[发明专利]基于嵌入式以太网技术的LED显示屏数据通信设备和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及多媒体技术领域，特别是光电显示技术领域。

背景技术

目前，大屏幕LED显示屏的应用已经十分广泛，其发展的关键技术问题在于以下两个方面，第一，如何进一步改观其显示效果，使其在各种应用场合中都能表现出最佳的色彩效果。第二，如何提高其抗干扰能力，增强其工作稳定性。大屏幕LED显示屏抗干扰能力差，故障率高，其原因是多方面的。数据传输的不稳定是其中一个主要原因，LED显示屏一般屏幕面积较大，受到制板和加工工艺的限制，通常都采用模块化方式进行设计，即首先设计出各显示模块，然后使用时根据实际情况将各个显示模块进行组合。模块与模块之间的连接线往往采用普通排线进行连接，由于整个LED显示屏显示模块越多，模块之间的连线也会越多，线路连接也会越复杂，这样，整个显示屏工作时出故障的几率也会越大，运行稳定性也越差，越易受干扰。

而目前，十兆、百兆、甚至千兆以太网络的快速发展，使得以太网络的通信速度越来越快，而它所具有的布线简单、误码率低、组网协议成熟等优点，完全能够满足LED显示屏数据通信的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED显示屏数据通信方法。

本发明是将嵌入式以太网技术应用于LED显示屏的高速数据传输，将计算机获取的视频数据通过网卡发送到显示屏的Hub模块，然后由Hub将数据分发到各显示屏控制模块，显示屏控制模块控制从以太网接口读取数据，并按TCP/IP协议进行解析，同时，将提取出的数据实时显示在LED屏幕上，完成了LED显示屏的数据传输过程。

本发明主要包括控制主机、显示屏Hub模块、显示屏显示控制模块和显示模块。控制主机可以是一台计算机或一个其它的网络终端设备，它直接与显示屏Hub模块相连，主要负责为显示屏显示提供所需要的数据。控制主机必须带有符合IEEE802.3标准的以太网接口，控制主机通过该接口数据发给显示屏Hub模块。显示屏Hub模块与控制主机和显示控制模块相连，主要负责接收控制主机传来的以太网数据，并将数据分发往各显示控制模块。控制主机与显示屏Hub模块，显示屏Hub模块与各显示屏控制模块之间均采用普通双绞线连接，通信协议均采TCP/IP协议。显示屏显示控制模块是本发明的核心内容，它直接与显示模块相连，主要包括一块FPGA和一个以太网接口，除实现控制显示模块正常显示外，FPGA还完成对以太网接口的初始化设置、控制以太网接口检测接收数据、按标准协议对数据进行解析、更新显示模块显示内容等功能。

本发明控制主机、显示控制模块之间采用星形拓扑结构通过显示屏Hub模块进行组网，从而实现数据的高速、稳定传输。

本发明显示控制模块主要包括FPGA、网卡芯片、阻抗变换器和RJ45接口，如附图1所示。FPGA完成对网卡芯片的初始化后，则进入循环检测状态，不断循环检测网卡芯片是否有数据包收到。具体是通过对FPGA进行编程，在FPGA内部实现一个状态机来实现的。

本发明FPGA内部状态机主要分5个状态，分别为复位状态、延时状态、初始化状态、数据接收状态和数据处理状态。各状态转移情况如附图2所示。具体内容为：a.复位状态，此状态就是将网卡芯片复位引脚RSTDRV拉为高电平，使网卡芯片复位。b.延时状态，由于网卡复位操作需要至少几毫秒的时间，因而，在网卡复位信号发出以后，需要等待一段时间，确保网卡完成复位。具体延时采用触发器的方式进行，延时时间长短可通过设定计数器最大值来进行调节。c.初始化状态，此状态完成对网卡芯片的初始化操作，具体为：定义两个初始化常量表，其中一个为初始化寄存器地址列表，另一个为所对应的初始化数据列表，这两个表中地址和数据为一一对应关系，整个初始化过程实际上就是依次读取两个表中的初始化地址和数据，将它们逐个写入网卡芯片的过程。d.循环检测状态，初始化完成后，网卡芯片的当前页面寄存器CURR和边界寄存器BNRY被置为相等的值，当网卡芯片收到数据时，当前页面寄存器CURR便会自动增加，因此，只需FPGA循环读取BNRY寄存器和CURR寄存器的值，当检测到BNRY寄存器的值不等于CURR时，FPGA便可以从网卡芯片中读取相应的数据，并同时使BNRY寄存器加1，直到其再次等于CURR寄存器。e.数据处理状态，当检测到收到新的数据包后，FPGA从网卡芯片中读取该数据包，并根据IP协议分析本数据包的源、目的IP地址，确认是否为本机所需数据包，如果是，则继续进行应用层解析，否则，丢弃该包。

本发明可显著增强LED显示屏抗干扰能力，提高LED显示屏的工作性能。