LED显示屏二次开发接口的设计方案

引言

  在LED 显示屏工程应用中，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。

           

                                                  图1  LED显示屏典型系统集成图

  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 关键功能的设计和实现

 

  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。

 

  表1 命令格式

  表2 返回命令格式

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

参数说明：

  ① pDevParam: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；② dwNotify: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；③ dwWindws :表示消息通知的窗体句柄；④ dwMsg:用户定义的消息号。

  返回值：

  ① 0: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：DWORD COMM_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：DWORD COMM_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：DWORD COMM_Link （DWORD dwDev/* 通信设备通道*/,

  BYte byDstNo/* 目标显示屏ID*/,

  char *chHost/* 网络地址，串口时无效*/,

  WORD wPort/* 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：

  DWORD Program_Init （DWORD dwProgramType/* 节目类型*/,

  DWORD dwScreenType/* 显示屏类型*/,

  DWORD dwWidth/* 节目宽度*/,

  DWORD dwHeight/* 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：

  DWORD Program_AddArea （DWORD dwAreaType/* 区域类型*/,

  LPRECT rect/* 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：

  DWORD Program_AddPicture（DWORD dwAreaNO/* 区域号*/,

  HDC dc/* 图形dc*/,

  DWORD dwWidth/* 图片宽*/,

  DWORD dwHeight/* 图片高*/,

  LPRECT rect/* 显示区域*/,

  DWORD dwAction/* 特效号*/,

  DWORD dwExitAction/* 退出特效号*/,

  DWORD dwSpeed/* 显示速度*/,

  DWORD dwTimecount/* 显示时间*/,

  DWORD dwTransparent/* 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：DWORD Program_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：DWORD LEDControl_Reboot（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）；

  该函数用来重启指定的LED 显示屏。

  （2）电源控制。

  函数格式：DWORD LEDControl_SetPower（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char chHost,WORD wPort, DWORD dwPower/* 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：DWORD LEDControl_SetBrightness（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort, BYTE byBrightness/* 亮度*/）；

  该函数用于调节显示屏亮度。

  （4）校时。

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

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

  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 （DWORD dwDev,BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort,char *chCodeText/* 字符串缓冲区*/, int iLen/*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。