第一篇：GPRS遠(yuǎn)程無線車載LED信息發(fā)布系統(tǒng)方案

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004km.cn 正偉短信/GPRS無線LED一體控制卡應(yīng)用文檔

GPRS遠(yuǎn)程無線車載LED信息發(fā)布系統(tǒng)方案

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地址：上海市徐匯區(qū)漕寶路70號光大會展中心C座1102室 總機(jī)：021-64823049 021-64325603 021-64087245 傳真：021-64087245-804 郵政編碼：200233 004km.cn

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004km.cn 正偉短信/GPRS無線LED一體控制卡應(yīng)用文檔 GPRS遠(yuǎn)程無線車載LED信息發(fā)布系統(tǒng)方案

一、短信/GPRS無線LED一體控制卡概述

由于傳統(tǒng)的LED 顯示屏的信息輸入只能通過數(shù)據(jù)線與電腦直接連接來進(jìn)行, 因此對于傳統(tǒng)LED顯示屏來說不能滿足遠(yuǎn)程信息實時發(fā)布的需要，因而不能構(gòu)建大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)式信息發(fā)布系統(tǒng)?；诖宋宜狙芯砍龆绦?GPRS無線LED一體控制卡，基于短信/GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供通用LED 通信控制接口，實現(xiàn)對LED 顯示屏的大規(guī)模的組網(wǎng)。無論是普通的文字條屏，還是大屏幕的圖文屏，只要接上無線LED一體控制卡，就能馬上打破傳統(tǒng)LED顯示屏的限制，成為能夠大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)的無線LED信息顯示屏。無線LED 信息顯示屏是一種全新的信息媒體，一經(jīng)面世，便被廣泛的社會團(tuán)體所接受，其“流動”顯示和聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布的特點更為廣告界所推崇，成為一種全新的廣告媒體。無論LED 顯示屏放在何處，LED 顯示屏的數(shù)量多少，系統(tǒng)的主控中心都能將信息準(zhǔn)確、即時的發(fā)布到指定的某個或多個或全部的LED 顯示屏上。無線LED一體控制卡能夠極大的增強(qiáng)LED 顯示屏作為信息顯示載體發(fā)布信息的靈活性和實時性，為拓展LED 顯示屏的應(yīng)用發(fā)揮極大的功效。

短信/GPRS無線LED一體控制卡具備有線控制卡的顯示功能，通過手機(jī)或者能上網(wǎng)的電腦給LED顯示屏無線發(fā)送內(nèi)容，傻瓜式的操作，廣泛應(yīng)用于各種門頭屏，車載屏，氣象屏等等LED單雙色顯示屏，受到用戶廣泛歡迎，有線控制卡的價位，無線的功能，省卻布線和人工成本，傻瓜式的操作，省卻培訓(xùn)和售后技術(shù)支持成本

二、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

無線LED信息發(fā)布系統(tǒng)由LED顯示屏、LED顯示控制器（短信/GPRS無線LED一體控制卡）、和無線LED信息發(fā)布中心平臺幾個部分組成。控制中心通過LED顯示信息發(fā)布軟件，以GPRS 網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)傳輸載體，以無線數(shù)據(jù)傳輸單元和LED 顯示控制器為LED 顯示屏的接入終端，實現(xiàn)由控制中心遠(yuǎn)程向遠(yuǎn)程的無線LED顯示設(shè)備發(fā)送圖文信息。

無線傳輸LED顯示屏應(yīng)用示意圖：

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004km.cn 系統(tǒng)組成及各部分特點：

A）：顯示系統(tǒng): 1．短信/GPRS無線LED一體控制卡

采用雙MCU，一個只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理。一個負(fù)責(zé)顯示，這樣大大的減少了顯示MCU的開銷，使此控制系統(tǒng)具備了很高的顯示質(zhì)量。

GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。短信/GPRS無線LED一體控制卡是我司針對LED顯示屏設(shè)計的一款內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧的LED一體控制卡，采用工業(yè)級的芯片。為用戶提供一種新的控制卡。產(chǎn)品特點

* 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級產(chǎn)品，滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可用于惡劣工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境； * 使用方便、靈活、可靠，多重技術(shù)保障產(chǎn)品高度穩(wěn)定； * 支持雙頻GSM/GPRS 900M 1800M； * 內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，支持TCP協(xié)議； * 永遠(yuǎn)在線;* 可實現(xiàn)點對點，點對多點等靈活的組網(wǎng)方式；

* 短信/GPRS的遠(yuǎn)程控制功能，可用短信/GPRS進(jìn)行信息發(fā)布； * 支持永遠(yuǎn)在線模式，斷線自動重?fù)埽?/p>

* LED顯示屏接口：2個08接口，4個12接口 ； * DC5V，2000mA供電，具有節(jié)能模式；

* 內(nèi)置看門狗，隨時監(jiān)控運行狀態(tài)，保證產(chǎn)品穩(wěn)定可靠的運行； * 抗干擾設(shè)計，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求

2．顯示屏體

顯示屏體由各系統(tǒng)集成商自行采購

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004km.cn 顯示屏體主要由顯示單元板（包括顯示驅(qū)動電路板）、電源和框架等組成。單元板是由LED模塊組成的顯示單元。LED模塊內(nèi)植有發(fā)光二極管管芯 1.車租車車內(nèi)屏

顯示面積：9.6cm*76.8cm

外框尺寸：13.5cm*80cm 出租車車頂屏

顯示面積：9.6cm*76.8cm

外框尺寸：15cm*85cm

1、燈點

（1）使用超高亮度LED發(fā)光管，能充分保證顯示屏的亮度，及整屏的均勻性。

2、外殼

（1）有多種專門為出租車及公交車設(shè)計的外殼。

(2)采用模組背開式，除燈點以外，可完全由背部維修。

B）：控制中心及客戶端信息管理及發(fā)布軟件

整個軟件系統(tǒng)采用BS+CS架構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)運行于互聯(lián)網(wǎng)上。整個軟件系統(tǒng)分為以下幾部分：客戶端管理軟件、運營中心管理軟件、中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)軟件、GPRS中心服務(wù)軟件及GPRS終端軟件。

整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處于中心服務(wù)器上，用戶端安裝用戶服務(wù)軟件，用戶通過用戶帳號+密碼訪問登陸系統(tǒng)并從中心服務(wù)器上檢索、建立、修改數(shù)據(jù)。通過對不同的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，來完成用戶的管理。各用戶所要發(fā)布的信息通過InterNet網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)中心，由中心完成數(shù)據(jù)校驗、審核工作，然后把有效信息通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給各地方的顯示屏上。中心監(jiān)控人員可以通過中心數(shù)據(jù)庫監(jiān)控各用戶端所發(fā)

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004km.cn 布的信息。

軟件體系結(jié)構(gòu)為三層體系結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)劃分為多個層次，所有數(shù)據(jù)交換基于Web Services服務(wù)完成，服務(wù)進(jìn)行了加密處理，只有取得了密鑰及有相應(yīng)的權(quán)限的用戶才能登陸到系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的交互。這樣可以提高整個系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)把界面層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層分開設(shè)計，每兩層間均有加密控制，以提高數(shù)據(jù)安全性。

