2024年1月20日发(作者：)
LED电子显示屏二次开发接口的设计方案介绍158--1739-6891-- LED电子显示屏 六大关键技术详细解析。
在LED显示屏电子工程应用中，有单块显示屏项目，但更多的是多块显示屏项目。对于单块显示屏，直接使用厂商配置的控制软件就满足要求了；但对于多块显示屏，尤其是系统集成项目，厂商配置的控制软件就很难满足要求。这是因为，首先，厂商配置的控制软件一
般只实现通用的功能，对个性化的功能很难满足要求，例如集成项目需要与后台数据库进行连接，实现实时信息发布，一般控制软件很难提供此项功能；其次，对于集成项目而言，显示屏信息发布仅是其中一个组成部分，需要统一的控制和界面风格；再次，在一个大的集成项目中，可能有多家厂商中标，或工程实现多年后更换或添加其它厂商的产品，而不同厂商的实现技术可能有所差异。
因此，为了满足LED显示屏在工程中的应用，厂商一般都要提供二次开发接口，供系统集成商进行二次开发，完成系统集成。经过市场调研，现在LED显示屏二次开发接口良莠不齐，没有统一的标准，有的太简单，很难满足工程应用，而有的又太复杂，造成系统集成周期长、代价大。因此，经过研究，本文提出一种新的LED二次开发接口的设计方法，让用户简单、快速地实现系统集成，同时减少二次开发时间和代价。
1主要功能需求分析和模型构建
在工程应用中，LED显示屏主要用来发布信息，尤其是根据后台数据库的变化，实时更新信息。
典型的应用是火车站，实时更新车次、软/硬座票、卧铺票、发车时间等票务信息，以及到站车次、晚点车次等到站信息，除此之外，还有临时通知、车次变更、广告、候车室位置等等。
在火车站综合信息管理系统中，相对于整个系统而言，LED显示屏信息发布只是其中一部分，但LED显示屏种类、通信类型、分布位置却可能很复杂，如图1所示。按照显示屏的大小、挂放的位置、显示的内容和作用，可以将显示屏分为总引导信息屏、候车信息屏、分区屏、检票屏、通道显示屏、站台屏和出站口信息屏等。在通信方面，根据硬件条件、位置等，一般使用串口、网络等。串口又分为RS485和RS232,其中一个RS485连接多个显示屏，一个RS232连接一个显示屏；网络又分有线网络、无线网络和GPRS等。
经过综合分析，系统涉及显示屏的功能有：
（1）发布信息、更新信息、广告和导向信息；（2）控制显示屏，如重启、定时开关屏，设置参数等；（3）监控显示屏，显示连接状态、更新时间等。
其工作过程是：
（1）连接显示屏；（2）发布信息、下载节目到显示屏显示；（3）控制和监控显示屏；（4）结束操作后断开连接。
其实，系统调用显示屏功能并不复杂，主要难点在于：
（1）如何实现多种硬件连接方式统一，包括串口、网络；（2）如何组织多种信息显示对象，包括文字、图片、动画、时钟等；（3）如何根据LED显示屏的控制要求，提供基本的控制命令，适应多种系统集成方式，包括C/S、B/S以及分布式、分层控制等。
为了解决这些难点，并达到通用、简单、容易集成的目的，经过研究，本文构建的LED二次开发接口的模型如图2所示，主要功能和流程如下：
（1）调用通信控制接口，根据不同的通信方式分别创建其通信通道，完成LED显示屏连接；（2）调用节目制作接口，创建节目、添加节目对象，生成节目数据，然后使用命令接口发送节目到显示屏，完成信息发布；（3）调用命令接口，进行显示屏重启、开/关屏、设置亮度、更新时间、读取显示屏时间等操作，完成显示屏的控制、监控工作；（4）退出系统时，关闭通信通道，释放资源，结束二次开发接口的调用操作。
2.1通信协议设计
LED显示屏二次开发接口设计的首要工作是定义控制端与LED显示屏之间的通信协议。为了实现简便并对用户透明，这里所有通信方式皆采用同一协议，每一个命令都成对出现，对应命令和返回命令，如表1和表2所示。
各参数说明：
（1）命令类型：标注命令类型ID,如通信握手命令、文件传输以及其它控制指令等；
