[發明專利]基于嵌入式以太網技術的LED顯示屏數據通信設備和方法

無效

• 申請號: 200710035375.1
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101090353A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 鄧宏貴;李志堅;吳讓亮;方遠孟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L12/44;G09G3/32
• 代理公司: 中南大學專利中心
• 代理人: 胡燕瑜

技術領域

本發明主要涉及多媒體技術領域，特別是光電顯示技術領域。

背景技術

目前，大屏幕LED顯示屏的應用已經十分廣泛，其發展的關鍵技術問題在于以下兩個方面，第一，如何進一步改觀其顯示效果，使其在各種應用場合中都能表現出最佳的色彩效果。第二，如何提高其抗干擾能力，增強其工作穩定性。大屏幕LED顯示屏抗干擾能力差，故障率高，其原因是多方面的。數據傳輸的不穩定是其中一個主要原因，LED顯示屏一般屏幕面積較大，受到制板和加工工藝的限制，通常都采用模塊化方式進行設計，即首先設計出各顯示模塊，然后使用時根據實際情況將各個顯示模塊進行組合。模塊與模塊之間的連接線往往采用普通排線進行連接，由于整個LED顯示屏顯示模塊越多，模塊之間的連線也會越多，線路連接也會越復雜，這樣，整個顯示屏工作時出故障的幾率也會越大，運行穩定性也越差，越易受干擾。

而目前，十兆、百兆、甚至千兆以太網絡的快速發展，使得以太網絡的通信速度越來越快，而它所具有的布線簡單、誤碼率低、組網協議成熟等優點，完全能夠滿足LED顯示屏數據通信的需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種LED顯示屏數據通信方法。

本發明是將嵌入式以太網技術應用于LED顯示屏的高速數據傳輸，將計算機獲取的視頻數據通過網卡發送到顯示屏的Hub模塊，然后由Hub將數據分發到各顯示屏控制模塊，顯示屏控制模塊控制從以太網接口讀取數據，并按TCP/IP協議進行解析，同時，將提取出的數據實時顯示在LED屏幕上，完成了LED顯示屏的數據傳輸過程。

本發明主要包括控制主機、顯示屏Hub模塊、顯示屏顯示控制模塊和顯示模塊。控制主機可以是一臺計算機或一個其它的網絡終端設備，它直接與顯示屏Hub模塊相連，主要負責為顯示屏顯示提供所需要的數據。控制主機必須帶有符合IEEE802.3標準的以太網接口，控制主機通過該接口數據發給顯示屏Hub模塊。顯示屏Hub模塊與控制主機和顯示控制模塊相連，主要負責接收控制主機傳來的以太網數據，并將數據分發往各顯示控制模塊。控制主機與顯示屏Hub模塊，顯示屏Hub模塊與各顯示屏控制模塊之間均采用普通雙絞線連接，通信協議均采TCP/IP協議。顯示屏顯示控制模塊是本發明的核心內容，它直接與顯示模塊相連，主要包括一塊FPGA和一個以太網接口，除實現控制顯示模塊正常顯示外，FPGA還完成對以太網接口的初始化設置、控制以太網接口檢測接收數據、按標準協議對數據進行解析、更新顯示模塊顯示內容等功能。

本發明控制主機、顯示控制模塊之間采用星形拓撲結構通過顯示屏Hub模塊進行組網，從而實現數據的高速、穩定傳輸。

本發明顯示控制模塊主要包括FPGA、網卡芯片、阻抗變換器和RJ45接口，如附圖1所示。FPGA完成對網卡芯片的初始化后，則進入循環檢測狀態，不斷循環檢測網卡芯片是否有數據包收到。具體是通過對FPGA進行編程，在FPGA內部實現一個狀態機來實現的。

本發明FPGA內部狀態機主要分5個狀態，分別為復位狀態、延時狀態、初始化狀態、數據接收狀態和數據處理狀態。各狀態轉移情況如附圖2所示。具體內容為：a.復位狀態，此狀態就是將網卡芯片復位引腳RSTDRV拉為高電平，使網卡芯片復位。b.延時狀態，由于網卡復位操作需要至少幾毫秒的時間，因而，在網卡復位信號發出以后，需要等待一段時間，確保網卡完成復位。具體延時采用觸發器的方式進行，延時時間長短可通過設定計數器最大值來進行調節。c.初始化狀態，此狀態完成對網卡芯片的初始化操作，具體為：定義兩個初始化常量表，其中一個為初始化寄存器地址列表，另一個為所對應的初始化數據列表，這兩個表中地址和數據為一一對應關系，整個初始化過程實際上就是依次讀取兩個表中的初始化地址和數據，將它們逐個寫入網卡芯片的過程。d.循環檢測狀態，初始化完成后，網卡芯片的當前頁面寄存器CURR和邊界寄存器BNRY被置為相等的值，當網卡芯片收到數據時，當前頁面寄存器CURR便會自動增加，因此，只需FPGA循環讀取BNRY寄存器和CURR寄存器的值，當檢測到BNRY寄存器的值不等于CURR時，FPGA便可以從網卡芯片中讀取相應的數據，并同時使BNRY寄存器加1，直到其再次等于CURR寄存器。e.數據處理狀態，當檢測到收到新的數據包后，FPGA從網卡芯片中讀取該數據包，并根據IP協議分析本數據包的源、目的IP地址，確認是否為本機所需數據包，如果是，則繼續進行應用層解析，否則，丟棄該包。

本發明可顯著增強LED顯示屏抗干擾能力，提高LED顯示屏的工作性能。