LED显示一起学之LED模组显示行列驱动原理说明（MY和MBI列驱动送数据方式、串并行连接方式、行列驱动如何协同工作）

文章目录

• 引言
• 一、行驱动原理
• • 1.1 核心功能
  • 1.2 硬件构成与特性
  • 1.3 常见行驱及译码方式总结
  • 1.4 工作原理
• 二、列驱动原理
• • 2.1 核心功能
  • 2.2 硬件构成与特性
  • 2.3 工作原理
  • • 2.3.1 送数据方式简介
    • 2.3.2 两种送数据方式对比
    • • 2.3.2.1 数据传输时序图
      • 2.3.2.2 内部结构
  • 2.4 其他特殊情况
  • • 2.4.1 灰度循环放最后
    • 2.4.2 归零码灯饰驱动
    • 2.4.3 常规驱动
    • 2.4.4 硅芯驱动
    • 2.4.5 LS芯片
  • 2.5 串并行连接方式
• 三、行驱动与列驱动协同工作流程
• 四、总结

引言

LED显示模组普遍采用行列矩阵分时扫描驱动架构，核心由行驱动（上行驱动）和列驱动（数据驱动）两大模块配合工作。二者分工明确、时序协同，通过时分复用扫描与人眼视觉暂留效应，实现整屏稳定、高清、多灰度的画面显示，是LED显示屏、LED点阵屏的核心驱动逻辑。下面将对驱动模块的原理、功能、硬件构成及协同机制进行详细介绍。

一、行驱动原理

1.1 核心功能

行驱动又称扫描驱动，核心作用是逐行选通、时序切换显示行，负责控制矩阵中每一行LED的通电使能状态，决定当前哪一行灯珠具备点亮条件，不参与画面灰度、色彩数据传输，仅做开关选通控制。

1.2 硬件构成与特性

行驱动主要由行扫描IC、MOS管阵列、译码电路组成，常用专用行驱芯片、译码器搭配功率MOS管实现。行驱动属于电压开关型驱动，无恒流功能，仅负责大电流通路的导通与关断，需承载整行灯珠的工作电流，对带载能力、开关速度要求较高。

1.3 常见行驱及译码方式总结

常见的行译码芯片 主流行驱动支持4扫、8扫、16扫、32扫等扫描模式，扫描数越高，单帧画面分行越多，单行点亮时间越短，对驱动响应速度要求越高，画面刷新率与稳定性越好。

1.4 工作原理

行驱动接收主控芯片的行时序信号与扫描时钟，通过译码逻辑依次生成单行选通信号：在每个极小时间片内，仅导通目标单行电路，关闭其余所有行，确保同一时间只有一行灯珠可被点亮。随后按固定时序快速切换下一行，循环往复完成整屏逐行扫描。 74HC138译码真值表 74HC595的时序图如下所示：

在共阴极LED模组中，行驱动拉低对应行阴极电位，为灯珠提供电流回路；在共阳极模组中，行驱动拉高对应行阳极电位，为灯珠提供供电电源。行驱动的开关频率直接决定整屏刷新率，高频扫描可有效消除画面闪烁。

二、列驱动原理

2.1 核心功能

列驱动又称数据驱动、源极驱动，核心作用是传输显示数据、控制灯珠亮度与色彩灰度。针对当前行选通的灯珠，精准输出对应亮度的驱动电流，决定每一颗灯珠的亮灭、明暗程度及RGB色彩配比，是画面画质、灰度等级的核心决定模块。

2.2 硬件构成与特性

列驱动核心为恒流驱动IC，主流型号包括SM16126、MBI5024、TM1814等，常规单芯片具备16路或24路独立恒流输出通道，可同时驱动单列RGB灯珠。区别于行驱动，列驱动属于恒流驱动模式，输出电流精准可控，可杜绝灯珠因电压波动出现亮度不均、烧灯等问题，保障显示一致性。 列驱动内置移位寄存器、锁存器、PWM灰度控制模块，支持数据级联传输，可通过串行数据输入，逐列刷新显示数据，适配大规模LED阵列。

2.3 工作原理

列驱动接收主控发送的图像像素数据，通过内部移位寄存器完成数据串转并处理，将每一列对应的像素数据锁存锁定。

2.3.1 送数据方式简介

目前市面上常见的两种送数据方式，MBI（聚积科技）和 MY（明阳半导体），以MBI方式为主。 简单来说，MBI（聚积）送数据方式就是先送最后一个IC第16通道的数据，再送倒数第二个IC第16通道的数据，一直到所有IC送完第16通道的数据，再开始通道数的循环。 MY（明阳）送数据方式是先送最后一个IC第16通道的数据，再送最后一个IC第15通道的数据，一直到最后一个IC的所有通道送完，再开始IC数的循环。