（2）命令号：如果某一类型命令有多个，不同的命令号表示该类不同的命令；
（3）目标ID:指显示屏ID,默认值为0x01;
（4）源ID:指控制端ID,默认为0x00;
（5）长度：指具体命令实际数据长度；
（6）数据：具体命令的数据或返回结果；
（7）校验和：除校验和外所有该协议数据的校验和数据，一般使用算术和即可。
命令传输逻辑如下：
（1）发送方在发送具体的命令之前，先发送一个通信握手命令：
控制源端----------发送通信握手命令----------》显示屏控制源端《----------返回通信握手命令----------显示屏
控制源端收到结果正确，则表示显示屏已经做好接收数据准备，可以开始发送具体命令。如果收不到显示屏的任何返回，需要检查物理链路是否正常，串口的波特率设置是否正常等。
（2）发送方把具体命令数据按前面的格式进行打包发送到显示屏，显示屏在收到数据包后会对数据进行校验检查。如果校验失败，则请求重发。
（3）发送方的命令成功发送到显示屏后，显示屏按协议包格式把控制卡执行的结果反馈到发送方。如果校验失败，请求显示屏重发执行结果数据；否则发送结束结果给显示屏，结束命令过程。
（4）如果（2）中指令是文件传输指令，则重复（2）、（3），直到文件传输结束。
在通信过程中，发送方要强制结束发送过程，可以发送通信握手命令或强制中止通信进行强制终止。
2.2通信通道接口
在对LED显示屏进行通信之前，必须先建立通信通道，而退出系统时，则释放通信通道资源。通信通道接口包括：
（1）打开通信通道
函数格式：DWORDCOMM_Open（constPDeviceParampDevParam,DWORDdwNotify,DWORDdwWindws,DWORDdwMsg）；
参数说明：
①pDevParam:表示指定设备的参数，例如串口的波特率、串口号，以及网络本地IP地址、端口号等参数；②dwNotify:表示当LED显示屏有返回值时是否通知，0代表不通知，1表示通知；③dwWindws:表示消息通知的窗体句柄；④dwMsg:用户定义的消息号。
返回值：
①0:表示创建失败；②其它值：表示设备通道值。
功能描述：
该函数用来建立一个通信通道，函数运行一次即建立一个通道，建立成功就返回一个DWORD值，代表一个设备的句柄，用于区分不同的通道。该值供其它接口函数使用，以便对不同的显示屏进行控制。
物理上支持串口通道、网络通道，对于串口，设置串口号、波特率、接收/发送缓冲区，然后打开串口；对于网络，设置本地IP、端口号、接收/发送缓冲区，然后打开网口。这里需要特别强调的是，网络采用UDP方式，这主要是为了：
①在协议实现上与串口统一；②只需一次创建；③提高网络通信握手连接。
因篇幅原因，以下函数将只列出函数格式和功能说明。
（2）关闭通信通道
函数格式：DWORDCOMM_Close（DWORDdwDev/*通信设备通道*/）；
该函数关闭已打开的通信通道（dwDev），释放通信通道资源，一般在退出系统前使用。
（3）强制中止通信
函数格式：DWORDCOMM_Break（DWORDdwDev）；
该函数中止当前通信通道（dwDev）的通信。
（4）通信握手
函数格式：DWORDCOMM_Link（DWORDdwDev/*通信设备通道*/,
BYTEbyDstNo/*目标显示屏ID*/,
char*chHost/*网络地址，串口时无效*/,
WORDwPort/*网络端口号，串口时无效*/
）；
该函数查询显示屏是否能够通信，可在通信之前或监控LED显示屏时使用。
2.3节目接口
LED显示屏显示的信息其实是一个个的节目文件，一般先在上位机控制系统中生成，然后发送到显示屏上显示。在设计节目接口时，可能因节目结构不同，细节上有些差别，本文根据如图3所示的树形节目结构设计一种节目接口。
（1）节目初始化。
函数格式：
DWORDProgram_Init（DWORDdwProgramType/*节目类型*/,
