引言
在LED 顯示屏工程應用中，有單塊顯示屏項目，但更多的是多塊顯示屏項目。對于單塊顯示屏，直接使用廠商配置的控制軟件就滿足要求了；但對于多塊顯示屏，尤其是系統集成項目，廠商配置的控制軟件就很難滿足要求。這是因為，首先，廠商配置的控制軟件一般只實現通用的功能，對個性化的功能很難滿足要求，例如集成項目需要與后臺數據庫進行連接，實現實時信息發布，一般控制軟件很難提供此項功能；其次，對于集成項目而言，顯示屏信息發布僅是其中一個組成部分，需要統一的控制和界面風格；再次，在一個大的集成項目中，可能有多家廠商中標，或工程實現多年后更換或添加其它廠商的產品，而不同廠商的實現技術可能有所差異。
因此，為了滿足LED 顯示屏在工程中的應用，廠商一般都要提供二次開發接口，供系統集成商進行二次開發，完成系統集成。經過市場調研，現在LED 顯示屏二次開發接口良莠不齊，沒有統一的標準，有的太簡單，很難滿足工程應用，而有的又太復雜，造成系統集成周期長、代價大。因此，經過研究，本文提出一種新的LED 二次開發接口的設計方法，讓用戶簡單、快速地實現系統集成，同時減少二次開發時間和代價。
1 主要功能需求分析和模型構建
在工程應用中，LED 顯示屏主要用來發布信息，尤其是根據后臺數據庫的變化，實時更新信息。
典型的應用是火車站，實時更新車次、軟/ 硬座票、臥鋪票、發車時間等票務信息，以及到站車次、晚點車次等到站信息，除此之外，還有臨時通知、車次變更、廣告、候車室位置等等。
在火車站綜合信息管理系統中，相對于整個系統而言，LED 顯示屏信息發布只是其中一部分，但LED 顯示屏種類、通信類型、分布位置卻可能很復雜，如圖1 所示。按照顯示屏的大小、掛放的位置、顯示的內容和作用，可以將顯示屏分為總引導信息屏、候車信息屏、分區屏、檢票屏、通道顯示屏、站臺屏和出站口信息屏等。在通信方面，根據硬件條件、位置等，一般使用串口、網絡等。串口又分為RS485 和RS232,其中一個RS485 連接多個顯示屏，一個RS232 連接一個顯示屏；網絡又分有線網絡、無線網絡和GPRS 等。
圖1 LED顯示屏典型系統集成圖
經過綜合分析，系統涉及顯示屏的功能有：
（1）發布信息、更新信息、廣告和導向信息；（2）控制顯示屏，如重啟、定時開關屏，設置參數等；（3）監控顯示屏，顯示連接狀態、更新時間等。
其工作過程是：
（1）連接顯示屏；（2）發布信息、下載節目到顯示屏顯示；（3）控制和監控顯示屏；（4）結束操作后斷開連接。
其實，系統調用顯示屏功能并不復雜，主要難點在于：
（1）如何實現多種硬件連接方式統一，包括串口、網絡；（2）如何組織多種信息顯示對象，包括文字、圖片、動畫、時鐘等；（3）如何根據LED 顯示屏的控制要求，提供基本的控制命令，適應多種系統集成方式，包括C/S、B/S 以及分布式、分層控制等。
為了解決這些難點，并達到通用、簡單、容易集成的目的，經過研究，本文構建的LED 二次開發接口的模型如圖2 所示，主要功能和流程如下：
（1）調用通信控制接口，根據不同的通信方式分別創建其通信通道，完成LED 顯示屏連接；（2）調用節目制作接口，創建節目、添加節目對象，生成節目數據，然后使用命令接口發送節目到顯示屏，完成信息發布；（3）調用命令接口，進行顯示屏重啟、開/ 關屏、設置亮度、更新時間、讀取顯示屏時間等操作，完成顯示屏的控制、監控工作；（4）退出系統時，關閉通信通道，釋放資源，結束二次開發接口的調用操作。
2 關鍵功能的設計和實現
2.1 通信協議設計
LED 顯示屏二次開發接口設計的首要工作是定義控制端與LED 顯示屏之間的通信協議。為了實現簡便并對用戶透明，這里所有通信方式皆采用同一協議，每一個命令都成對出現，對應命令和返回命令，如表1 和表2 所示。
表1 命令格式
表2 返回命令格式
各參數說明：
（1）命令類型：標注命令類型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：如果某一類型命令有多個，不同的命令號表示該類不同的命令；
（3）目標ID:指顯示屏ID,默認值為0x01;
（4）源ID:指控制端ID,默認為0x00;
（5）長度：指具體命令實際數據長度；
（6）數據：具體命令的數據或返回結果；
（7）校驗和：除校驗和外所有該協議數據的校驗和數據，一般使用算術和即可。
命令傳輸邏輯如下：
（1）發送方在發送具體的命令之前，先發送一個通信握手命令：