三、GPRS無線LED系統(tǒng)特點：

（1）實時遠(yuǎn)程發(fā)布：傳統(tǒng)LED顯示屏只能固定地顯示所控制器內(nèi)存儲的信息，如需發(fā)布新的信息只能通過電腦聯(lián)機(jī)來更新信息。無線LED顯示屏可以隨時接收信息中心下發(fā)的信息。

（2）不受距離限制：傳統(tǒng)電子顯示屏只能在短距離內(nèi)使用，一般只有數(shù)十米，無線LED顯示屏只要無線GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方都可以使用，不受距離和位置的限制。

（3）組網(wǎng)規(guī)模大：傳統(tǒng)LED顯示屏的內(nèi)容由電腦通過串口數(shù)據(jù)線發(fā)送，顯示屏數(shù)量在規(guī)模上受到限制。無線LED信息發(fā)布系統(tǒng)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)來發(fā)送信息，采用TCP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，終端聯(lián)網(wǎng)數(shù)量不受限制可以多達(dá)上萬個。

（4）安裝簡單方便實用：不用麻煩的有線工程施工，安裝位置可靈活選擇。（5）遠(yuǎn)程維護(hù)功能，可用網(wǎng)絡(luò)或短信遠(yuǎn)程對產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)控，便于維護(hù)和檢修。

（6）．先進(jìn)性：充分利用計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移動無線通信系統(tǒng)、LED顯示控制等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計具有國內(nèi)先進(jìn)的無線LED信息發(fā)布系統(tǒng)。采用目前先進(jìn)的系統(tǒng)軟件平臺及終端設(shè)備，不但能夠無線LED信息聯(lián)網(wǎng)發(fā)布需要，而且能夠支持相關(guān)各個行業(yè)內(nèi)部具體業(yè)務(wù)需要。

（7）可靠性：本系統(tǒng)的可靠性主要體現(xiàn)在三個方面：一是中心系統(tǒng)的可靠性，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中心服務(wù)系統(tǒng)等軟件平臺的可靠性；二是無線LED控制卡的可靠性，硬件故障率低，可以設(shè)置心跳包和短信遠(yuǎn)程重聯(lián)機(jī)制。三是通信機(jī)制可靠，依托移動或聯(lián)通GSM網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸高效可靠。

（8）擴(kuò)展性：系統(tǒng)要有良好的擴(kuò)展性，當(dāng)終端數(shù)量增加、使用用戶范圍擴(kuò)大、系統(tǒng)功能增加時，能夠平穩(wěn)升級，支持現(xiàn)有的各類無線通信接入，GSM系統(tǒng)，GPRS系統(tǒng)，并實現(xiàn)了這些系統(tǒng)的并網(wǎng)運行，今后通過開發(fā)和安裝相應(yīng)的通信接口協(xié)議即可實現(xiàn)其他未來通信系統(tǒng)的接入。

（9）實用性：整個系統(tǒng)的操作以方便、簡潔、高效為目標(biāo)，既充分體現(xiàn)快速反應(yīng)的特點，又能便于操作人員進(jìn)行信息處理和發(fā)布，便于管理層及時了解各項統(tǒng)計信息。

（10）保密性：對于系統(tǒng)的管理實行嚴(yán)格的權(quán)限管理，只有持有一定權(quán)限的密鑰才能訪問、監(jiān)控、實施相應(yīng)的管理、控制操作，確保系統(tǒng)安全可靠。

四、軟件系統(tǒng)主要功能：

1．系統(tǒng)無限大支持無線LED顯示屏數(shù)； 2．通信體制支持：短信/GPRS通信方式； 3．系統(tǒng)軟件采用C/S結(jié)構(gòu)或者B/S結(jié)構(gòu)；

4.登錄管理，用戶權(quán)限管理，可定義不同的操作用戶有不同的操作權(quán)限，實現(xiàn)用戶分級管理； 5．支持LED顯示屏設(shè)備信息管理功能，可實現(xiàn)分組管理；

6.支持欄目管理，可設(shè)置不同的欄目； 7.信息編輯：可靈活編輯信息播放方式，播放時間，信息有效期，可編輯字庫及點陣文字信息及圖片信息； 8．支持信息實時發(fā)送、定時發(fā)送、單發(fā)，群發(fā)，分組發(fā)送等；

9．強(qiáng)大的查詢功能，可對用戶、信息、設(shè)備、欄目、工作日志等等進(jìn)行查詢； 10．強(qiáng)大的顯示屏控制功能，可校時、開關(guān)屏、亮度控制、同步控制等；

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五、系統(tǒng)應(yīng)用

作為一種新的信息發(fā)布載體，無線LED信息發(fā)布系統(tǒng)具有廣闊的市場和用途，主要應(yīng)用如下：

小區(qū)樓院：將無線LED顯示屏安裝在小區(qū)、樓宇、院子入口處，作為小區(qū)信息公告牌，方便物業(yè)和居民發(fā)布物業(yè)通知、公益資訊、小區(qū)公告、氣象信息、安全知識、交通提示、社區(qū)信息等，有助于社區(qū)信息的整合與傳播，凈化社區(qū)環(huán)境，提升社區(qū)形象；

政府部門：將無線LED顯示屏安裝在政府部門的辦事大廳，作為政務(wù)公示欄，用來發(fā)布政府政策、公告公示、民意調(diào)查、應(yīng)急通知、預(yù)警提示、氣象信息、法規(guī)宣傳等；無線LED顯示屏可以成為氣象、安全、交通、水利、消防、民政、公安、城管等行業(yè)部門信息發(fā)布與預(yù)警系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)終端。

門店超市：將無線LED顯示屏安裝在商店門頭、超市入口、大廳、貨架處，用于發(fā)布導(dǎo)購提示、供求信息、價格行情、促銷打折、新品推介、商家推薦、客戶問候等，是商家引導(dǎo)顧客的媒體和信息傳播的窗口，有助于吸引消費者，促進(jìn)商家信息的傳播。

交通車站：將無線LED顯示屏安裝在車站候車室、收費站、站臺中作為電子公告屏，用于發(fā)布公交信息、天氣預(yù)報、各類廣告、即時新聞、交通路況、票務(wù)情況、臨時通知等；

交通車輛：將無線LED顯示屏安裝在公交車輛、城市出租車、地鐵車輛和鐵路列車上，用于發(fā)布城市新聞、天氣預(yù)報、交通路況、商業(yè)信息等；

廣告?zhèn)髅剑簩o線LED顯示屏可嵌入到廣告燈箱、戶外廣告、招牌門牌、路牌中用于發(fā)布即時廣告和信息，可以有效提升整體廣告效果，擴(kuò)大廣告受眾率。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村：將無線LED顯示屏安裝到各村、鎮(zhèn)重要場所，作為農(nóng)村供求信息欄，用于發(fā)布農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)政策、應(yīng)急廣播、市場信息、供求信息、氣候信息、病害防治等；

賓館酒店：選用帶有牌價欄的無線LED顯示屏安裝在前臺、大廳等處，用于發(fā)布房價信息、公告通知、氣象預(yù)告、消費指南、歡迎語等；

學(xué)校醫(yī)院:將無線信箱作為電子公告欄，用于發(fā)布服務(wù)指南、收費公示、預(yù)防提醒、會議通知、學(xué)術(shù)活動、供求信息等。