DWORDdwScreenType/*显示屏类型*/,
DWORDdwWidth/*节目宽度*/,
DWORDdwHeight/*节目高度*/
）；
该函数用于在计算机内存开辟一块内存空间，或释放上一次节目占用的资源，为节目生成做准备。
（2）添加区域
函数格式：
DWORDProgram_AddArea（DWORDdwAreaType/*区域类型*/,
LPRECTrect/*显示区域*/,
DWORD&dwAreaNO/*区域号*/
）；
在显示屏页面上，根据节目的要求，需要划分不同的区域，设置其起点和宽高。可使用该函数在当前显示页面上创建一个个的区域，以放置具体的显示对象，例如内码文字、时钟等。
（3）添加各种对象。
在页面的区域上，可添加单行文字、多行文字、内码文字、图片、视频动画、WORD文档、Flash动画、表格、数字时钟、模拟时钟、倒计时等各种显示对象，在实现时，每一种对象对应一个函数。这里列出常用的添加图片的函数：
函数格式：
DWORDProgram_AddPicture（DWORDdwAreaNO/*区域号*/,
HDCdc/*图形dc*/,
DWORDdwWidth/*图片宽*/,
DWORDdwHeight/*图片高*/,
LPRECTrect/*显示区域*/,
DWORDdwAction/*特效号*/,
DWORDdwExitAction/*退出特效号*/,
DWORDdwSpeed/*显示速度*/,
DWORDdwTimecount/*显示时间*/,
DWORDdwTransparent/*透明与否*/）；
该函数在指定区域上添加一个图片，显示内容来自于dc.
（4）节目数据生成。
函数格式：DWORDProgram_MakeData（）。
该函数生成节目数据，以便使用LEDControl_SendToScreen函数发送到不同的显示屏。
2.4命令接口
命令接口主要为控制、监控和发送节目数据而设计，例如，火车站或街头的广告屏，在夜间人少时，广告效果不明显，同时也为了省电，可在指定夜间时间点关闭显示屏，然后到早晨指定时间点自动打开显示屏。经过总结，命令接口的命令包括：
（1）重启命令。
函数格式：DWORDLEDControl_Reboot（DWORDdwDev,BYTEbyDstNo,char*chHost,WORDwPort）；
该函数用来重启指定的LED显示屏。
（2）电源控制。
函数格式：DWORDLEDControl_SetPower（DWORDdwDev,BYTEbyDstNo,charchHost,WORDwPort,DWORDdwPower/*开或关标识*/）；
该函数打开或关闭显示屏。
（3）显示屏亮度调节。
函数格式：DWORDLEDControl_SetBrightness（DWORDdwDev,BYTEbyDstNo,char*chHost,WORDwPort,BYTEbyBrightness/*亮度*/）；
该函数用于调节显示屏亮度。
（4）校时。
函数格式：DWORDLEDControl_AdjustTime（DWORDdwDev,BYTEbyDstNo,char*chHost,WORDwPort）；
该函数用于计算机时钟校正显示屏时钟。
（5）节目发送接口。
函数格式：DWORDLEDControl_SendToScreen（DWORDdwDev,BYTEbyDstNo,char*chHost,WORDwPort）；
该函数将Program_MakeData生成的节目数据发送到显示屏，最后返回状态值，表示成功、失败及其它状态，用户根据状态再进行相应的处理。
（6）局部更新节目接口。
函数格式：DWORDLEDControl_UpdateCodeText（DWORDdwDev,BYTEbyDstNo,char*chHost,WORDwPort,char*chCodeText/*字符串缓冲区*/,intiLen/*字符串长度*/）；
