引言
在LED 顯示屏工程應(yīng)用中，有單塊顯示屏項(xiàng)目，但更多的是多塊顯示屏項(xiàng)目。對(duì)于單塊顯示屏，直接使用廠商配置的控制軟件就滿(mǎn)足要求了；但對(duì)于多塊顯示屏，尤其是系統(tǒng)集成項(xiàng)目，廠商配置的控制軟件就很難滿(mǎn)足要求。這是因?yàn)椋紫龋瑥S商配置的控制軟件一般只實(shí)現(xiàn)通用的功能，對(duì)個(gè)性化的功能很難滿(mǎn)足要求，例如集成項(xiàng)目需要與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息發(fā)布，一般控制軟件很難提供此項(xiàng)功能；其次，對(duì)于集成項(xiàng)目而言，顯示屏信息發(fā)布僅是其中一個(gè)組成部分，需要統(tǒng)一的控制和界面風(fēng)格；再次，在一個(gè)大的集成項(xiàng)目中，可能有多家廠商中標(biāo)，或工程實(shí)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(shí)現(xiàn)技術(shù)可能有所差異。
因此，為了滿(mǎn)足LED 顯示屏在工程中的應(yīng)用，廠商一般都要提供二次開(kāi)發(fā)接口，供系統(tǒng)集成商進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，完成系統(tǒng)集成。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，現(xiàn)在LED 顯示屏二次開(kāi)發(fā)接口良莠不齊，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的太簡(jiǎn)單，很難滿(mǎn)足工程應(yīng)用，而有的又太復(fù)雜，造成系統(tǒng)集成周期長(zhǎng)、代價(jià)大。因此，經(jīng)過(guò)研究，本文提出一種新的LED 二次開(kāi)發(fā)接口的設(shè)計(jì)方法，讓用戶(hù)簡(jiǎn)單、快速地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，同時(shí)減少二次開(kāi)發(fā)時(shí)間和代價(jià)。
1 主要功能需求分析和模型構(gòu)建
在工程應(yīng)用中，LED 顯示屏主要用來(lái)發(fā)布信息，尤其是根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的變化，實(shí)時(shí)更新信息。
典型的應(yīng)用是火車(chē)站，實(shí)時(shí)更新車(chē)次、軟/ 硬座票、臥鋪票、發(fā)車(chē)時(shí)間等票務(wù)信息，以及到站車(chē)次、晚點(diǎn)車(chē)次等到站信息，除此之外，還有臨時(shí)通知、車(chē)次變更、廣告、候車(chē)室位置等等。
在火車(chē)站綜合信息管理系統(tǒng)中，相對(duì)于整個(gè)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(lèi)、通信類(lèi)型、分布位置卻可能很復(fù)雜，如圖1 所示。按照顯示屏的大小、掛放的位置、顯示的內(nèi)容和作用，可以將顯示屏分為總引導(dǎo)信息屏、候車(chē)信息屏、分區(qū)屏、檢票屏、通道顯示屏、站臺(tái)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(luò)等。串口又分為RS485 和RS232,其中一個(gè)RS485 連接多個(gè)顯示屏，一個(gè)RS232 連接一個(gè)顯示屏；網(wǎng)絡(luò)又分有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和GPRS 等。
圖1 LED顯示屏典型系統(tǒng)集成圖
經(jīng)過(guò)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(dǎo)向信息；（2）控制顯示屏，如重啟、定時(shí)開(kāi)關(guān)屏，設(shè)置參數(shù)等；（3）監(jiān)控顯示屏，顯示連接狀態(tài)、更新時(shí)間等。
其工作過(guò)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(jié)束操作后斷開(kāi)連接。
其實(shí)，系統(tǒng)調(diào)用顯示屏功能并不復(fù)雜，主要難點(diǎn)在于：
（1）如何實(shí)現(xiàn)多種硬件連接方式統(tǒng)一，包括串口、網(wǎng)絡(luò)；（2）如何組織多種信息顯示對(duì)象，包括文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、時(shí)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(yīng)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(diǎn)，并達(dá)到通用、簡(jiǎn)單、容易集成的目的，經(jīng)過(guò)研究，本文構(gòu)建的LED 二次開(kāi)發(fā)接口的模型如圖2 所示，主要功能和流程如下：
（1）調(diào)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(diào)用節(jié)目制作接口，創(chuàng)建節(jié)目、添加節(jié)目對(duì)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(diào)用命令接口，進(jìn)行顯示屏重啟、開(kāi)/ 關(guān)屏、設(shè)置亮度、更新時(shí)間、讀取顯示屏?xí)r間等操作，完成顯示屏的控制、監(jiān)控工作；（4）退出系統(tǒng)時(shí)，關(guān)閉通信通道，釋放資源，結(jié)束二次開(kāi)發(fā)接口的調(diào)用操作。
2 關(guān)鍵功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
2.1 通信協(xié)議設(shè)計(jì)