2.3.2 两种送数据方式对比

两种送数据方式的直观判断： 以3颗6通道IC传输数据为例，按照如下顺序送16bit灰度数据。

2.3.2.1 数据传输时序图

芯片手册内对数据传输过程的对比： MBI方式在数据锁存之前，送输出端15（通道15）的16个灰阶。IC级联数为N的情况下，第一次数据锁存SDI送入16*Nbit数据。接下来送输出端14（通道14）的数据，直到送完这一整扫的数据。 MY方式在数据锁存之前，送这一扫IC的16bit灰阶数据。IC级联数为M的情况下，第一次数据锁存SDI送入256**Mbit数据，即送完这一扫的数据。 MBI5043数据传输过程的时序图

MY9269数据传输过程的时序图

2.3.2.2 内部结构

从内部结构上看着两种送数据方式： MBI方式在数据接收端有一个16位位移寄存器，每接收到16位数据就能往内部缓存器送一次数据，在这一次送数据的过程中，只送一个通道的16bit数据； MY方式在接收端位移寄存器收到这颗IC的256bit数据后，随着一次latch锁存将数据送到内部缓存器。也就是在一次送数据的过程中，送了16个通道的16bit数据。 MBI5043的内部结构图 MY9269的内部结构图

2.4 其他特殊情况

我们在接收卡程序设计相关驱动IC的时序时送数据方式的选择会影响软件下发的走线信息，我们FPGA内部也需要根据不同的送数据方式做相应逻辑处理。 我们上述情况只是基于市面大多数的驱动类型做出的一个总结，当然我们在实际的开发过程中，支持的个别芯片可能在送数据方式的循环上有一些差异，例如灯饰驱动，常规驱动等，这些驱动的程序开发相较上述通用的规律代码设计会有一些改动。

2.4.1 灰度循环放最后

ICND1065为例，是以MY方式送数据，此类芯片先通道循环，再IC循环，再扫循环，最终灰度（bit）循环。

2.4.2 归零码灯饰驱动

SK9814为例，是以MY方式送数据。灯饰驱动常见的三通道芯片，每个通道分别控制RGB数据，可以看到灯饰芯片是先bit循环，再通道循环，再IC循环，最后结束这一扫数据的发送。

2.4.3 常规驱动

MBI5125为例，是以MY方式送数据，一次锁存送通道数*芯片级联个数bit的数据，对应的顺序是第一个IC的15_{0通道+第二个IC的15}0通道+……直到一扫的数据送完，常规芯片由OE控制显示，存在打散的操作，所以完整一扫的亮度显示需要多次数据锁存和OE的配合。

2.4.4 硅芯驱动

SCL8081A为例，几乎以MBI方式送数据，送所有IC的一个通道的16bit数据（或者18bit数据），之后送其他通道的数据，直到最后显示。

2.4.5 LS芯片

LS9929为例，是以MY方式送数据，最内层的BLK是一个芯片的控制的16像素点，电路层是IC顺序的循环。这两个层的循环可以类似于常规芯片的一个锁存，可以看作第一个IC的15~ 0通道+第二个IC的15~0通道+……直到一扫的数据送完。

2.5 串并行连接方式

并行驱动方式中，数据的多位（如8位、16位）同时从不同GPIO口输出。每个数据位占用独立的数据IO口，在同一个时钟周期内完成一个完整数据单位的传输； 串行（R1G1B1）模式下使用一个数据管脚给一串级联的IC送红绿蓝数据 串行（R16G16B16）模式下芯片与灯板的连接方式为连续16个通道都送同一种颜色

三、行驱动与列驱动协同工作流程

整屏显示的核心是行扫选通、列送灰度、分时复用、高频刷新的协同机制，完整工作流程如下： ●数据预加载：主控芯片将一帧完整画面的所有像素数据，串行传输至各级列驱动IC，完成数据移位、缓存与锁存，等待行选通信号。 ●单行选通：行驱动根据扫描时序，导通第一行LED回路，其余行全部关闭，仅当前行具备点亮条件。 ●像素点亮：列驱动根据预存像素数据，向当前行所有列输出对应恒流信号，需要点亮的像素输出设定电流，无需点亮的像素关闭输出，完成第一行画面显示。 ●逐行刷新：单行显示极短时间后，行驱动快速关闭当前行、导通下一行，列驱动同步刷新对应行的像素数据，重复上述点亮流程。 ●整帧成像：高速循环扫描所有行（单帧扫描时间毫秒级），依靠人眼视觉暂留效应，消除逐行扫描的闪烁感，形成全屏连续、稳定的动态画面。

四、总结

LED驱动模组的行驱动与列驱动各司其职、紧密耦合：行驱动负责“选位置”，通过高速逐行扫描确定当前可点亮的LED行通道，解决显示阵列的选通切换问题；列驱动负责“定亮度、定色彩”，通过恒流输出与PWM灰度调光，精准控制每一个像素的显示状态。只有理解清楚基本工作原理我们才能在实际的代码开发过程中游刃有余。从程序开发层面直接分为两大部分逻辑即可，其核心工作逻辑：先刷列数据、后开行选通、延时保持、关闭行、切换下一行，循环刷新整屏。

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