六、公司簡介

上海正偉數(shù)字技術(shù)有限公司（Shanghai Zhengwei Digital Technology Co., Ltd.）注冊于上海高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，是上海市科委審定的科技企業(yè)。公司專注于嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)，專業(yè)提供嵌入式網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域、無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域和嵌入式計算系統(tǒng)領(lǐng)域的軟硬件產(chǎn)品及技術(shù)服務(wù)。

正偉擁有專業(yè)的研發(fā)技術(shù)人員和優(yōu)秀的營銷團(tuán)隊，并具有從?？频讲┦坎煌瑢W(xué)歷的良好人才結(jié)構(gòu)。公司與眾多系統(tǒng)集成商、學(xué)校政府研究所在器件供貨、產(chǎn)品經(jīng)銷、技術(shù)創(chuàng)新等方面形成了良好的合作伙伴關(guān)系。正偉在嵌入式控制、2G-4G（GPRS/CDMA/EVDO/HSDPA）無線通信、GPS衛(wèi)星定位及嵌入式軟件開發(fā)等技術(shù)領(lǐng)域擁有核心技術(shù)，并提供了一系列高品質(zhì)的產(chǎn)品。

“無線技術(shù) 引領(lǐng)未來”,正偉從2003年初開始敏銳的意識到GPRS/CDMA等無線技術(shù)是市場和技術(shù)發(fā)展的大趨勢，無線網(wǎng)絡(luò)將不可避免地滲透到人與人，人與機(jī)器，機(jī)器與機(jī)器通信的每一個角落，無線技術(shù)所帶來的信息流通及隨之而來的系統(tǒng)決策科學(xué)化，決策高速化，及系統(tǒng)自我決策化將極大的影響人們的生活，正偉積極的投入了這個過程，立志將無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到每一個角落，提出了“網(wǎng)絡(luò)天下，溝通世界”的宏偉目標(biāo)！

數(shù)年來精益求精，兢兢業(yè)業(yè)，上海正偉成功的把無線產(chǎn)品應(yīng)用到長城內(nèi)外大江南北，以及臺灣、澳大利亞、南非等國內(nèi)外數(shù)十個行業(yè)，并獲得一致好評。

我們獲得了國家創(chuàng)新基金支持，參與了上海市河流污水處理，上海災(zāi)害天氣預(yù)警系統(tǒng)，上海浦東市政宣傳系統(tǒng)，上海松江精神文明宣傳系統(tǒng)，上海靜安景觀燈控制系統(tǒng)，上海高架情報板系統(tǒng)，上海停車信息發(fā)布系統(tǒng)，上海徐匯交通指示系統(tǒng)，藥監(jiān)局藥品快速反應(yīng)系統(tǒng)，新疆農(nóng)業(yè)信息發(fā)布系統(tǒng)，內(nèi)蒙電力監(jiān)控系統(tǒng)，云南氣象信息系統(tǒng)，安徽車載信息系統(tǒng)。。等等。部分產(chǎn)品項目得到了上海晨報和中央電視臺CCTV的廣泛報道，我們與上海海事大學(xué)在港口管理物流信息決策等領(lǐng)域達(dá)成技術(shù)合作和人才培養(yǎng)。

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004km.cn 憑借其技術(shù)、人才、管理優(yōu)勢，本著“踏實創(chuàng)新，追求卓越”的企業(yè)精神，正偉數(shù)字銳意進(jìn)取，勇于創(chuàng)新，力爭成為嵌入式網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域和無線通信領(lǐng)域領(lǐng)先的設(shè)備提供商和服務(wù)提供商?！罢苏?，偉心偉業(yè)”是公司永恒的信念和追求?？蛻魬?yīng)用短信/GPRS無線LED一體控制卡項目圖片：

應(yīng)用實例：

第二篇：無線led信息發(fā)布體系應(yīng)用一覽

無線led信息發(fā)布體系應(yīng)用一覽

無線led信息發(fā)布體系

一、概述：

由于傳統(tǒng)的LED 顯示屏的信息輸入只能經(jīng)過數(shù)據(jù)線與電腦直接連接來進(jìn)行, 因此關(guān)于傳統(tǒng)led顯示屏來說不能滿意長途信息實時發(fā)布的需求，因此不能構(gòu)建大規(guī)劃的聯(lián)網(wǎng)式LED 屏信息發(fā)布體系。LED 信息發(fā)布體系則能夠有用處理LED 顯示屏長途組網(wǎng)的問題。該體系根據(jù)GPRS/CDMA 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供通用LED 通訊控制接口，完成對LED 顯示屏的大規(guī)劃的組網(wǎng)。不管是普通的文字條屏，仍是大屏幕的圖文屏，只需接上LED 無線傳輸終端，就能立刻打破傳統(tǒng)LED顯示屏的約束，成為能夠大規(guī)劃聯(lián)網(wǎng)的無線LED信息顯示屏。無線LED 信息顯示屏是一種全新的信息媒體，一經(jīng)面世，便被廣泛的社會團(tuán)體所承受，其“活動”顯現(xiàn)和聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布的特色更為廣告界所推重，成為一種全新的廣告媒體。不管LED 顯示屏放在何處，LED 顯示屏的數(shù)量多少，體系的主控中心都能將信息精確、即時的發(fā)布到指定的某個或多個或悉數(shù)的LED 顯示屏上。

二、無線LED信息發(fā)布體系特色：

(1)組網(wǎng)規(guī)劃大：傳統(tǒng)LED顯示屏的內(nèi)容由電腦經(jīng)過串口數(shù)據(jù)線發(fā)送，顯示屏數(shù)量在規(guī)劃上收到約束。無線LED信息發(fā)布體系經(jīng)過GPRSCDMA無線網(wǎng)絡(luò)來發(fā)送信息，選用TCP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，終端聯(lián)網(wǎng)數(shù)量不受約束能夠多達(dá)上萬個。

(2)實時發(fā)布信息：傳統(tǒng)LED顯示屏只能固定地顯現(xiàn)控制器內(nèi)存儲的信息，如需發(fā)布新的信息只能經(jīng)過電腦聯(lián)機(jī)來更新信息。無線LED顯示屏能夠隨時接納信息中心下發(fā)的信息。

(3)不受間隔約束：傳統(tǒng)電子顯示屏只能在短間隔內(nèi)運用，一般只需數(shù)十米，無線LED顯示屏在全國范圍內(nèi)，只需無線GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋的當(dāng)?shù)囟寄軌蜻\用，不受間隔和方位的約束。

(4)裝置保護(hù)便利：由于不需求鋪設(shè)光纜或通訊電纜，所以無線LED顯示屏的裝置方位易于挑選。產(chǎn)品選用模塊化規(guī)劃，便于保護(hù)和檢修。

三、無線LED信息發(fā)布體系應(yīng)用：

作為一種新的信息發(fā)布載體，無線LED信息發(fā)布體系具有廣闊的商場和用處，可廣泛用于政府、商業(yè)、交通、餐飲、修建、旅行、體育、運送等職業(yè)和部分。