该函数用来更新显示屏局部内容。对于一些信息发布，一般只需要更新局部的内容，例如车站大厅信息发布，显示屏划分很多的区域，有数字时钟、模拟时钟、图片、动画和文字等不同的区域，一般往往只更新文字部分内容，即可达到信息发布的目的，同时不用生成节目，节省了时间和提高了效率。
3二次开发接口的应用
二次开发接口一般都是以动态链接库的形式提供给用户，并提供主流开发语言的接口和例程，例如VC、C#、Delphi和VB等。一般的调用流程是：
（1）载入动态链接库；（2）建立通信通道；（3）进行显示屏控制、监控操作；（4）进行节目制做、发送和更新；（5）关闭通信通道；（6）释放动态链接库，完成二次开发接口的调用。
4结论
本文针对LED显示屏工程应用中对二次开发接口的需求，提出了一种LED显示屏二次开发接口的方法，将二次开发接口总结为通信通道、节目和命令三种接口，并在网络先锋控制
卡系列产品中应用。实践证明，该方法可让用户在系统集成中，简单、快速地实现其二次开发功能，同时降低系统集成的周期和代价。
LED电子显示屏六大关键技术详细解析
上世纪80年代以来，各种媒体宣传得到了广泛发展，公共场合外露信息显示屏数量越来越多。人们对显示系统的色彩、亮度等要求越来越高。另外，一些树立于户外的显示系统长期受到自然环境的影响，对其使用寿命而言是一种考验。LED电子信息显示屏具有良好像素，无论白天夜晚、晴天雨天，发光二极管电子信息显示屏都能够让观众看清显示内容，满足人们对显示系统的需求。
1、图像采集与处理技术
发光二极管电子信息显示屏显示图像的原理主要是将数字信号转变为图像信号并通过发光系统呈现出来。传统做法是利用视频采集卡结合VGA卡实现显示功能。视频采集卡的作用主要是采集视频图像，并借助于VGA获得行频、场频、像素点的索引地址，获得数字信号的方式主要通过复制颜色查找表。一般可利用软件进行实时复制或者硬件窃取方式，相比来说硬件窃取方式更加高效。但传统方法存在与VGA之间兼容性问题，并由此导致边缘模糊、图像质量差等不良情况，最终造成电子信息显示器图像质量受损。
基于此行业专家研究出专用视频卡JMC-发光二极管，该卡的原理是基于PCI总线利用64位图形加速器促进VGA以及视频功能合二为一，并实现视频数据以及VGA数据形成叠加效应，之前存在的兼容性问题得到有效解决。其次，在分辨率采集上采用全屏方式，保证视频图像全角度最佳化，边缘部分不再模糊，并可对图像进行任意缩放和移动，满足不同播放要求。最后，能够实现红绿蓝三种颜色的有效分离，满足电子信息显示屏真彩播放要求。
2、真实图像色彩再现
全彩发光二极管电子信息显示屏在视觉表现上的原理与电视机类似，通过红绿蓝三种颜色有效组合实现图像不同色彩还原再现。红绿蓝三种颜色纯正度会直接影响到图像色彩的再现。需要注意的是图像在再现并非红绿蓝三种颜色的随机组合，而需要一定前提。首先，红绿蓝三种颜色光强之比应接近于3：6：1;其次，相比于其他两种颜色人们在视觉上会对红色有一定敏感性，因此，需要将红色在显示空间上均匀散布;第三由于人们的视觉在针对红绿蓝三种颜色光强的不同非线性曲线响应，因此需要对不同光强的白光对电视机内部射出光进行纠正。第四，不同人在不同情况下对色彩分辨能力存在差异，因此必须找出色彩再现的客观指标，一般如下：
(1)红绿蓝三种基色的波长：660nm、525nm、470nm;
(2)使用4管单元配白光为佳(多于4管也可以，主要取决于光强);
(3)三种基色灰度为256级;
(4)必须采用非线性校正对发光二极管像素进行处理。
红绿蓝三种颜色配光控制系统可由硬件系统实现，也可以配之相应播放系统软件得以实现。
3、专用现实驱动电路
对当前像素管几种方式进行分类主要有：
(1)扫描驱动;
(2)直流驱动;
(3)恒流源驱动。