控制源端- - - - - - - - - - 發送通信握手命令- - - - - - - - - - 》 顯示屏控制源端《- - - - - - - - - - 返回通信握手命令- - - - - - - - - - 顯示屏
控制源端收到結果正確，則表示顯示屏已經做好接收數據準備，可以開始發送具體命令。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，串口的波特率設置是否正常等。
（2） 發送方把具體命令數據按前面的格式進行打包發送到顯示屏，顯示屏在收到數據包后會對數據進行校驗檢查。如果校驗失敗，則請求重發。
（3）發送方的命令成功發送到顯示屏后，顯示屏按協議包格式把控制卡執行的結果反饋到發送方。如果校驗失敗，請求顯示屏重發執行結果數據；否則發送結束結果給顯示屏，結束命令過程。
（4） 如果（2）中指令是文件傳輸指令，則重復（2）、（3），直到文件傳輸結束。
在通信過程中，發送方要強制結束發送過程，可以發送通信握手命令或強制中止通信進行強制終止。
2.2 通信通道接口
在對LED 顯示屏進行通信之前，必須先建立通信通道，而退出系統時，則釋放通信通道資源。通信通道接口包括：
（1）打開通信通道
函數格式：DWORD COMM_Open （constPDeviceParam pDevParam, DWORD dwNotify,DWORD dwWindws , DWORD dwMsg）；
參數說明：
① pDevParam:表示指定設備的參數，例如串口的波特率、串口號，以及網絡本地IP 地址、端口號等參數；② dwNotify:表示當LED 顯示屏有返回值時是否通知，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:用戶定義的消息號。
返回值：
① 0:表示創建失敗；② 其它值：表示設備通道值。
功能描述：
該函數用來建立一個通信通道，函數運行一次即建立一個通道，建立成功就返回一個DWORD值，代表一個設備的句柄，用于區分不同的通道。該值供其它接口函數使用，以便對不同的顯示屏進行控制。
物理上支持串口通道、網絡通道，對于串口，設置串口號、波特率、接收/ 發送緩沖區，然后打開串口；對于網絡，設置本地IP、端口號、接收/ 發送緩沖區，然后打開網口。這里需要特別強調的是，網絡采用UDP 方式，這主要是為了：
① 在協議實現上與串口統一；② 只需一次創建；③ 提高網絡通信握手連接。
因篇幅原因，以下函數將只列出函數格式和功能說明。
（2）關閉通信通道
函數格式：DWORD COMM_Close （DWORDdwDev/* 通信設備通道*/）；
該函數關閉已打開的通信通道（dwDev），釋放通信通道資源，一般在退出系統前使用。
（3）強制中止通信
函數格式：DWORD COMM_Break （DWORDdwDev）；
該函數中止當前通信通道（dwDev）的通信。
（4）通信握手
函數格式：DWORD COMM_Link （DWORD dwDev/* 通信設備通道*/,
BYte byDstNo/* 目標顯示屏ID*/,
char *chHost/* 網絡地址，串口時無效*/,
WORD wPort/* 網絡端口號，串口時無效*/
）；
該函數查詢顯示屏是否能夠通信，可在通信之前或監控LED 顯示屏時使用。
2.3 節目接口
LED 顯示屏顯示的信息其實是一個個的節目文件，一般先在上位機控制系統中生成，然后發送到顯示屏上顯示。在設計節目接口時，可能因節目結構不同，細節上有些差別，本文根據如圖3 所示的樹形節目結構設計一種節目接口。
（1）節目初始化。
函數格式：
DWORD Program_Init （DWORD dwProgramType/* 節目類型*/,
DWORD dwScreenType/* 顯示屏類型*/,
DWORD dwWidth/* 節目寬度*/,
DWORD dwHeight/* 節目高度*/
）；
該函數用于在計算機內存開辟一塊內存空間，或釋放上一次節目占用的資源，為節目生成做準備。
（2）添加區域
函數格式：
DWORD Program_AddArea （DWORD dwAreaType/* 區域類型*/,
LPRECT rect/* 顯示區域*/,
DWORD &dwAreaNO/* 區域號*/
）；
在顯示屏頁面上，根據節目的要求，需要劃分不同的區域，設置其起點和寬高。可使用該函數在當前顯示頁面上創建一個個的區域，以放置具體的顯示對象，例如內碼文字、時鐘等。
（3）添加各種對象。
