1 概述
LED顯示屏作為一種全新的信息媒體，在性能上具有突出的優(yōu)點。其使用壽命長，響應速度快，可視距離遠，亮度高，可視角度大，功耗低，驅(qū)動簡單，耐沖擊，性能穩(wěn)定，因此在社會的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用(如圖1)。例如高速公路可以使用LED顯示屏實時發(fā)布路況信息；體育場館可以使用LED顯示屏實時公布現(xiàn)場實況；超市可以使用LED顯示屏實時顯示商品的行情等。
2 通信方式
目前，戶外LED顯示屏的數(shù)據(jù)傳輸可以通過以下幾種方式進行。
(1)工作人員使用便攜電腦到設(shè)備現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)更新。這種數(shù)據(jù)傳輸方式的缺點在于難以做到顯示數(shù)據(jù)的實時更新，難以及時發(fā)現(xiàn)LED顯示屏存在的故障，也加大了工作人員的勞動強度，增加了企業(yè)運作的人力成本開支。
(2)LED顯示屏通過以太網(wǎng)線路接入到因特網(wǎng)與接在因特網(wǎng)的服務器端電腦進行通信，利用電腦通過因特網(wǎng)對LED顯示屏進行數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸方式需要進行以太網(wǎng)絡(luò)布線，存在安裝不方便、維護成本比較昂貴等缺點。
(3)通過短信息來實現(xiàn)對LED顯示屏的控制。這種數(shù)據(jù)傳輸方式的缺點是短信息編輯困難，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較小。同時短信息的傳輸也存在一定的時延，很難保證數(shù)據(jù)的實時性，特別是在道路交通、體育場館等需要實時顯示信息的場合。
(4)通過GPRS/CDMA無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄ED顯示屏進行控制。這種數(shù)據(jù)傳輸方式的優(yōu)點在于安裝簡單，速度比較快，不受時間和空間的限制，能夠?qū)︼@示數(shù)據(jù)進行實時更新。因此使用GPRS/CDMA無線數(shù)據(jù)傳輸方式就成為一種比較理想的選擇。
3 系統(tǒng)組成
基于GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)對LED顯示屏進行遠程控制的系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)由LED顯示屏、GPRS無線數(shù)傳設(shè)備ZWG-28A、上位機服務器軟件等組成。
3.1 LED顯示屏
顯示屏可以采用常見的各個廠家生產(chǎn)的LED顯示屏。在本方案中，對LED顯示屏控制器的唯一要求是其需要具備RS-232或RS-485/422通信接口。
3.2 GPRS無線數(shù)傳設(shè)備ZWG-28A
ZWG-28A是由廣州致遠電子有限公司開發(fā)的一款基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(DTU)，其使用工業(yè)級SIEMENS GPRS模塊MC39i，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的PPP、TCP/IP協(xié)議棧，為用戶提供高速、全透明的數(shù)據(jù)通道，使用簡單、設(shè)備穩(wěn)定可靠，同時ZWG-28A具有大緩存區(qū)的設(shè)計，采用動態(tài)劃分技術(shù)，滿足不同數(shù)據(jù)量的傳輸要求。
該產(chǎn)品的外形圖如圖3所示。
ZWG-28A的主要性能指標如下：
(1)大緩存區(qū)設(shè)計(收發(fā)各30 KB)，采用動態(tài)劃分技術(shù)，提高緩存區(qū)使用效率；
(2)最多可緩存480幀數(shù)據(jù)（每幀64 B），適合小數(shù)據(jù)幀快速連續(xù)傳輸；
(3)每幀可設(shè)置為1 460 B長度（緩存20幀），適合大數(shù)據(jù)量連續(xù)傳輸；
(4)使用西門子工業(yè)級GPRS模塊，內(nèi)嵌可靠協(xié)議棧；
(5)6 V～26 V寬范圍供電；
(6)具有設(shè)備電源關(guān)斷功能，方便用戶控制；
(7)數(shù)據(jù)全透明傳輸，用戶無需了解復雜的TCP/IP、PPP等協(xié)議；
(8)支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名或IP地址訪問；
(9)支持備用數(shù)據(jù)中心；
(10)支持APN虛擬專網(wǎng)業(yè)務；