小區(qū)樓院：將無線LED顯示屏裝置在小區(qū)、樓宇、宅院進(jìn)口處，作為小區(qū)信息布告牌，便利物業(yè)和居民發(fā)布物業(yè)告訴、公益資訊、小區(qū)布告、氣候信息、安全常識、交通提示、社區(qū)信息等，有助于社區(qū)信息的整合與傳達(dá)，凈化社區(qū)環(huán)境，提高社區(qū)形象；

政府部分：將無線LED顯示屏裝置在政府部分的就事大廳，作為政務(wù)公示欄，用來發(fā)布政府方針、布告公示、民意調(diào)查、應(yīng)急告訴、預(yù)警提示、氣候信息、法規(guī)宣揚等；無線LED顯示屏能夠成為氣候、安全、交通、水利、消防、民政、公安、城管等職業(yè)部分信息發(fā)布與預(yù)警體系的標(biāo)準(zhǔn)終端。

門店超市：將無線LED顯示屏裝置在商鋪門頭、超市進(jìn)口、大廳、貨架處，用于發(fā)布導(dǎo)購提示、供求信息、價格行情、促銷打折、新品推介、商家引薦、客戶問好等，是商家引導(dǎo)顧客的媒體和信息傳達(dá)的窗口，有助于招引消費者，促進(jìn)商家信息的傳達(dá)。

交通車站：將無線LED顯示屏裝置在車站候車室、收費站、站臺中作為電子布告屏，用于發(fā)布公交信息、天氣預(yù)報、各類廣告、即時新聞、交通路況、票務(wù)狀況、暫時告訴等；

交通車輛：將無線LED顯示屏裝置在公交車輛、城市出租車、地鐵車輛和鐵路列車上，用于發(fā)布城市新聞、天氣預(yù)報、交通路況、商業(yè)信息等；

廣告?zhèn)髅剑簩o線LED顯示屏嵌入到廣告燈箱、戶外廣告、招牌門牌、路牌中用于發(fā)布即時廣告和信息，能夠有用提高整體廣告效果，擴(kuò)展廣告受眾率。

農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)村：將無線LED顯示屏裝置到各村、鎮(zhèn)重要場所，作為鄉(xiāng)村供求信息欄，用于發(fā)布農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)方針、應(yīng)急播送、商場信息、供求信息、氣候信息、病害防治等； 賓館酒店：選用帶有牌價欄的無線LED顯示屏裝置在前臺、大廳等處，用于發(fā)布房價信息、布告告訴、氣候預(yù)告、消費指南、歡迎語等； 校園醫(yī)院:將無線LED顯示屏作為電子布告欄，用于發(fā)布服務(wù)指南、收費公示、預(yù)防提示、會議告訴、學(xué)術(shù)活動、供求信息等

第三篇：淺談GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的應(yīng)用

在以前的查電表方式中，挨家挨戶敲門查電表，無論是對敲門的人來講，還是對被敲門的人來講，都是一件非常麻煩的事情?，F(xiàn)在已有許多的住宅用戶都用上了預(yù)付費電卡，這一措施可以省去查表的麻煩，但是對電力部門來說，數(shù)據(jù)統(tǒng)計和實時監(jiān)測仍然是一個有待解決的問題。

一、方案介紹

通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，電力部門可將工業(yè)和民用電表采集的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)實時傳遞到地、市、省級的集中監(jiān)控中心，以實現(xiàn)對電力監(jiān)測設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。GPRS網(wǎng)絡(luò)可為電力系統(tǒng)提供了簡單高效的通信傳輸手段。

中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡單。

GPRS電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)由位于電力局的配電中心和位于居民小區(qū)的電表數(shù)據(jù)采集點組成，利用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，電表數(shù)據(jù)通過中國移動的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。居民小區(qū)的所有電表首先連接到電表集中器，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費率電表通過RS485總線傳到電表集中器，電表集中器通過RS232接口與GPRS DTU(Data TraNSfer unit，全稱數(shù)據(jù)傳輸單元，是專門用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)或?qū)P數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)通過無線通信 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的無線終端設(shè)備)透明數(shù)據(jù)傳輸終端連接，電表數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)議封裝后發(fā)送到中國移動的GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至配電數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。

對于DTU來說，只要建立了與數(shù)據(jù)中心的雙向通信，完成用戶串口數(shù)據(jù)與GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數(shù)據(jù)，DTU就立即把串口數(shù)據(jù)封裝在一個TCP/UDP包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當(dāng)DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的TCP/UDP包時，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給用戶設(shè)備。通過有線的數(shù)據(jù)采集中心，同時與很多個GPRS DTU進(jìn)行雙向通信。這是目前GPRS DTU應(yīng)用系統(tǒng)中最為常用的方式。

二、方案優(yōu)點

GPRS無線電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)具備如下特點：

① 實時性強(qiáng)： 由于GPRS具有實時在線特性，系統(tǒng)無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個/所有數(shù)據(jù)采集點的數(shù)據(jù)?？珊芎玫臐M足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。

② 可對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制：通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實現(xiàn)對電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制操作。

③ 建設(shè)成本低： 由于采用GPRS的無線公網(wǎng)平臺，只需安裝好設(shè)備就可以，不需要為遠(yuǎn)程抄表進(jìn)行專門布線，前期投資少、見效快，后期升級、維護(hù)成本低；

④ 集抄范圍廣： GPRS覆蓋范圍廣，在無線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以完成對集抄的控制和管理。而且，擴(kuò)容無限制，接入地點無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。

⑤ 系統(tǒng)的傳輸容量大： 配電數(shù)據(jù)中心要和每一個電表數(shù)據(jù)采集點保持實時連接。由于電表數(shù)據(jù)采集點數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

⑥ 數(shù)據(jù)傳送速率高： 每個電表數(shù)據(jù)采集點每次數(shù)據(jù)傳輸量在10Kbps之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

⑦ 通信費用低：用戶可根據(jù)情況采用包月或包年不限流量的計費方式。

三、系統(tǒng)構(gòu)建

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)測中心計算機(jī)需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機(jī)，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

（一）系統(tǒng)組成1、電表數(shù)據(jù)采集點

電表數(shù)據(jù)采集點位于居民小區(qū)的信息中心，居民用戶的用電數(shù)據(jù)由復(fù)費率電表首先通過RS485接口通過雙絞線連接到位于小區(qū)信息中心的電表集中器，電表集中器再通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連。通過GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至電力公司數(shù)據(jù)中心電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接。

電表集中器通過RS485接口直接連接到電表上，既可支持單個電表，也可以同時支持多個電表，實現(xiàn)對電表參數(shù)的采集、存儲、預(yù)處理或并將采集到的電表數(shù)據(jù)實時傳送到配電中心；同時，電表集中器還可將配電中心發(fā)送的遙控指令傳給電表控制模塊，對電表進(jìn)行控制操作。

2、配電中心

配電中心服務(wù)器申請配置固定IP地址，采用省移動通信公司提供的DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)電表數(shù)據(jù)采集點數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足需求。

監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進(jìn)行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

配電中心計算機(jī)主機(jī)可進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和計費管理，對電力數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗、計算、存儲、分析、管理等，可對異常情況進(jìn)行警告，同時對用戶使用情況實時監(jiān)控，保證電力局的合法收益。

