LED驱动芯片FZH364，应用开发相关数据技术手册

 1、概 述

        FZH364（深圳市方中禾科技）是一款8×8点阵恒流LED驱动芯片。可广泛应用于各种单色调光LED显示系统，或RGB 全彩LED显示系统。

        每颗LED都可以通过8bit数据控制输出有效时间占空比，从而对每个LED单独进行256级辉度调 节。

        芯片集成MCU接口，可以通过类IIC通信协议的两线串行接口受主控IC控制。

        FZH364集成LED消隐功能，可有效避免拖影等异常显示问题发生。

其主要特点如下：

        ● 典型工作电压4.5～5.5V 

        ● 8路共阴极LED点阵驱动

        ● 8路阳极恒流驱动，最大输出电流30mA 

        ● 支持最大8×8矩阵扫描，共64颗LED 

        ● 指令集兼容传统恒压型LED产品，方便程序快速移植，缩短方案开发周期

        ● 单点调节，每点支持256级辉度调节

        ● 整体调节，整个点阵同步的32级恒流调节

        ● 两线串行接口

        ● 内置RC振荡

        ● 内置上电复位电路

        ● 内置低电压复位电路

        ● 内置消隐电路

        ● 封装形式：SOP20/QFN20/SSOP20

2、功能框图及引脚说明

2.1、功能框图

2.2、引脚排列图

2.3、引脚说明

注：P：供电；I：输入；O：输出；F：浮空。

3、电特性

3.1、极限参数

除非另有规定，Tamb=25℃

3.2、推荐使用条件

3.3、电气特性

3.3.1、直流参数

（除非另有规定，Tamb=25℃，VDD=5V）

3.3.2、交流参数

（除非另有规定，Tamb=25℃，VDD=5V）

4、功能介绍

4.1、通信接口

FZH364 提供简化的 IIC 格式通信接口，其特点如下：

        ● SCLK、DIN 两线通信，端口内置 10KΩ 上拉电阻

        ● 与标准 IIC 接口相同的 start 和 stop 标志

        ● 无需从机地址

        ● 无需握手信号 ACK 位

        ● 8 个时钟一个周期，高位在前

注：开显示后，建议通信时 SCLK 的频率>100KHz,否则可能出现 RAM 中数据写入错误的现象。

4.1.1、Start 和 Stop 标志

        FZH364 在时钟信号高电平时检测 start 和 stop 标志。

4.1.2、单字节通信

        数据只能在时钟低电平时变化，否则会有错误的 start 和 stop 标志出现，单字节通信的波形如下 图所示。

数据在时钟上升沿时被锁存。

注：

        单字节通信中，上图所示标注时段，内部显示地址总线将被通信接口模块占用，此时将暂停显示。 因此如果主机在第 7 和第 8 个时钟时暂停通信，会导致显示暂时关闭。

4.1.3、多字节通信

        可以对 FZH364 进行多字节连续通信，即在一组 start 和 stop 标志之间连续传输多个字节，如下 图所示。

在多字节通信时，第一个字节为指令，第二个字节开始是 RAM 的数据。

第二个字节开始，数据会从地址 0x00 开始，依次存入 RAM 中。

注：

上图所示标注时段，不管是从“指令>RAM 数据”或“RAM 数据>RAM 数据”，从一组通信数 据的第 7 个时钟开始，到下一组通信数据的第 1 个时钟上升沿期间，内部显示地址总线将被通信接口 模块占用，此时将暂停显示。因此如果主机在第 7 和第 8 个时钟时暂停通信，会导致显示暂时关闭。

4.2、指令系统

4.2.1、指令集

        FZH364 提供 5 条指令，用于设置显示相关功能。指令集如下：

4.2.2、恒流设置

VGD：

        复位值：0 

        设置电流小于 10mA 时，建议设置为 1，可以提高电流精度。

        设置电流大于 10mA 时，建议设置为 0，可以适应各种 LED 在较大电流条件下的饱和压降。

CURRENT[4:0]：

        复位值：00000 

        设置 SEG 输出恒流的大小，电流计算公式

                ISEG=6.75mA+CURRENT×0.745mA

        最小设置 00000，输出瞬间电流 6.75mA 

        最大设置 11111，输出瞬间电流 29.85mA

        输出平均电流需要配合 G_N 位、G_DT 位和 RAM 中数据进行计算，参考章节“4.5、输出平均电 流计算”。

4.2.3、点阵设置

G_N[2:0]：

        复位值：000 

                选择 GRID 有效数量：

ADINC：

        复位值：0 

        设置 0，对 RAM 进行写操作时，RAM 地址会在写完一个字节后自加，自加范围受到 G_N 位控 制。自加到最后一个地址后，会返回 0x00 地址，然后继续自加。

        设置 1，对 RAM 进行写操作时，RAM 地址不会变化。此时 RAM 地址受到指令编号 5 的

RAM_ADDR 位控制，且操作范围不受 G_N 位限制。始终可以操作整片 RAM 空间。

T_E：

        复位值：0 

        设置 0，正常工作

        设置 1，进入测试状态，该状态下显示异常。

T_S：

        复位值：0 

        测试状态下的功能控制位，T_E 设置 0 时，该 T_S 位的值不影响正常工作。

4.2.4、显示设置

FRAME[1:0] 