LED 顯示屏二次開(kāi)發(fā)接口設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便并對(duì)用戶(hù)透明，這里所有通信方式皆采用同一協(xié)議，每一個(gè)命令都成對(duì)出現(xiàn)，對(duì)應(yīng)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(shuō)明：
（1）命令類(lèi)型：標(biāo)注命令類(lèi)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(hào)：如果某一類(lèi)型命令有多個(gè)，不同的命令號(hào)表示該類(lèi)不同的命令；
（3）目標(biāo)ID:指顯示屏ID,默認(rèn)值為0x01;
（4）源ID:指控制端ID,默認(rèn)為0x00;
（5）長(zhǎng)度：指具體命令實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；
（6）數(shù)據(jù)：具體命令的數(shù)據(jù)或返回結(jié)果；
（7）校驗(yàn)和：除校驗(yàn)和外所有該協(xié)議數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和數(shù)據(jù)，一般使用算術(shù)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(gè)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(jié)果正確，則表示顯示屏已經(jīng)做好接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，可以開(kāi)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(shè)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(jìn)行打包發(fā)送到顯示屏，顯示屏在收到數(shù)據(jù)包后會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)檢查。如果校驗(yàn)失敗，則請(qǐng)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(jié)果反饋到發(fā)送方。如果校驗(yàn)失敗，請(qǐng)求顯示屏重發(fā)執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)；否則發(fā)送結(jié)束結(jié)果給顯示屏，結(jié)束命令過(guò)程。
（4） 如果（2）中指令是文件傳輸指令，則重復(fù)（2）、（3），直到文件傳輸結(jié)束。
在通信過(guò)程中，發(fā)送方要強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送過(guò)程，可以發(fā)送通信握手命令或強(qiáng)制中止通信進(jìn)行強(qiáng)制終止。
2.2 通信通道接口
在對(duì)LED 顯示屏進(jìn)行通信之前，必須先建立通信通道，而退出系統(tǒng)時(shí)，則釋放通信通道資源。通信通道接口包括：
（1）打開(kāi)通信通道
函數(shù)格式：DWORD COMM_Open （constPDeviceParam pDevParam, DWORD dwNotify,DWORD dwWindws , DWORD dwMsg）；
參數(shù)說(shuō)明：
① pDevParam:表示指定設(shè)備的參數(shù)，例如串口的波特率、串口號(hào)，以及網(wǎng)絡(luò)本地IP 地址、端口號(hào)等參數(shù)；② dwNotify:表示當(dāng)LED 顯示屏有返回值時(shí)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(hù)定義的消息號(hào)。
返回值：
① 0:表示創(chuàng)建失敗；② 其它值：表示設(shè)備通道值。
功能描述：
該函數(shù)用來(lái)建立一個(gè)通信通道，函數(shù)運(yùn)行一次即建立一個(gè)通道，建立成功就返回一個(gè)DWORD值，代表一個(gè)設(shè)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(duì)不同的顯示屏進(jìn)行控制。
物理上支持串口通道、網(wǎng)絡(luò)通道，對(duì)于串口，設(shè)置串口號(hào)、波特率、接收/ 發(fā)送緩沖區(qū)，然后打開(kāi)串口；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置本地IP、端口號(hào)、接收/ 發(fā)送緩沖區(qū)，然后打開(kāi)網(wǎng)口。這里需要特別強(qiáng)調(diào)的是，網(wǎng)絡(luò)采用UDP 方式，這主要是為了：
① 在協(xié)議實(shí)現(xiàn)上與串口統(tǒng)一；② 只需一次創(chuàng)建；③ 提高網(wǎng)絡(luò)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(shuō)明。
（2）關(guān)閉通信通道
函數(shù)格式：DWORD COMM_Close （DWORDdwDev/* 通信設(shè)備通道*/）；
該函數(shù)關(guān)閉已打開(kāi)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(qiáng)制中止通信
函數(shù)格式：DWORD COMM_Break （DWORDdwDev）；
該函數(shù)中止當(dāng)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(shè)備通道*/,
BYte byDstNo/* 目標(biāo)顯示屏ID*/,
char *chHost/* 網(wǎng)絡(luò)地址，串口時(shí)無(wú)效*/,
WORD wPort/* 網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)，串口時(shí)無(wú)效*/
）；
該函數(shù)查詢(xún)顯示屏是否能夠通信，可在通信之前或監(jiān)控LED 顯示屏?xí)r使用。
2.3 節(jié)目接口
