如何對LED顯示屏進行二次接口開發(fā)

引言

在LED 顯示屏工程應用中，有單塊顯示屏項目，但更多的是多塊顯示屏項目。對于單塊顯示屏，直接使用廠商配置的控制軟件就滿足要求了；但對于多塊顯示屏，尤其是系統(tǒng)集成項目，廠商配置的控制軟件就很難滿足要求。這是因為，首先，廠商配置的控制軟件一般只實現(xiàn)通用的功能，對個性化的功能很難滿足要求，例如集成項目需要與后臺數(shù)據(jù)庫進行連接，實現(xiàn)實時信息發(fā)布，一般控制軟件很難提供此項功能；其次，對于集成項目而言，顯示屏信息發(fā)布僅是其中一個組成部分，需要統(tǒng)一的控制和界面風格；再次，在一個大的集成項目中，可能有多家廠商中標，或工程實現(xiàn)多年后更換或添加其它廠商的產(chǎn)品，而不同廠商的實現(xiàn)技術可能有所差異。

因此，為了滿足LED顯示屏在工程中的應用，廠商一般都要提供二次開發(fā)接口，供系統(tǒng)集成商進行二次開發(fā)，完成系統(tǒng)集成。經(jīng)過市場調研，現(xiàn)在LED顯示屏二次開發(fā)接口良莠不齊，沒有統(tǒng)一的標準，有的太簡單，很難滿足工程應用，而有的又太復雜，造成系統(tǒng)集成周期長、代價大。因此，經(jīng)過研究，本文提出一種新的LED二次開發(fā)接口的設計方法，讓用戶簡單、快速地實現(xiàn)系統(tǒng)集成，同時減少二次開發(fā)時間和代價。

1 主要功能需求分析和模型構建

在工程應用中，LED顯示屏主要用來發(fā)布信息，尤其是根據(jù)后臺數(shù)據(jù)庫的變化，實時更新信息。

典型的應用是火車站，實時更新車次、軟/ 硬座票、臥鋪票、發(fā)車時間等票務信息，以及到站車次、晚點車次等到站信息，除此之外，還有臨時通知、車次變更、廣告、候車室位置等等。

在火車站綜合信息管理系統(tǒng)中，相對于整個系統(tǒng)而言，LED顯示屏信息發(fā)布只是其中一部分，但LED 顯示屏種類、通信類型、分布位置卻可能很復雜，如圖1 所示。按照顯示屏的大小、掛放的位置、顯示的內容和作用，可以將顯示屏分為總引導信息屏、候車信息屏、分區(qū)屏、檢票屏、通道顯示屏、站臺屏和出站口信息屏等。在通信方面，根據(jù)硬件條件、位置等，一般使用串口、網(wǎng)絡等。串口又分為RS485 和RS232，其中一個RS485 連接多個顯示屏，一個RS232 連接一個顯示屏；網(wǎng)絡又分有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡和GPRS 等。

圖1 LED顯示屏典型系統(tǒng)集成圖

經(jīng)過綜合分析，系統(tǒng)涉及顯示屏的功能有：

（1）發(fā)布信息、更新信息、廣告和導向信息；（2）控制顯示屏，如重啟、定時開關屏，設置參數(shù)等；（3）監(jiān)控顯示屏，顯示連接狀態(tài)、更新時間等。

其工作過程是：

（1）連接顯示屏；（2）發(fā)布信息、下載節(jié)目到顯示屏顯示；（3）控制和監(jiān)控顯示屏；（4）結束操作后斷開連接。

其實，系統(tǒng)調用顯示屏功能并不復雜，主要難點在于：

（1）如何實現(xiàn)多種硬件連接方式統(tǒng)一，包括串口、網(wǎng)絡；（2）如何組織多種信息顯示對象，包括文字、圖片、動畫、時鐘等；（3）如何根據(jù)LED 顯示屏的控制要求，提供基本的控制命令，適應多種系統(tǒng)集成方式，包括C/S、B/S 以及分布式、分層控制等。