(11)支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電三種工作方式；
(12)支持短信和電話喚醒功能；
(13)支持斷線自動重連功能；
(14)具有連接時機可控功能，節(jié)約流量；
(15)支持本地和遠程圖形化界面配置與維護；
(16)支持短信配置與維護；
(17)支持本地和遠程固件升級；
(18)支持數(shù)據(jù)中心虛擬串口功能，無縫銜接現(xiàn)有上位機軟件；
(19)多重軟硬件可靠設(shè)計，復合式看門狗技術(shù)，使設(shè)備安全運行。
3.3 上位機服務器軟件
GPRS無線數(shù)傳設(shè)備是通過因特網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模琇ED顯示屏的上位機服務器需要連接因特網(wǎng)才可以與GPRS無線數(shù)傳設(shè)備進行通信。上位機服務器可通過使用靜態(tài)IP或動態(tài)域名等方式連接因特網(wǎng)，如果LED顯示屏的上位機服務器處于局域網(wǎng)內(nèi)則需要在路由器上作端口映射操作。
在本應用中ZWG-28A作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的客戶端，控制LED顯示屏的上位機軟件作為服務器端，上位機軟件可通過標準的socket網(wǎng)絡(luò)編程與客戶端進行通信。
一般來說生產(chǎn)LED顯示屏控制器的廠商都會提供一個基于RS-232接口的上位機軟件，上位機軟件通過串口與LED顯示屏控制器進行通信，鑒于此我們提供了一個虛擬串口軟件，直接把ZWG-28A虛擬成一個“無線的串口”，用戶無需修改現(xiàn)有的基于RS-232接口的上位機軟件即可以直接使用，如圖4所示。
3.4 系統(tǒng)安裝流程
綜上所述，整個系統(tǒng)的安裝和設(shè)置流程如下。
(1)配置ZWG-28A的各項工作參數(shù)
根據(jù)實際應用配置ZWG-28A的各項工作參數(shù)，如串口參數(shù)、IP地址、端口號等。
(2)安裝LED顯示屏和ZWG-28A
把LED顯示屏控制器的串口與ZWG-28A的串口相連即可完成設(shè)備的安裝。在本應用示例中使用的是深圳勵研科技有限公司設(shè)計的LED顯示屏控制器，該LED顯示屏控制器為一個異步控制器，只需要使用勵研科技有限公司提供的上位機軟件通過ZWG-28A把顯示的數(shù)據(jù)下載到控制器上即可對LED顯示屏內(nèi)容進行更新。
(3)在服務器端安裝上位機軟件及虛擬串口軟件
安裝虛擬串口軟件，并在電腦上虛擬出一個ZWG-28A的“無線串口”后，ZWG-28A會自動連接上虛擬串口軟件，此時LED顯示屏控制器上的串口就變成了一個“無線的串口”連接到上位機軟件的電腦上。安裝勵研科技有限公司提供的LED顯示屏控制器上位機軟件，設(shè)置上位機軟件的各參數(shù)，通信串口選擇虛擬串口軟件虛擬出的串口，設(shè)置好后就可以像上位機軟件使用本地串口連接顯示屏控制器一樣下載LED顯示屏的顯示數(shù)據(jù)。
需要注意的是，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)存在一定的時延，使用GPRS網(wǎng)絡(luò)操作LED顯示屏控制器的時間要比使用本地串口操作控制器的時間長，所以在下載顯示數(shù)據(jù)時需要的時間要比使用本地串口需要的時間長。
4 小結(jié)
經(jīng)過與勵研科技有限公司設(shè)計的顯示屏控制器實際的調(diào)試安裝測試，使用本應用方案，安裝簡單，操作方便，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，用戶無需改動現(xiàn)有的上位機軟件即可投入使用。
在本應用示例中使用的是外置的GPRS DTU設(shè)備，用戶也可以使用嵌入式的GPRS DTU模塊(ZWG-28DP)，直接把嵌入式GPRS DTU模塊嵌入到用戶的LED顯示屏的控制器上，體積更小，系統(tǒng)更緊湊。
3G網(wǎng)絡(luò)正在如火如荼的建設(shè)中，廣州致遠電子有限公司也同步推出3G(TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000 1X EV-DO)無線產(chǎn)品。使用GPRS網(wǎng)絡(luò)的LED顯示屏遠程控制系統(tǒng)可直接升級為使用3G網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)使用3G網(wǎng)絡(luò)下載數(shù)據(jù)速度會更快，例如需要大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)娜蔐ED顯示屏等遠程控制系統(tǒng)上使用3G無線產(chǎn)品會更合適。