使用查找表对led进行伽玛校正的正确使用办法

来源：analog 发布时间：2023-08-09

摘要： 伽玛校正用于校正亮度和亮度之间的非线性关系。本应用笔记介绍了为MAXQ2000微控制器(µC)编写的汇编程序，该程序使用固定频率PWM信号的伽马校正来线性增加和减少LED的亮度。PWM占空比，存储在查找表(LUT)位于实用程序ROM存储器，伽马校正产生线性亮度变化。该软件使用免费的MAX-IDE开发工具编译，并在MAXQ2000评估套件上运行。

当LED发光时，伽马校正用于解释亮度和亮度之间的幂律关系。亮度和亮度虽然经常互换使用，但并不是同义词。

亮度:单位面积上投射出来的光，单位为cd/m²(坎德拉/m²)。

亮度:人眼所感知到的亮度。

幂律关系可以近似为:

在这个讨论中，γ等于2.5。

控制LED亮度

附录A是一个组装程序，线性地增加和减少LED的亮度。强度值已经过伽玛校正，以近似于亮度的线性变化。

LED采用PWM控制。定时器0在P0.0上产生PWM信号(在MAX2000评估套件上U11的LED3上可见)，并设置为16位重新加载/比较定时器模式。在这种模式下，Timer 0产生两个irq (interrupt request):一个是定时器溢出时，另一个是定时器等于T2C0中的比较值时。图1说明了这个过程是如何产生PWM信号的。注意，溢出IRQ控制PWM周期，而比较IRQ控制PWM占空比。

图1所示使用定时器0产生PWM信号

定时器1用于改变定时器0的PWM占空比，因此，改变LED的强度。每隔50毫秒，Timer 1生成一个溢出IRQ，从查找表(LUT)中加载一个新值到T2C0寄存器。

使用公式2计算伽马校正PWM占空比，其中:

T2C0 (γ) =计时器0的伽马校正比较值
T2C0 =计时器0的非伽玛校正比较值
γ=伽马校正因子(即2.5)
count是定时器0上重新加载之间的定时器步数(即10000h-0C000h = 04000h)
offset是Timer 0的重新加载值(例如，0C000h)

例如，Timer 0重新加载值为0C000h时，每次重新加载之间会发生04000h定时器步骤。假设使用32个PWM占空比来增加LED的强度，并基于LUT，则定时器0 (T2C0)的非伽马校正比较值为:

0 0 fa00h0fc00h0fe00h c000h0c200h0c400h……

每个值的差值为0200h，或04000h除以32。使用公式2对上述值进行伽玛校正，得到T2C0的值如下(图2):

0 0 f209h0f676h0fb1dh c000h0c002h0c010h……

附录A中的源代码稍微调整了这些值以消除计时器问题。例如，定时器0在发生IRQ时不会停止。因此，必须小心确保重新加载值不接近比较值(即T2C0 - T2R0 >某个最小正值)。

图2 修正了T2C0

使用查找表(LUTs)

前面提到的PWM占空比值存储在MAXQ2000微控制器程序存储器中的LUT中。虽然将程序内存用于常量和lut可以释放数据内存，但它确实需要更长的访问时间。

Utility ROM功能;moveDP1，用于从程序内存中检索数据(参见MAXQ系列用户指南:MAXQ2000补充)。请注意，由于Utility ROM的未来版本可能不在MAXQ2000的ROM中的同一位置，因此用户应该从存储在地址0800Dh的Utility ROM函数表中加载每个函数的地址。幸运的是，这可以在程序初始化期间完成，并且可以保存函数地址以供稍后在程序中使用。

在附录A中的源代码加载moveDP1实用程序将ROM函数放入A[4]寄存器，并使用这个保存的地址来调用该函数。