3、GPRS/GSM移動數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

電表集中器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，配電中心計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。

（二）系統(tǒng)方案

各電表使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)與配電中心相連。

電表使用GPRS普通數(shù)據(jù)卡或APN專用數(shù)據(jù)卡，同時監(jiān)控中心對各點GPRS終端編號進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識別和維護(hù)處理。各電表數(shù)據(jù)采集點運行系統(tǒng)軟件，支持24小時實時在線，實現(xiàn)信息采集點24小時傳送采集的電表數(shù)據(jù)。

凡電力局授權(quán)的信息采集點均可以使用本系統(tǒng)：

1、電表數(shù)據(jù)采集點必須使用移動統(tǒng)一的APN卡，用戶使用本卡只能用于與供電局?jǐn)?shù)據(jù)中心通信功能。

2、終端設(shè)備使用夢網(wǎng)科技公司提供的GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。

3、用戶登記：符合供電局的規(guī)定。

推薦省級配電中心通過公網(wǎng)使用APN接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量都保障；也可以通過GPRS專線接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，配電中心計算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個電表數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊和該主機(jī)進(jìn)行通信。

（三）產(chǎn)品特性

系統(tǒng)采用MRM6155 DTU無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口，可直接與PC、單片機(jī)系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC（指數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過程。也是公共有限公司、電源線車等的名稱縮寫）、GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)集中器等連接，具有遠(yuǎn)程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站點之間的數(shù)據(jù)采集和控制。

1、高度集成GPRS和TCP/IP技術(shù)，可實現(xiàn)點對點，點對多點等靈活的無線組網(wǎng)方式；

2、內(nèi)置嵌入式CPU完成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持PPP、ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制報文協(xié)議）、TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）、UDP（User Datagram Protocol，數(shù)據(jù)包協(xié)議）、DNS等協(xié)議，為用戶數(shù)據(jù)提供透明傳輸通道；

3、性能穩(wěn)定，保證野惡劣環(huán)境下長期可靠工作，內(nèi)置看門狗電路；

4、支持永遠(yuǎn)在線模式，用戶可設(shè)置心跳間隔時間和心跳包，保持設(shè)備長期在線；

5、在網(wǎng)絡(luò)故障或中心關(guān)閉等情況下，DTU具有條件恢復(fù)后自動重連功能；

6、DTU能夠工作在全透明傳輸方式下保證100%不丟失，除非網(wǎng)絡(luò)故障；

7、DTU能夠工作在全透明傳輸模式和用戶指令模式，以給DTU傻瓜型和靈活性雙重角色；

8、支持中心為固定IP方式或動態(tài)IP+動態(tài)域名解析方式；

9、提供RS232/RS485/RS422通訊接口，波特率可選擇，從300bps到115200bps，開始位/停止位/奇偶校驗可選，RTS/CTS流控可選；

10、支持近端和遠(yuǎn)程參數(shù)配置與訪問；

11、支持遠(yuǎn)程喚醒；

12、內(nèi)置FLASH存儲器，能夠長期保存用戶配置的參數(shù)；

13、支持串口升級固件程序；

14、支持APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務(wù)；

15、抗干擾設(shè)計，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用場合。

（四）安全措施

由于電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的特殊性，本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。

1、APN（英文全稱是Access Point Name，中文全稱叫接入點，是您在通過手機(jī)上網(wǎng)時必須配置的一個參數(shù)，它決定了您的手機(jī)通過哪種接入方式來訪問網(wǎng)絡(luò)）專網(wǎng)模式：利用SIM卡的唯一性，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，可以有效避免非法入侵。采用中國移動分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡和APN進(jìn)行綁定，只有屬于指定行業(yè)的SIM卡才能訪問專用APN。普通手機(jī)號的GPRS終端無法呼叫專門的APN。

2、對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心給每個移動終端分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的移動終端將無法登錄進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。

3、安全的防火墻過濾，設(shè)置防火墻軟件保障系統(tǒng)安全。

四、結(jié)論

對于電力部門來說，遠(yuǎn)程變電站抄表一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財力。因為變電站數(shù)量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不方便。電力公司也可利用GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對各重要電力節(jié)點進(jìn)行監(jiān)控，自動讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，還可進(jìn)一步進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或設(shè)備維護(hù)，可減少人力資源、縮短修護(hù)時間并節(jié)省專線建設(shè)成本。

第四篇：圖書館信息發(fā)布系統(tǒng)方案

圖書館信息發(fā)布系統(tǒng)方案概述

一、背景

21世紀(jì)的圖書館建設(shè)，無不隨著計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展。伴隨

近年來世界音像產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，廣大群眾對音像視聽作品欣賞的需求日益增大，作為國家公益文化事業(yè)單位的各級公共圖書館，應(yīng)該以其豐富的館藏音像視聽作品、先進(jìn)的播放設(shè)施、濃郁的文化氛圍，為廣大讀者提供優(yōu)質(zhì)的音像視聽服務(wù)。這不但會在一定程度上彌補(bǔ)我國消費群體日益膨脹的文化需求與音像產(chǎn)業(yè)有效供應(yīng)量不足的矛盾，同時也使圖書館自身建設(shè)得到發(fā)展和提高。但是到底采用何種方式才能充分整合（開發(fā)）和利用圖書館視聽資料，并且能在短時間內(nèi)同時提供給多位讀者、發(fā)揮多人使用同一媒體之效率呢？

二、需求分析

目前，國內(nèi)各省級圖書館都已建立了音像資料視聽室，館藏音像視聽作品的品種數(shù)量不斷豐富和增加，播放設(shè)備以及讀者閱讀環(huán)境也得到較大的改善，圖書館視聽室的發(fā)展建設(shè)進(jìn)入了黃金時期。但是從整體上看，仍趕不上同時期圖書館其他傳統(tǒng)部門的發(fā)展。由于視聽資料缺乏統(tǒng)一管理，播放設(shè)備陳舊落后、閱讀場地狹小等制約因素，較大地影響著讀者對圖書館音像視聽資料的欣賞興趣。

如何利用已經(jīng)建設(shè)或即將建設(shè)的圖書館視聽室實現(xiàn)真正的視聽資料統(tǒng)一播放管理，為廣大讀者提供完善的視聽服務(wù)與欣賞環(huán)境是當(dāng)前需迫切解決的問題。圖書館視聽資料播放系統(tǒng)應(yīng)用方案正是針對這個問題的最佳解決方案。

三、系統(tǒng)概述

圖書館視聽資料聆賞播放系統(tǒng)是基于企業(yè)網(wǎng)和寬帶互聯(lián)網(wǎng)的視頻播放系

統(tǒng)，它可以讓各級圖書館輕松在網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建視頻信息和播放系統(tǒng)，為廣大讀者提供高質(zhì)量的視頻多媒體服務(wù)，音視頻質(zhì)量可達(dá)到卓越的高清電視品質(zhì)。該系統(tǒng)全面支持MPEG-

1、MPEG-

2、MPEG-

4、VCD、DVD、WMV、ASF、DivX、Xvid等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)和MPEG Layer I and II、MP3、AC3、LPCM、ADPCM、MPEG－4 AAC-LC 2.0等音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