LED 顯示屏顯示的信息其實(shí)是一個(gè)個(gè)的節(jié)目文件，一般先在上位機(jī)控制系統(tǒng)中生成，然后發(fā)送到顯示屏上顯示。在設(shè)計(jì)節(jié)目接口時(shí)，可能因節(jié)目結(jié)構(gòu)不同，細(xì)節(jié)上有些差別，本文根據(jù)如圖3 所示的樹(shù)形節(jié)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(lèi)型*/,
DWORD dwScreenType/* 顯示屏類(lèi)型*/,
DWORD dwWidth/* 節(jié)目寬度*/,
DWORD dwHeight/* 節(jié)目高度*/
）；
該函數(shù)用于在計(jì)算機(jī)內(nèi)存開(kāi)辟一塊內(nèi)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(zhǔn)備。
（2）添加區(qū)域
函數(shù)格式：
DWORD Program_AddArea （DWORD dwAreaType/* 區(qū)域類(lèi)型*/,
LPRECT rect/* 顯示區(qū)域*/,
DWORD &dwAreaNO/* 區(qū)域號(hào)*/
）；
在顯示屏頁(yè)面上，根據(jù)節(jié)目的要求，需要?jiǎng)澐植煌膮^(qū)域，設(shè)置其起點(diǎn)和寬高。可使用該函數(shù)在當(dāng)前顯示頁(yè)面上創(chuàng)建一個(gè)個(gè)的區(qū)域，以放置具體的顯示對(duì)象，例如內(nèi)碼文字、時(shí)鐘等。
（3）添加各種對(duì)象。
在頁(yè)面的區(qū)域上，可添加單行文字、多行文字、內(nèi)碼文字、圖片、視頻動(dòng)畫(huà)、WORD 文檔、Flash 動(dòng)畫(huà)、表格、數(shù)字時(shí)鐘、模擬時(shí)鐘、倒計(jì)時(shí)等各種顯示對(duì)象，在實(shí)現(xiàn)時(shí)，每一種對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)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(hào)*/,
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(hào)*/,
DWORD dwExitAction/* 退出特效號(hào)*/,
DWORD dwSpeed/* 顯示速度*/,
DWORD dwTimecount/* 顯示時(shí)間*/,
DWORD dwTransparent/* 透明與否*/）；
該函數(shù)在指定區(qū)域上添加一個(gè)圖片，顯示內(nèi)容來(lái)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(shè)計(jì)，例如，火車(chē)站或街頭的廣告屏，在夜間人少時(shí)，廣告效果不明顯，同時(shí)也為了省電，可在指定夜間時(shí)間點(diǎn)關(guān)閉顯示屏，然后到早晨指定時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)打開(kāi)顯示屏。經(jīng)過(guò)總結(jié)，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(lái)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(kāi)或關(guān)標(biāo)識(shí)*/）；
該函數(shù)打開(kāi)或關(guān)閉顯示屏。
（3）顯示屏亮度調(diào)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(diào)節(jié)顯示屏亮度。
（4）校時(shí)。
函數(shù)格式：DWORD LEDControl_AdjustTime（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）；
該函數(shù)用于計(jì)算機(jī)時(shí)鐘校正顯示屏?xí)r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(hù)根據(jù)狀態(tài)再進(jìn)行相應(yīng)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(zhǎng)度*/）；
該函數(shù)用來(lái)更新顯示屏局部?jī)?nèi)容。對(duì)于一些信息發(fā)布，一般只需要更新局部的內(nèi)容，例如車(chē)站大廳信息發(fā)布，顯示屏劃分很多的區(qū)域，有數(shù)字時(shí)鐘、模擬時(shí)鐘、圖片、動(dòng)畫(huà)和文字等不同的區(qū)域，一般往往只更新文字部分內(nèi)容，即可達(dá)到信息發(fā)布的目的，同時(shí)不用生成節(jié)目，節(jié)省了時(shí)間和提高了效率。
3 二次開(kāi)發(fā)接口的應(yīng)用
二次開(kāi)發(fā)接口一般都是以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式提供給用戶(hù)，并提供主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的接口和例程，例如VC、C#、DELphi 和VB 等。一般的調(diào)用流程是：
（1）載入動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)；（2）建立通信通道；（3）進(jìn)行顯示屏控制、監(jiān)控操作；（4）進(jìn)行節(jié)目制做、發(fā)送和更新；（5）關(guān)閉通信通道；（6）釋放動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，完成二次開(kāi)發(fā)接口的調(diào)用。
4 結(jié)論
本文針對(duì)LED 顯示屏工程應(yīng)用中對(duì)二次開(kāi)發(fā)接口的需求，提出了一種LED 顯示屏二次開(kāi)發(fā)接口的方法，將二次開(kāi)發(fā)接口總結(jié)為通信通道、節(jié)目和命令三種接口，并在網(wǎng)絡(luò)先鋒控制卡系列產(chǎn)品中應(yīng)用。實(shí)踐證明，該方法可讓用戶(hù)在系統(tǒng)集成中，簡(jiǎn)單、快速地實(shí)現(xiàn)其二次開(kāi)發(fā)功能，同時(shí)降低系統(tǒng)集成的周期和代價(jià)。