使用查找表對LED執(zhí)行伽瑪校正

伽瑪校正用于校正亮度和亮度之間的非線性關(guān)系。本應(yīng)用筆記給出了為MAXQ2000微控制器（μC）編寫的匯編程序，該程序使用伽馬校正和固定頻率PWM信號線性增加和減少LED的亮度。存儲在實(shí)用ROM存儲器中的查找表（LUT）中的PWM占空比經(jīng)過伽馬校正以產(chǎn)生線性亮度變化。該軟件使用免費(fèi)的MAX-IDE開發(fā)工具進(jìn)行編譯，運(yùn)行在MAXQ2000評估板上。

背景

當(dāng)LED發(fā)光時，伽馬校正用于解釋亮度和亮度之間的冪律關(guān)系。雖然經(jīng)常互換使用，但亮度和亮度不是同義詞。

亮度：發(fā)射光，每單位面積投影，單位為cd/m2（坎德拉/米2）。

亮度：人眼賦予的感知亮度。

冪律關(guān)系可以近似為：

在此討論中，γ等于 2.5。

控制發(fā)光二極管強(qiáng)度

附錄 A 是一個裝配程序，它線性地增加和降低 LED 的亮度。強(qiáng)度值已經(jīng)過伽馬校正，以近似亮度的線性變化。

LED 使用 PWM 進(jìn)行控制。定時器0在P0.0上產(chǎn)生PWM信號（在MAX3評估板上U11的LED2000上可見），并設(shè)置為16位重載/比較定時器模式。在此模式下，計時器 0 生成兩個中斷請求 （IRQ）：一個在計時器溢出時，另一個在計時器等于 T2C0 中的比較值時。圖1說明了此過程如何產(chǎn)生PWM信號。請注意，溢出 IRQ 控制 PWM 周期，而比較 IRQ 控制 PWM 占空比。

圖1.使用定時器 0 生成 PWM 信號。

定時器1用于改變定時器0的PWM占空比，從而改變LED的強(qiáng)度。每 50 毫秒，計時器 1 生成一個溢出 IRQ，將查找表 （LUT） 中的新值加載到 T2C0 寄存器中。

使用公式2計算伽馬校正PWM占空比，其中：

T2C0γ = 計時器 0 的伽瑪校正比較值

T2C0 = 計時器 0 的非伽馬校正比較值

γ = 伽馬校正因子（即 2.5）

count 是定時器0上重新加載之間的定時器步數(shù)（即，10000h-0C000h = 04000h）

偏移量是計時器 0 重新加載值（即 0C000h）

例如，當(dāng)計時器 0 重新加載值為 0C000h 時，每次重新加載之間都會發(fā)生 04000h 計時器步驟。假設(shè)使用 32 個 PWM 占空比來增加 LED 的強(qiáng)度，并且基于 LUT，定時器 0 （T2C0） 的非伽馬校正比較值為：

0C000h 0C200h 0C400h ... 0FA00h 0FC00h 0FE00h

每個值之間的差值為 0200h，即 04000h 除以 32。使用公式 2 對上述值進(jìn)行伽馬校正，得出以下 T2C0 值（圖 2）：

0C000h 0C002h 0C010h ... 0F209h 0F676h 0FB1Dh

附錄 A 中的源代碼略微調(diào)整了這些值，以消除計時器問題。例如，計時器 0 在發(fā)生 IRQ 時不會停止。因此，必須注意確保重載值不接近比較值（即，T2C0 - T2R0 >某個最小正值）。

圖2.伽瑪校正了 T2C0。

使用查找表 （LUT）

前面提到的PWM占空比值存儲在MAXQ2000微控制器程序存儲器的LUT中。雖然將程序存儲器用于常量和LUT可以釋放數(shù)據(jù)存儲器，但它確實(shí)需要更長的訪問時間。

實(shí)用程序ROM功能moveDP1用于從程序存儲器中檢索數(shù)據(jù)。注意，由于實(shí)用程序ROM的未來版本可能不在MAXQ2000的ROM中的同一位置，用戶應(yīng)從存儲在地址0800Dh的實(shí)用程序ROM功能表中加載每個功能的地址。幸運(yùn)的是，這可以在程序初始化期間完成，并且可以保存函數(shù)地址以供以后在程序中使用。

附錄 A 中的源代碼將 moveDP1 實(shí)用程序 ROM 函數(shù)的地址加載到 A[4] 寄存器中，并使用此保存的地址調(diào)用該函數(shù)。

結(jié)論

使用 LUT 保存預(yù)先計算的計算結(jié)果可以顯著提高固件執(zhí)行速度。如果LUT保存在程序存儲器中，MAXQ2000實(shí)用程序ROM功能可快速訪問數(shù)據(jù)。為了進(jìn)一步提高固件執(zhí)行速度，MAXQ2000可以在程序初始化時將LUT數(shù)據(jù)從程序存儲器加載到SRAM中。

審核編輯：郭婷