圖書館視聽資料播放系統(tǒng)以高質(zhì)量的編碼方式將視頻信號、音頻信號、圖片信息和滾動字幕組合成一個流媒體，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)控制器，然后由網(wǎng)絡(luò)控制器將流媒體信息轉(zhuǎn)換成電視機(jī)（如液晶電視或者大屏幕）的視頻信號播出。這種顯示方式對于信息的播放及信息的傳播是極為理想的，不僅多媒體視聽資料可以集中和遠(yuǎn)程管理，還可以隨時發(fā)布節(jié)目列表，以最快的速度使廣大讀者了解到最新的視聽訊息，而且可以隨時插播新聞片段、公益廣告、影視簡介、旅游、消費報道等各種即時信息，供讀者娛樂消遣。

四、方案設(shè)計

星際網(wǎng)絡(luò)（杭州）技術(shù)有限公司 武漢分公司電話：027-87740155159 7296 7910

圖書館視聽資料播放系統(tǒng)由控制中心主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)播出控制器、網(wǎng)絡(luò)平臺和

顯示設(shè)備（如液晶電視）組成。

控制中心主機(jī)是高性能計算機(jī)，基于Windows2003操作系統(tǒng)，供管理員對網(wǎng)絡(luò)控制器實施管理，如視聽資料管理，編輯節(jié)目播出單，把節(jié)目單和節(jié)目內(nèi)容傳送到播放器上?？刂浦鳈C(jī)可以實現(xiàn)對視聽中心不同分區(qū)的多個網(wǎng)絡(luò)控制器的遠(yuǎn)程、分布式實時管理，實現(xiàn)視頻、音頻、圖片、控制信息、節(jié)目播出單的實時自動上載。同時，加裝視頻編輯軟件，管理控制主機(jī)可用于音視頻節(jié)目的編輯、文件格式轉(zhuǎn)換等。網(wǎng)絡(luò)控制器支持多種音視頻流格式、圖像、文字和滾動字幕的播放。網(wǎng)絡(luò)控制器自帶硬盤，可以自動按節(jié)目播出單播放存放在硬盤中的節(jié)目內(nèi)容，也可以實時播放來自于流媒體服務(wù)器的實時音視頻流。節(jié)目內(nèi)容可以在網(wǎng)絡(luò)流量相對小的時段傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)控制器，從而充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。

圖書館視聽資料播放系統(tǒng)加上音視頻前端設(shè)備和視頻直播服務(wù)器，即可使播放系統(tǒng)具備直播功能，可在自己辦公室直接向全館發(fā)送直播內(nèi)容。宣傳部門也可通過網(wǎng)絡(luò)，生動地宣傳優(yōu)秀事跡、傳達(dá)上級領(lǐng)導(dǎo)的指示精神、組織學(xué)習(xí)文件、進(jìn)行廣泛傳播和宣傳。

各級公共圖書館可根據(jù)實際情況將視聽中心規(guī)劃為不同形式的使用區(qū)域，為讀者創(chuàng)造一個休閑、娛樂、益智、增廣見聞的優(yōu)良、舒適環(huán)境。

1、傳統(tǒng)視聽區(qū)

可分別播放不同類型的視聽資料，如CD、VCD、DVD等，也可以自帶資料，這些視聽資料預(yù)先由管理員在控制管理中心進(jìn)行管理控制，讀者只需提前與管理員預(yù)約，由管理員操作即可觀賞視聽資料。

2、小組視聽區(qū)

可提供多人以最休閑的方式觀賞同一影片之用，如共同欣賞國內(nèi)外經(jīng)典文 學(xué)藝術(shù)影視作品及現(xiàn)代影視作品、收看國內(nèi)外重大新聞等，也可供教師和進(jìn)行學(xué)術(shù)研究的人員播放教學(xué)和研究用的媒體資料。

3、音樂視聽區(qū)

可提供1個音樂頻道和多個廣播頻道供讀者選擇，讀者如需等待，可一邊 聆聽優(yōu)美音樂，一邊等候。

4、電視欣賞區(qū)

有線電視的接入，可以直播新聞要事、球賽活動、嘉年華會、大型演唱會 等活動，讓讀者能及時了解國內(nèi)外重大新聞及重要體育賽事。

5、多媒體隨選視聽區(qū)

由管理員將多媒體視聽資料精心制作成分類欄目，讀者可以通過搖控器或觸摸屏點播喜愛的節(jié)目在液晶電視上觀看。

6、團(tuán)體視聽室

團(tuán)體視聽室也可提供各類的視聽資料，供專場集體使用，并可提供企業(yè)利用此視聽室進(jìn)行員工培訓(xùn)、產(chǎn)品演示，教師利用此視聽室進(jìn)行教學(xué)應(yīng)用，播放教學(xué)時用的課件資料等。通過大屏幕為員工和學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資料，同時也提供了良好的視聽環(huán)境。

系統(tǒng)功能

1)素材管理

a.視音頻管理：導(dǎo)入視音頻文件，編輯 修改文件名、文件目錄、文件屬性，視音頻文件預(yù)覽，抓取視頻關(guān)鍵幀。

b.圖片管理：支持圖片 JPEG、PNG、GIF、BMP 文件格式，調(diào)用圖片編

輯工具。

c.文字管理：在視頻或圖片中插入文字，文字信息可以多種方式顯示，也可以

插入圖片格式（圖片文件）的文字，文字管理包括字幕定義，字幕效果設(shè)置，如文字大小、字體、邊框、顯示速度、背景顏色等。

d.實時可視化編輯：編輯視頻、音頻，文字等信息組合成一個動態(tài)的多媒體視

頻文件。

2)發(fā)送管理

a.即時傳輸：選擇指定的節(jié)目和任務(wù)實時發(fā)送。

b.定時傳輸：在規(guī)定的時間自動開始發(fā)送節(jié)目和任務(wù)文件。通過該功能，可以

安排在網(wǎng)絡(luò)不繁忙的時段發(fā)送大量的視頻文件。

c.分組傳輸：可將播放器分區(qū)、分組，同時將素材文件發(fā)送給一組控制器。

d.傳輸狀態(tài)顯示：實時顯示傳輸狀態(tài)。

3)節(jié)目表管理

a.建立播放節(jié)目表：使用用戶界面友好的操作功能將視頻、圖片、文字等文件

組合成一個節(jié)目表。

b.編輯節(jié)目表：用戶可以方便地編輯節(jié)目表，如播出順序、重復(fù)次數(shù)等。

c.插入節(jié)目表模塊：節(jié)目表模塊是指在節(jié)目表中插入另一個節(jié)目表。

d.刪除節(jié)目表：可以在自由的刪除沒有被應(yīng)用的節(jié)目表。

4)發(fā)送管理

a.發(fā)送節(jié)目表：向指定的網(wǎng)絡(luò)控制器或控制器組發(fā)送節(jié)目表，在進(jìn)度條中可以

查看發(fā)送狀態(tài)，可以中斷發(fā)送。

b.正常播放：各個網(wǎng)絡(luò)控制器按照節(jié)目表順序自動播放。

c.即時播放：即時發(fā)送視頻、音頻、圖片、文字素材以及節(jié)目表，即時播放。

d.設(shè)置默認(rèn)節(jié)目表：對每一個網(wǎng)絡(luò)控制器或控制器組，都可以設(shè)置開機(jī)自動播

放默認(rèn)節(jié)目表。

5)終端管理

a.創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)控制播放組：建立并命名一個控制播放組，將網(wǎng)絡(luò)控制器加入到組

