聊聊身邊的嵌入式，靓麗的LED廣告屏

全彩LED顯示屏

不清楚你的記憶中是否還記得這種用多個顯示器拼接起來的大屏幕。雖然整體看起來是一個比較大的畫面，但中間的拼接線卻讓人感覺特别的不舒服。

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可是你此時是不是越來越多的看到下面這種新型的大屏幕，很神奇的是中間讨厭的分割線消失了，而且色彩十分亮麗。對，這種就是LED顯示屏。不知你還記不記得2008年的奧運會開幕式上的巨幅畫軸，同樣采用的也是LED顯示屏，更是把人帶入如夢似幻的美妙境界，給人留下難以磨滅的記憶。

早期的大型拼接屏一般都是采用DLP或LCD屏幕，它們由于技術原理和工藝的限制，單個屏尺寸都沒有辦法做的特别大，而LED顯示屏，顯示原理跟它們完全不一樣，能夠做出尺寸超大的屏幕，而且色彩更炫，畫面更逼真，即便在陽光下畫質也很清晰，不管是戶外還是室内，都得到了越來越多的應用。

下面我們來看一下LED大屏是怎麼樣工作的吧。最後我們會介紹一些主要的大屏，控制器，以及芯片廠家，還有最新的行業動向。

2. LED顯示屏是如何工作的

隻管從遠處看LED大屏幕是一個整體，其實它還是由一個一個獨立的顯示模組拼接而成，隻不過模組和模組是緊緊挨在一起的，模組上的LED燈珠之間的間距,是大屏的一個重要指标。假如說間距6mm，就是P6；間距一.0mm，就是P一.0。大間距的顯示屏一般用在戶外，觀看距離比較遠，小間距屏一般用在室内，假如指揮大廳等，在很近的距離上依然看起來很清晰。

LED大屏控制系統主要由發送卡(Controller)和接管卡(Receiver)組成。發送卡的作用是把要顯示的畫面，依照大屏幕顯示模組的排列順序進行切割，打包編碼，并通過千兆以太網發送至各個模組的接管卡。接管卡把自己負責的畫面接管下來後，再把這些數據發送至驅動芯片，驅動芯片用這些數據控制一個個的LED燈珠的亮度。這原理看起來似乎挺簡略的，就是搬運一下數據罷了。但現實中做起來就會發現還是有不少難點。

拿發送卡來說，它通過HDMI或DVI接管視頻數據。我們計算一下比較典型的1920 x 1280分辨率的畫面，一個像素點須要3個LED (R,G,B)燈珠來顯示，每個燈珠用一個字節來表示它的亮度，那麼一幀畫面會有1920*1080*3*8=49766400bits 的數據，再考慮視頻一般每秒60幀，那麼每秒會産生1920*1080*3*8*60=2.99G bits的數據。這麼大的數據量，而且實時性還要高，想想一般的MCU，CPU，DSP等肯定是沒戲了。為了應付這麼大的數據量，一般都采用速度高，而且并行處理才能超強的FPGA作為處理的核心，它接管視頻數據後先緩存到乒乓存儲器，切割畫面并打包發送。

發送卡分為同步卡和異步卡。同步卡就是通過HDMI/DVI從外部獲取視頻數據，并同步顯示到LED大屏上，也就是PC屏幕上顯示什麼，那麼同時在LED大屏上也播放什麼。而異步卡會把視頻播放器集成在一起，視頻源預先存儲在卡内，或者通過網絡遠程下載到卡裡，工作時不須要外部的視頻源。發送卡一般通過USB等通訊口獲取配置信息，并上報工作狀态。

接管卡依照自己在屏幕中所處的位置，從以太網數據流中截取相應的數據，其次通過串行的時鐘和數據線把數據推送進相應區域的驅動芯片，驅動芯片的引腳輸出PWM來控制LED燈珠的亮度。一個引腳控制一顆LED沒疑是最理想的，但這樣須要的驅動芯片會非常多，所以一般都采用掃描的控制方式。驅動芯片的一個引腳控制一列LED，其次每一行分時導通（行掃描）。

3. LED行業信息

目前LED大屏行業分工挺細。一般做燈闆的專做燈闆，做控制器的專做控制器，還有企業專門負責系統集成，安裝維護。當然也有一些大企業自己幾塊兒都做的。

出産LED大屏的企業很多，規模比較大的有六家上市企業：利亞德、洲明科技、艾比森、雷曼光電、奧拓電子及聯建光電。出産控制系統的有西安諾瓦星雲科技，靈星雨，卡萊特等。諾瓦的控制器占據了非常大的市場份額。

LED驅動芯片：德州儀器(TI)，台灣聚積(Macro Block)，集創北方(Chiponeic)。

FPGA主要廠家：Altera(已被Intel收購)，Xilinx，安陸科技(Anlogic)。

千兆網口芯片：瑞昱(Realtek)，博通(Broadcom)。

LED燈：日亞，歐司朗，Lumiled，首爾半導體，億光，國星光電，木林森。

當前LED顯示屏行業越來越往小間距，高分辨率的方向開展。利亞德在２０２０年３月與台灣晶元光電股份有限公司合資成立的利晶微電子（沒錫）有限公司, 建成了全球首家Micro LED量産基地。三安光電，瑞豐光電，京東方等公司也都在積極布局。最近在中國光學光電子行業協會的主導下也通過了一些規範，如《室内小間距/Mini LED顯示屏規範》，《室内COB小/微小間距LED顯示屏技術規範》，《室内LED一體機技術規範》等。十年前LED行業的小間距電視革命大規模取代了DLP和LCD拼接牆，那麼十年後的今天Micro LED又将帶來什麼翻天覆地的變化呢？讓我們師母已呆。

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