為了解決這些難點，并達到通用、簡單、容易集成的目的，經(jīng)過研究，本文構建的LED 二次開發(fā)接口的模型如圖2 所示，主要功能和流程如下：

（1）調用通信控制接口，根據(jù)不同的通信方式分別創(chuàng)建其通信通道，完成LED 顯示屏連接；（2）調用節(jié)目制作接口，創(chuàng)建節(jié)目、添加節(jié)目對象，生成節(jié)目數(shù)據(jù)，然后使用命令接口發(fā)送節(jié)目到顯示屏，完成信息發(fā)布；（3）調用命令接口，進行顯示屏重啟、開/ 關屏、設置亮度、更新時間、讀取顯示屏時間等操作，完成顯示屏的控制、監(jiān)控工作；（4）退出系統(tǒng)時，關閉通信通道，釋放資源，結束二次開發(fā)接口的調用操作。

2 關鍵功能的設計和實現(xiàn)

2.1 通信協(xié)議設計

LED 顯示屏二次開發(fā)接口設計的首要工作是定義控制端與LED 顯示屏之間的通信協(xié)議。為了實現(xiàn)簡便并對用戶透明，這里所有通信方式皆采用同一協(xié)議，每一個命令都成對出現(xiàn)，對應命令和返回命令，如表1 和表2 所示。

表1 命令格式

表2 返回命令格式

各參數(shù)說明：

（1）命令類型：標注命令類型ID，如通信握手命令、文件傳輸以及其它控制指令等；

（2）命令號：如果某一類型命令有多個，不同的命令號表示該類不同的命令；

（3）目標ID：指顯示屏ID，默認值為0x01;

（4）源ID：指控制端ID，默認為0x00;

（5）長度：指具體命令實際數(shù)據(jù)長度；

（6）數(shù)據(jù)：具體命令的數(shù)據(jù)或返回結果；

（7）校驗和：除校驗和外所有該協(xié)議數(shù)據(jù)的校驗和數(shù)據(jù)，一般使用算術和即可。

命令傳輸邏輯如下：

（1）發(fā)送方在發(fā)送具體的命令之前，先發(fā)送一個通信握手命令：

控制源端- - - - - - - - - - 發(fā)送通信握手命令- - - - - - - - - - 》 顯示屏控制源端《- - - - - - - - - - 返回通信握手命令- - - - - - - - - - 顯示屏

控制源端收到結果正確，則表示顯示屏已經(jīng)做好接收數(shù)據(jù)準備，可以開始發(fā)送具體命令。如果收不到顯示屏的任何返回，需要檢查物理鏈路是否正常，串口的波特率設置是否正常等。

（2） 發(fā)送方把具體命令數(shù)據(jù)按前面的格式進行打包發(fā)送到顯示屏，顯示屏在收到數(shù)據(jù)包后會對數(shù)據(jù)進行校驗檢查。如果校驗失敗，則請求重發(fā)。

（3）發(fā)送方的命令成功發(fā)送到顯示屏后，顯示屏按協(xié)議包格式把控制卡執(zhí)行的結果反饋到發(fā)送方。如果校驗失敗，請求顯示屏重發(fā)執(zhí)行結果數(shù)據(jù)；否則發(fā)送結束結果給顯示屏，結束命令過程。

（4） 如果（2）中指令是文件傳輸指令，則重復（2）、（3），直到文件傳輸結束。

在通信過程中，發(fā)送方要強制結束發(fā)送過程，可以發(fā)送通信握手命令或強制中止通信進行強制終止。

2.2 通信通道接口

在對LED 顯示屏進行通信之前，必須先建立通信通道，而退出系統(tǒng)時，則釋放通信通道資源。通信通道接口包括：

（1）打開通信通道

函數(shù)格式：DWORD COMM_Open （constPDeviceParam pDevParam， DWORD dwNotify，DWORD dwWindws ， DWORD dwMsg）；

參數(shù)說明：

① pDevParam：表示指定設備的參數(shù)，例如串口的波特率、串口號，以及網(wǎng)絡本地IP 地址、端口號等參數(shù)；② dwNotify：表示當LED 顯示屏有返回值時是否通知，0 代表不通知，1 表示通知；③ dwWindws ：表示消息通知的窗體句柄；④ dwMsg：用戶定義的消息號。