中，實現(xiàn)分組管理。

b.設(shè)置控制播放組中網(wǎng)絡(luò)控制器的優(yōu)先級：當(dāng)向網(wǎng)絡(luò)控制播放組發(fā)送播出單與

內(nèi)容時，播放組中的各個網(wǎng)絡(luò)控制器，按照在控制播放組中的順序，逐個地發(fā)送?？梢孕薷木W(wǎng)絡(luò)控制器在控制播放組中的順序。

c.編輯控制播放組：在控制播放組設(shè)置中，可以修改控制播放組名、顯示類型、刪除控制播放組。

6)高級配置

a.一般設(shè)置：對播放控制環(huán)境、控制器的時間同步、語言選擇、網(wǎng)絡(luò)安全、播

放模式等進(jìn)行配置。網(wǎng)絡(luò)控制器軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制到每一個控制器或控制播放器組的開關(guān)機(jī)。

b.網(wǎng)絡(luò)控制器軟件可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的升級：可以在控制中心對網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行遠(yuǎn)

程的升級。

7)日志信息

a.節(jié)目表日志：查看標(biāo)題、播放開始日期與時間、播放結(jié)束日期與時間、重復(fù)

播放次數(shù)，播放記錄。

b.錯誤日志：顯示日志日期與時間、類型（錯誤或警告）、播放器錯誤信息與

次數(shù)。

第五篇：基于嵌入式的GPRS遠(yuǎn)程控制的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的研究(精)

武漢工業(yè)學(xué)院 碩士學(xué)位論文

基于嵌入式的GPRS遠(yuǎn)程控制的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的研究 姓名:葛洲 申請學(xué)位級別:碩士 專業(yè):機(jī)械設(shè)計及理論 指導(dǎo)教師:秦實宏 20080601 摘 要

近年來, LED 顯示屏作為一種高科技產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域,日益引起 人們的重視。盡管目前 LED 顯示屏的應(yīng)用范圍越來越廣, 但是在應(yīng)用中也存在 著諸多不便之處。例如 LED 顯示屏需要現(xiàn)場編程更新數(shù)據(jù)等。本文研究討論了 一種基于 GPRS 無線通信的低成本 LED 文字顯示屏的控制系統(tǒng), 并研究了一種 無線遠(yuǎn)程控制的大屏幕顯示系統(tǒng)的軟硬件方案。

文章首先介紹了 LED 顯示屏的工作原理,提出了本顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成, 然后具體闡述系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程;介紹了 GPRS 技術(shù),并分析了其在 無線遠(yuǎn)程控制大屏幕顯示屏上的應(yīng)用;接著又分析了嵌入式 CPU ARM的用于 顯示系統(tǒng)的技術(shù)情況。這個 32位的 RISC 處理器,負(fù)責(zé)接收上位機(jī)發(fā)送的指令 集并解析指令集、產(chǎn)生字模數(shù)據(jù)和提供顯存相關(guān)的操作, 并與 FPGA 通信;FPGA 則用于 LED 顯示屏的掃描驅(qū)動電路設(shè)計, 重點介紹了其內(nèi)部的功能模塊;最后 簡要的介紹了繪制 PCB 板時的原則。本文方案實現(xiàn)了大屏幕字符信息的動態(tài)顯 示,是一種具有實際應(yīng)用價值的遠(yuǎn)程可控的 LED 大屏幕顯示系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 :大屏幕, LED ,嵌入式, ARM , FPGA , GPRS ,遠(yuǎn)程控制

ABSTRACT As a high technology production, LED(Light Emitting Diodedisplay screen attracts more and more people in recent years.With the LED display screen widely used in many fields, there exposed some new problems in the application: for example, it is necessary to program in field to control a LED display screen, etc.In this paper, a method is proposed which can control the low cost LED display screen remotely without in field.The control system had been give one based on GPRS, a wireless communication mode, and an integrated and feasible solution of hardware design.Firstly , the paper introduces the operating Principle of LED display screen and Puts forward originally structure composition.Secondly, the paper explains the hardware and software design process of LED display system.ARM is 32 bits RISC processor.It is responsible for receiving instruction and analyzing it, supporting the operation about display memory, and communicating with FPGA.FPGA is responsible for scanning and driving circuit of LED display.Finally, some keys of drawing PCB are given.The display system realizes the dynamic display of letters and pictures.In word, it is remote control LED screen display system which is worthy of real application.Key words: Lattice Display, LED, Embedded, ARM, FPGA, GPRS, Remote 論文獨創(chuàng)性聲明

本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進(jìn)行研 究工作所取得的成果,除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不含任何其他個 人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得 武漢工業(yè)學(xué)院 或其 它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人 或集體均已在文中作了明確的說明并表示謝意。本人完全意識到本聲明的法律 責(zé)任和法律后果由本人承擔(dān)。

論文作者簽名:

簽字日期: 年 月 日 論文版權(quán)使用授權(quán)書

本學(xué)位論文作者完全了解 武漢工業(yè)學(xué)院 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī) 定,特授權(quán) 武漢工業(yè)學(xué)院 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫 進(jìn)行檢索,并采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存、匯編,以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)本和電子文件。

(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明 論文作者簽名: 導(dǎo)師簽名: 簽字日期: 年 月 日 簽字日期: 年 月 日 第 1章 緒論 第一章 緒論

1.1 LED顯示技術(shù)的發(fā)展歷程簡述

隨著我國的 LED 顯示屏行業(yè)近幾年非常迅速的發(fā)展, 顯示屏的技術(shù)方面也 取得了很大的進(jìn)步,但長久以來顯示屏在接口方面不夠豐富,以串行技術(shù)接口 為主,缺少一種低成本多態(tài)接口,甚至是遠(yuǎn)程控制方式的接口。為解決這個問 題,經(jīng)過技術(shù)方案的論證,本文提出了以下的這種基于 ARM 嵌入式核心的、多種接口復(fù)合、以遠(yuǎn)程 GPRS 全功能控制為主的大屏幕 LED 顯示屏。

LED 顯示屏是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏 幕。它是多種技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)品,涉及光電子學(xué)、半導(dǎo)體器件、數(shù)字電子電 路、大規(guī)模集成電路、單片機(jī)及微機(jī)等各個方面,既有硬件又有軟件。LED 顯 示屏是作為廣播、電視、報紙、雜志之后的又一新傳播媒體。由于它具有發(fā)光 效率高、使用壽命長、組態(tài)靈活、色彩豐富以及對室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu) 點,自 20世紀(jì) 80年代后期開始,隨著 LED 制造技術(shù)的不斷完善,在國外得到 了廣泛的應(yīng)用。在我國改