针对不同需求的屏幕，采用的扫描方式是不同的。对于户内点阵块屏，主要采用扫描方式，对于户外像素管屏，为保证其图像的稳定性和清晰度，必须采用直流驱动方式，给扫描装置加上一个恒定电流。早期发光二极管主要采用低压信号串并转换方式，该种方式存在焊点较多。制作成本高昂。可靠性不足等缺点，这些缺点在一定时期内限制了发光二极管电子信息显示屏的发展。
为解决发光二极管电子信息显示屏以上缺点，美国某公司研制出专用集成电路，简称ASIC，该种集成电路能够实现串并转换以及电流驱动合二为一，该集成电路具有以下特点：并行输出驱动能力大，驱动电流课高达200MA，发光二极管在此基础上能够立即被驱动;电流电压公差大，范围宽，一般可在5-15V之间灵活选择;串并输出电流较大，电流流入以及输出都大于4MA，数据处理速度更快，适合与当前多灰度彩色发光二极管显示屏驱动功能实现。
4、亮度控制D/T转换技术
发光二极管电子信息显示屏有众多独立像素点通过排列组合的方式构成，基于像素间互相分离这一特点，发光二极管电子信息显示屏发光控制驱动方式只能够通过数字信号形式展开。当像素点发光时，其发光状态主要由控制器控制，并实现独立驱动。当视频需要一彩色方式呈现时，意味着每一像素点的亮度及色彩都需要得到有效控制，并且要求在规定时间内同步完成扫描操作。一些大型发光二极管电子信息显示屏有数以万计的像素点组成，在进行色彩控制过程中其复杂性大大增加，因此，对数据传输提出更高要求。
实际控制过程中对每一像素点设置D/A是不现实的，因此，必须寻找出一种能够有效控制复杂像素系统的方案。对视觉原理进行分析，人们对像素点平均亮度的主要取决于其亮/灭比例，针对该点若是先对亮/灭比例的有效调节便能够实现对亮度的有效控制。将这一原理利用到发光二极管电子信息显示屏中便意味着将数字信号转变为时间信号，即D/A之间的互相转换。
5、数据重构和存储技术
当前存储器组组织方式主要有两种，其一为组合像素法，即画面上所有像素点位均存放于单个存储体中;另一个为位平面法，即画面上所有像素点位均存放于不同存储体中。储存
体多个使用直接作用就是能够一次实现多种像素信息的读取，两种组织方式见。以上两种存储结构中位平面法具更具优势，在提升发光二极管屏显示效果时效果更佳。通过数据重构电路以实现对RGB数据的转换，将具有不同像素的同权位进行有机结合并放在相邻储存结构中。
6、逻辑电路设计中的ISP技术
传统发光二极管电子信息显示屏控制电路主要采用常规数字电路设计完成，对其控制一般采用数字电路组合方式。传统技术在电路设计部分完成后首先进行电路板制作工序，制作完毕开始安装相关元件并调试效果。当电路板逻辑功能无法负荷实际需求时需重新制作，直至其满足使用效果为止。由此可见，传统设计方式不仅在效果上具有一定偶然性，并且设计周期较长，影响各项工序有效展开，当元件出现故障时维修困难，成本高昂。
在此基础上，系统可编程技术(ISP)出现了，用户能够在自己设计的目标以及系统或电路板等原件上具有反复修改的功能，实现了设计师们硬件程序向软件程序转化的过程，数字系统在系统可编程技术基础上焕然一新。随着系统可编程技术的导入使用，不仅缩短了设计周期，还在根本上拓展元件用途，现场维护以及目标设备功能实现被简化。系统可编程技术的一个重要特点就是采用系统软件输入逻辑时不需考虑所选器件是否有影响，在输入时可随意选取元件，甚至可选择虚拟元件，输入完成后在进行适配即可。
7、结束语
发光二极管电子信息显示屏已经广泛遍布世界各地，与人们生活紧密连接在一起，为提高发光二极管电子信息显示屏发光效果，促进该种技术科学发展，需对传统技术存在的各种弊端深入研究针对性引进新技术，促进发光二极管电子信息显示屏发挥其最佳效果，为人们的生活以及生产带来更多便利。在了解需求的基础上对当前几种关键技术进行深入分析考核，选择最佳技术方案，得到最佳发光二极管显示效果。
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