返回值：

① 0：表示創(chuàng)建失?。虎?其它值：表示設備通道值。

功能描述：

該函數(shù)用來建立一個通信通道，函數(shù)運行一次即建立一個通道，建立成功就返回一個DWORD值，代表一個設備的句柄，用于區(qū)分不同的通道。該值供其它接口函數(shù)使用，以便對不同的顯示屏進行控制。

物理上支持串口通道、網(wǎng)絡通道，對于串口，設置串口號、波特率、接收/ 發(fā)送緩沖區(qū)，然后打開串口；對于網(wǎng)絡，設置本地IP、端口號、接收/ 發(fā)送緩沖區(qū)，然后打開網(wǎng)口。這里需要特別強調的是，網(wǎng)絡采用UDP 方式，這主要是為了：

① 在協(xié)議實現(xiàn)上與串口統(tǒng)一；② 只需一次創(chuàng)建；③ 提高網(wǎng)絡通信握手連接。

因篇幅原因，以下函數(shù)將只列出函數(shù)格式和功能說明。

（2）關閉通信通道

函數(shù)格式：DWORD COMM_Close （DWORDdwDev/* 通信設備通道*/）；

該函數(shù)關閉已打開的通信通道（dwDev），釋放通信通道資源，一般在退出系統(tǒng)前使用。

（3）強制中止通信

函數(shù)格式：DWORD COMM_Break （DWORDdwDev）；

該函數(shù)中止當前通信通道（dwDev）的通信。

（4）通信握手

函數(shù)格式：DWORD COMM_Link （DWORD dwDev/* 通信設備通道*/，

BYte byDstNo/* 目標顯示屏ID*/，

char *chHost/* 網(wǎng)絡地址，串口時無效*/，

WORD wPort/* 網(wǎng)絡端口號，串口時無效*/

）；

該函數(shù)查詢顯示屏是否能夠通信，可在通信之前或監(jiān)控LED 顯示屏時使用。

2.3 節(jié)目接口

LED 顯示屏顯示的信息其實是一個個的節(jié)目文件，一般先在上位機控制系統(tǒng)中生成，然后發(fā)送到顯示屏上顯示。在設計節(jié)目接口時，可能因節(jié)目結構不同，細節(jié)上有些差別，本文根據(jù)如圖3 所示的樹形節(jié)目結構設計一種節(jié)目接口。

（1）節(jié)目初始化。

函數(shù)格式：

DWORD Program_Init （DWORD dwProgramType/* 節(jié)目類型*/，

DWORD dwScreenType/* 顯示屏類型*/，

DWORD dwWidth/* 節(jié)目寬度*/，

DWORD dwHeight/* 節(jié)目高度*/

）；

該函數(shù)用于在計算機內存開辟一塊內存空間，或釋放上一次節(jié)目占用的資源，為節(jié)目生成做準備。

（2）添加區(qū)域

函數(shù)格式：

DWORD Program_AddArea （DWORD dwAreaType/* 區(qū)域類型*/，

LPRECT rect/* 顯示區(qū)域*/，

DWORD &dwAreaNO/* 區(qū)域號*/

）；

在顯示屏頁面上，根據(jù)節(jié)目的要求，需要劃分不同的區(qū)域，設置其起點和寬高?？墒褂迷摵瘮?shù)在當前顯示頁面上創(chuàng)建一個個的區(qū)域，以放置具體的顯示對象，例如內碼文字、時鐘等。

（3）添加各種對象。

在頁面的區(qū)域上，可添加單行文字、多行文字、內碼文字、圖片、視頻動畫、WORD 文檔、Flash 動畫、表格、數(shù)字時鐘、模擬時鐘、倒計時等各種顯示對象，在實現(xiàn)時，每一種對象對應一個函數(shù)。這里列出常用的添加圖片的函數(shù)：

函數(shù)格式：

DWORD Program_AddPicture（DWORD dwAreaNO/* 區(qū)域號*/，

HDC dc/* 圖形dc*/，

DWORD dwWidth/* 圖片寬*/，

DWORD dwHeight/* 圖片高*/，

LPRECT rect/* 顯示區(qū)域*/，

DWORD dwAction/* 特效號*/，

DWORD dwExitAction/* 退出特效號*/，

DWORD dwSpeed/* 顯示速度*/，

DWORD dwTimecount/* 顯示時間*/，

DWORD dwTransparent/* 透明與否*/）；

該函數(shù)在指定區(qū)域上添加一個圖片，顯示內容來自于dc.

