根据输入信号和环境数据计算每个背光分区的亮度设置；输入接口模块，FPGA系统可以包含各种输入接口，用于接收控制信号和环境数据；输出接口模块，选择适当的输出接口协议来与背光模块进行通信，确保FPGA芯片支持所选的输出接口；逻辑设计模块，使用硬件描述语言编写FPGA逻辑代码，实现背光分区控制功能；编程配置模块，使用FPGA开发工具，将编写的逻辑代码烧录到FPGA芯片中，并进行配置；电源模块，设计适当的电源管理电路，以提供所需的电源电压和电流给FPGA芯片和背光模块。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的背光分区控制系统，其特征在于：所述背光模块的设计和特性根据显示屏的要求和应用需求进行定制，其中包括：亮度范围，背光模块具有足够的亮度范围，以满足显示屏在不同环境下的亮度要求；均匀性，背光模块提供均匀的光亮度分布，以确保显示屏上的图像均匀亮度；调光功能，背光模块支持调光功能，以便根据需要调整背光的亮度；节能性能，背光模块具备较高的能源效率，以减少能源消耗和热量产生；寿命和可靠性，背光模块具备较长的使用寿命和稳定的性能，以确保显示屏的可靠运行。3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的背光分区控制系统，其特征在于：所述控制算法模块负责根据输入信号和环境数据计算每个背光分区的亮度设置，且控制算法包括：图像内容调整算法，根据实时图像内容对背光分区进行调整，以提高对比度和显示质量；环境光感应算法，利用光敏传感器和其它环境感应器检测环境亮度，并根据环境亮度对背光进行自动调整；用户设置算法，提供用户界面和接口，用户通过手动调整背光分区的亮度设置，以满足个人偏好。4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的背光分区控制系统，其特征在于：所述输入接口模块包括：模拟输入接口，用于接收模拟信号，其中包括模数转换(ADC)模块，并通过模数转换模块将模拟信号转换为数字信号，传输到FPGA芯片进行处理；数字输入接口，用于接收数字信号，并传输到FPGA芯片进行处理；通信接口，用于和其它设备和系统进行通信，包括串行接口，用于接收控制信号和环境数据，通信接口与外部设备、传感器、计算机和其他嵌入式系统进行数据交换；用户界面接口，用于与用户进行交互，以接收用户的输入命令、设置参数和显示系统状态。5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的背光分区控制系统，其特征在于：所述输出接口模块用于和背光模块进行通信，其中包括：
PWM(脉宽调制)输出，PWM输出是一种通过调整脉冲的宽度来控制电平的方法；I2C(两线式串行总线)输出，I2C是一种常用的串行通信协议，适用于与各种外部设备进行通信；SPI(串行外围接口)输出，SPI是一种快速的串行通信协议，用于与外部设备进行数据交换；UART(通用异步收发传输)输出，UART是一种常用的串行通信协议，用于与计算机和其他设备进行数据传输。6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的背光分区控制系统，其特征在于：所述逻辑设计模块的设计步骤如下：S1：确定背光分区控制功能：需要明确背光分区控制系统的功能需求；S2：设计背光分区控制逻辑：根据功能需求，使用硬件描述语言编写逻辑代码，实现背光分区的控制逻辑；S3：实现亮度调节算法：根据控制算法模块的设计，将亮度调节算法实现为逻辑代码；S4：连接输入接口模块和输出接口模块：将输入接口模块和输出接口模块与背光分区控制逻辑相连接；S5：进行仿真和调试：在硬件...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘园，曾省金，梁杰，
申请(专利权)人：深圳鑫汇全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：