        复位值：00

        控制 GRID 扫描时间

DIS：

        复位值：0 

        SEG 使能控制位

        设置 1 后，SEG 可以正常显示（*使能显示过程参照“4.4、工作控制流程”章节）

G_O：

        复位值：0 

        SEG 端口消隐功能开关控制。

        设置 1，开启 SEG 端口的消隐功能

G_DT[1:0]：

        复位值：00 

        GRID 扫描间隔时间控制

在扫描间隔时间内，电路自动执行 GRID 端口的消隐操作。

4.2.5、RAM 地址设置

RAM_AD6、RAM_ADDR[5:0]

        复位值：000 0000 

        ADINC=1 时，该 RAM_ADDR 位用于设置 RAM 的操作地址。

        ADINC=0 时，可以通信设置该 RAM_ADDR 位，但设置的值不起任何作用。

4.3、RAM 

        FZH364 电路内置 64×8bit 的 RAM，用于存储显示数据。

        RAM 共有 64 个有效地址，每个地址 8bit 数据。每个地址的数据用于控制一个 LED 的输出占空 比。以一个 GRID 有效低电平的总时间为基准，RAM 中设置数据 0x00 时，对应 LED 的点亮时间占 空比为 0/257；RAM 中设置数据 0xFF 时，对应 LED 的点亮时间占空比为 255/257。

        RAM 地址与 LED 点阵对应关系：

注：GnSn 代表阴极连接 GRIDn，阳极连接 SEGn 的 LED 

        地址范围 0x20～0x2F 的 RAM 存储空间实际存在，地址自加也会经过这些地址，但由于没有对 应的 SEG 驱动端口，因此在该范围内写入数据不会影响到电路的功能。

        RAM 中数据与 LED 点亮时间占空比对应关系：        

        若 ADINC 位设置为 0，在对 RAM 进行写操作时，每次写操作 RAM 地址必定会从 0x00 开始， 每写完一个地址，RAM 的地址会自动加 1。

        RAM 地址自加的范围会随 G_N[2:0]设置的不同而发生变化，根据 G_N[2:0]不同，FZH364 会跳 过不使用的 RAM 地址。

        若 G_N[2:0]=111，则地址自加的范围为 0x00～0x4F，当写完地址 0x4F 后，地址会重新返回 0x00。

        若 G_N[2:0]=110，则地址自加的范围会自动跳过与 GRID8 相关的地址，即地址从 0x00 自加到 0x06，后跟地址 0x08～0x0E，再后跟地址 0x10～0x16 等。

        该特性使得设置任意大小的点阵时，可以连续刷新整个点阵的图形数据，而不需要插入额外的数 据。

        若 ADINC 位设置为 1，在对RAM 进行写操作时，RAM 的地址由RAM_AD6RAM_ADDR[5:0] 位控制。此时 RAM 地址不会受到 G_N[2:0]位设置值的限制。整片 RAM 的所有地址都是可以随时访 问的。

        由于 FZH364 有 256 级的 PWM 调整能力，使用有 gamma 矫正效果的方式来控制 PWM 占空比变 化，可以手动实现类似呼吸灯的控制效果。这样虽然会减少 PWM 对亮度的调整级数（小于 256 级），但 会使得人眼感觉到的 LED 的亮度以更加线性的方式变化。

        GAMMA 矫正技术，或称 GAMMA 压缩技术、GAMMA 编码技术，用于对线性变化的光源编码 以适应人眼感受到的光源非线性变化其亮度的特征。由于 FZH364 具有逐点调节 PWM 的功能，因此 可以在设置每个 LED 的亮度时使用 GAMMA 矫正的方式，使得亮度符合人眼的光感曲线。

        选取高阶数的 GAMMA 矫正编码方式可以改善呼吸灯效果下的亮度变化连续性。这对一个拥有 较长的呼吸周期的呼吸灯显示效果时十分有用的。推荐的配置方法会受到呼吸周期（T）的影响，当 T=1s 时，建议使用 32 阶的 GAMMA 矫正表。当 T=2s 时，建议使用 64 阶的 GAMMA 矫正表。使用 者在决定最终的 GAMMA 矫正方式时，不仅要考虑 LED 本身的性能，还要考虑最终产品的显示效果。

        一个呼吸周期指完成一次从亮度最暗到最亮（或相反）的变化过程所使用的时间。

4.4、工作控制流程

        为防止上电过程中 LED 点阵出现乱显现象，FZH364 设计有一定的预防机制，该机制要求控制 流程中初始化显示图形时必须写满整个 RAM 空间的 80 个地址。

4.5、输出平均电流

假设：

CURRENT[4:0]设置的瞬间电流为 IMAX 

G_N[2:0]设置的有效 GRID 数为 n 

G_DT[1:0]设置的扫描间隔时间 a/257×G_ST 

RAM 中对一颗 LED 的点亮时间占空比设置为 b/257×G_ST 

则对应 LED 上的平均电流为 Iaverage=IMAX×b / (n×(257+a)) 

例：

CURRENT[4:0]=11111，即 IMAX=30mA 

G_N[2:0]=111，即 n=8 

G_DT[1:0]=00，即 a=9 

RAM 中数据 0xFF，即 b=255 

则 Iaverage=30mA×255/(8×(257+9))=3.595mA

5、典型应用线路与说明

6、封装尺寸与外形图

6.1、SOP20 外形图与封装尺寸

6.2、SSOP20 外形图与封装尺寸

审核编辑 黄宇