（4）節(jié)目數(shù)據(jù)生成。

函數(shù)格式：DWORD Program_MakeData（）。

該函數(shù)生成節(jié)目數(shù)據(jù)， 以便使用LEDControl_SendToScreen 函數(shù)發(fā)送到不同的顯示屏。

2.4 命令接口

命令接口主要為控制、監(jiān)控和發(fā)送節(jié)目數(shù)據(jù)而設計，例如，火車站或街頭的廣告屏，在夜間人少時，廣告效果不明顯，同時也為了省電，可在指定夜間時間點關閉顯示屏，然后到早晨指定時間點自動打開顯示屏。經(jīng)過總結，命令接口的命令包括：

（1）重啟命令。

函數(shù)格式：DWORD LEDControl_Reboot（DWORD dwDev， BYTE byDstNo， char *chHost，WORD wPort）；

該函數(shù)用來重啟指定的LED 顯示屏。

（2）電源控制。

函數(shù)格式：DWORD LEDControl_SetPower（DWORD dwDev， BYTE byDstNo， char chHost，WORD wPort， DWORD dwPower/* 開或關標識*/）；

該函數(shù)打開或關閉顯示屏。

（3）顯示屏亮度調節(jié)。

函數(shù)格式：DWORD LEDControl_SetBrightness（DWORD dwDev， BYTE byDstNo， char *chHost，WORD wPort， BYTE byBrightness/* 亮度*/）；

該函數(shù)用于調節(jié)顯示屏亮度。

（4）校時。

函數(shù)格式：DWORD LEDControl_AdjustTime（DWORD dwDev， BYTE byDstNo， char *chHost，WORD wPort）；

該函數(shù)用于計算機時鐘校正顯示屏時鐘。

（5）節(jié)目發(fā)送接口。

函數(shù)格式：DWORD LEDControl_SendToScreen（DWORD dwDev， BYTE byDstNo， char *chHost，WORD wPort）；

該函數(shù)將Program_MakeData 生成的節(jié)目數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏，最后返回狀態(tài)值，表示成功、失敗及其它狀態(tài)，用戶根據(jù)狀態(tài)再進行相應的處理。

（6）局部更新節(jié)目接口。

函數(shù)格式：DWORDLEDControl_UpdateCodeText （DWORD dwDev，BYTE byDstNo， char *chHost， WORD wPort，char *chCodeText/* 字符串緩沖區(qū)*/， int iLen/*字符串長度*/）；

該函數(shù)用來更新顯示屏局部內容。對于一些信息發(fā)布，一般只需要更新局部的內容，例如車站大廳信息發(fā)布，顯示屏劃分很多的區(qū)域，有數(shù)字時鐘、模擬時鐘、圖片、動畫和文字等不同的區(qū)域，一般往往只更新文字部分內容，即可達到信息發(fā)布的目的，同時不用生成節(jié)目，節(jié)省了時間和提高了效率。

3 二次開發(fā)接口的應用

二次開發(fā)接口一般都是以動態(tài)鏈接庫的形式提供給用戶，并提供主流開發(fā)語言的接口和例程，例如VC、C#、DELphi 和VB 等。一般的調用流程是：

（1）載入動態(tài)鏈接庫；（2）建立通信通道；（3）進行顯示屏控制、監(jiān)控操作；（4）進行節(jié)目制做、發(fā)送和更新；（5）關閉通信通道；（6）釋放動態(tài)鏈接庫，完成二次開發(fā)接口的調用。

4 結論

本文針對LED 顯示屏工程應用中對二次開發(fā)接口的需求，提出了一種LED顯示屏二次開發(fā)接口的方法，將二次開發(fā)接口總結為通信通道、節(jié)目和命令三種接口，并在網(wǎng)絡先鋒控制卡系列產(chǎn)品中應用。實踐證明，該方法可讓用戶在系統(tǒng)集成中，簡單、快速地實現(xiàn)其二次開發(fā)功能，同時降低系統(tǒng)集成的周期和代價。
責任編輯；zl