在頁面的區域上，可添加單行文字、多行文字、內碼文字、圖片、視頻動畫、WORD 文檔、Flash 動畫、表格、數字時鐘、模擬時鐘、倒計時等各種顯示對象，在實現時，每一種對象對應一個函數。這里列出常用的添加圖片的函數：
函數格式：
DWORD Program_AddPicture（DWORD dwAreaNO/* 區域號*/,
HDC dc/* 圖形dc*/,
DWORD dwWidth/* 圖片寬*/,
DWORD dwHeight/* 圖片高*/,
LPRECT rect/* 顯示區域*/,
DWORD dwAction/* 特效號*/,
DWORD dwExitAction/* 退出特效號*/,
DWORD dwSpeed/* 顯示速度*/,
DWORD dwTimecount/* 顯示時間*/,
DWORD dwTransparent/* 透明與否*/）；
該函數在指定區域上添加一個圖片，顯示內容來自于dc.
（4）節目數據生成。
函數格式：DWORD Program_MakeData（）。
該函數生成節目數據， 以便使用LEDControl_SendToScreen 函數發送到不同的顯示屏。
2.4 命令接口
命令接口主要為控制、監控和發送節目數據而設計，例如，火車站或街頭的廣告屏，在夜間人少時，廣告效果不明顯，同時也為了省電，可在指定夜間時間點關閉顯示屏，然后到早晨指定時間點自動打開顯示屏。經過總結，命令接口的命令包括：
（1）重啟命令。
函數格式：DWORD LEDControl_Reboot（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）；
該函數用來重啟指定的LED 顯示屏。
（2）電源控制。
函數格式：DWORD LEDControl_SetPower（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char chHost,WORD wPort, DWORD dwPower/* 開或關標識*/）；
該函數打開或關閉顯示屏。
（3）顯示屏亮度調節。
函數格式：DWORD LEDControl_SetBrightness（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort, BYTE byBrightness/* 亮度*/）；
該函數用于調節顯示屏亮度。
（4）校時。
函數格式：DWORD LEDControl_AdjustTime（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）；
該函數用于計算機時鐘校正顯示屏時鐘。
（5）節目發送接口。
函數格式：DWORD LEDControl_SendToScreen（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）；
該函數將Program_MakeData 生成的節目數據發送到顯示屏，最后返回狀態值，表示成功、失敗及其它狀態，用戶根據狀態再進行相應的處理。
（6）局部更新節目接口。
函數格式：DWORDLEDControl_UpdateCodeText （DWORD dwDev,BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort,char *chCodeText/* 字符串緩沖區*/, int iLen/*字符串長度*/）；
該函數用來更新顯示屏局部內容。對于一些信息發布，一般只需要更新局部的內容，例如車站大廳信息發布，顯示屏劃分很多的區域，有數字時鐘、模擬時鐘、圖片、動畫和文字等不同的區域，一般往往只更新文字部分內容，即可達到信息發布的目的，同時不用生成節目，節省了時間和提高了效率。
3 二次開發接口的應用
二次開發接口一般都是以動態鏈接庫的形式提供給用戶，并提供主流開發語言的接口和例程，例如VC、C#、DELphi 和VB 等。一般的調用流程是：
（1）載入動態鏈接庫；（2）建立通信通道；（3）進行顯示屏控制、監控操作；（4）進行節目制做、發送和更新；（5）關閉通信通道；（6）釋放動態鏈接庫，完成二次開發接口的調用。
4 結論
本文針對LED 顯示屏工程應用中對二次開發接口的需求，提出了一種LED 顯示屏二次開發接口的方法，將二次開發接口總結為通信通道、節目和命令三種接口，并在網絡先鋒控制卡系列產品中應用。實踐證明，該方法可讓用戶在系統集成中，簡單、快速地實現其二次開發功能，同時降低系統集成的周期和代價。