革開放之后,特別是進(jìn)入 90年代國民經(jīng)濟(jì)高速增長, 對公眾場合發(fā)布信息的需求日益強(qiáng)烈, LED 顯示屏的出現(xiàn)正好適應(yīng)了這一市場 形勢,因而在 LED 顯示屏的設(shè)計制造技術(shù)與應(yīng)用水平上都得到了迅速的提高。LED 顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏,到圖像顯示屏,一直到今天的全 彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程。目前 LED 顯示屏根據(jù)使用場所不同,可以分為室 外屏和室內(nèi)屏兩種,其主要區(qū)別是發(fā)光管的發(fā)光亮度不同。而根據(jù)所顯示的內(nèi) 容不同也可以分為圖像屏和文字屏兩種,圖像屏可以顯示圖象以及多媒體,而 文字屏則主要顯示文字,也可以顯示簡單的固定圖像。顯示圖像的多媒體室外 屏是投資巨大(高達(dá)數(shù)百萬 的大型高檔設(shè)備,主要應(yīng)用在大型公共場所、形象 工程和一些重要場所。LED 顯示屏的應(yīng)用涉及到社會經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域 [2],已經(jīng) 遍及交通、證券、電信、廣告、宣傳等各個方面。

早期研制出的 LED 只能發(fā)紅色的光, 其超的功耗性能, 使其廣泛應(yīng)用于電 子設(shè)備中的指示燈。如今的 LED 各種光束,包括在同一個燈管中加進(jìn)復(fù)合

LED 有很多突出的優(yōu)點:低功耗、壽命長,還有低生產(chǎn)成本和維護(hù)成本。其外 其應(yīng)用比較靈活,可以做成各式各樣的輕薄產(chǎn)品。由于光譜中沒有紫外線和紅 外線,也沒有輻射,屬于典型的綠色照明光源。

在掃描場頻方面:高端的 LED 顯示系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了 120Hz 的掃描頻率, 甚至更高到 180Hz 至 400Hz。越高的場頻將帶來越小的閃爍同時得到越好圖像 質(zhì)量。

在 LED 控制方面,我們只需要對 LED 的一極的電流整定就可以得到豐富 多彩的變化效果。作為城市的夜景照明, LED 顯示技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的運用。同時,在制造工藝不斷提升的基礎(chǔ)上, LED 的體積和壽命等性能也能進(jìn)一步滿 足各種場合的需求。

高性能處理器和 FPGA 得到了廣泛的應(yīng)用。LED 顯示技術(shù)也更加的靈活和 豐富。高性能的 ARM 處理器應(yīng)用于顯示,可輕松地完成各種顯示特效。這在 以前使用單片機(jī)的時代實現(xiàn)起來并不那么容易的。

顯而易見, 隨著信息化社會逐漸深入, LED 顯示屏的應(yīng)用前景將更為廣闊, 適合于廣域控制、全功能控制要求的大屏幕 LED 顯示屏預(yù)計將會有良好的應(yīng) 用。它可為信息服務(wù)領(lǐng)域提供更加豐富靈活的顯示設(shè)備, 提供在例如公共交通、多點控制顯示等的綜合服務(wù)。

1.2 LED顯示系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)況

在高亮度大屏幕視頻顯示技術(shù)方面, JumboTron 系統(tǒng)被公認(rèn)為是世界的領(lǐng) 先者 [3]。JumboTron 的技術(shù)特點在于采用了獨特的圖像控制器, 確保了圖像的高 清晰度。目前,全世界有 23個國家在使用 JumboTron 超大屏幕電子顯示屏,總 使用面積已超過 14000平方米。我國 LED 顯示屏的發(fā)展可以說基本上與世界水平同步,國內(nèi)的 LED 顯示屏發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:

1、1990年以前 LED 顯示屏的成長形成時期

一方面,受 LED 材料器件的限制, LED 顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒有廣泛展開。另一方面,顯示屏控制技術(shù)基本上是通信控制方式,客觀上影響了顯示效果。

這一時期的 LED 顯示屏在國外應(yīng)用較廣,國內(nèi)沒有廣泛使用。

2、1990~1995年, LED 顯示屏迅速發(fā)展的時期

進(jìn)入 90年代后, LED 顯示屏的設(shè)計制造技術(shù)與應(yīng)用水平上都得到了迅速 的提高。LED 顯示屏經(jīng)歷了從單色、雙色圖文顯示屏,到圖像顯示屏,一直到 全彩色視頻顯示屏的發(fā)展過程。無論在器件的性能(超高亮度及藍(lán)色發(fā)光燈等 和系統(tǒng)的組成(計算機(jī)化的全動態(tài)顯示系統(tǒng) 等方面都取得了長足的進(jìn)步。

3、1995年以來, LED 顯示屏應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊 [4]近年在全彩色 LED 顯示屏、高清晰度視頻控制技術(shù)、多級群控技術(shù)等方面 均有國內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)。其中,南京洛普股份有限公 司、北京利亞德股份有限公司等,是專業(yè)從事大型公眾信息顯示屏的企業(yè),產(chǎn) 品己批量出口,在本行業(yè)中獲有較高的知名度 [5]。

目前 LED 電子顯示屏的顯示向更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光均勻 性、更高的可靠性、全色化、多媒體方向發(fā)展,系統(tǒng)的運行,操作與維護(hù)也向 集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時 代, LED 顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一將有更大的發(fā)展。

1、高亮度、全彩化

藍(lán)色及綠色超高亮度 LED 產(chǎn)品出現(xiàn)以來,成本逐年快速降低,使 LED 全 彩色顯示屏產(chǎn)品成本下降,推廣速度加快。同時,隨著控制技術(shù)的發(fā)展和 LED 顯示屏體穩(wěn)定性的提高,使全彩色 LED 顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比 較理想的效果,完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求,而且圖像更清晰、更細(xì)膩、更亮麗。

2、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化

材料、技術(shù)的成熟及市場價格基本均衡之后, LED 顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范 化將成為 LED 顯示屏發(fā)展的一個趨勢。近幾年業(yè)內(nèi)的發(fā)展中,幾番價格回落調(diào) 整達(dá)到基本均衡后,產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)的可靠性等將成為主要的競爭因素,這就 對 LED 顯示屏的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化有了較高的要求。行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系的形成, ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,使 LED 顯示屏行業(yè)的發(fā)展趨于有序 [5]。

3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化

隨著信息化社會的形成,信息領(lǐng)域愈加廣泛, LED 顯示屏的應(yīng)用前景更為 廣闊。預(yù)計大型或超大型 LED 顯示屏為主流產(chǎn)品的局面將會發(fā)生改變, 適合于 服務(wù)行業(yè)特點和專業(yè)性要求的小型 LED 顯示屏?xí)休^大提高;面向信息服務(wù)領(lǐng) 域的 LED 顯示屏產(chǎn)品門類和品種體系將更加豐富;部分潛在市場需求和應(yīng)用領(lǐng) 域?qū)兴黄?如公共交通、停車場、餐飲、醫(yī)院等綜合服務(wù)方面的信息顯 示屏需求量將有更大的提高;大批量、小型化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng) LED 顯示屏在 LED 顯示屏市場總量中將會占有多數(shù)份額。

1.3本文主要研究的內(nèi)容

毫無疑問, LED 顯示屏的應(yīng)用數(shù)量會越來越多,而管理和維護(hù)這些顯的信 息將會是一項難題。急需一種能多點控制和可移動控制的顯示控制技術(shù)出現(xiàn)。本文討論的技術(shù)就是一種克服了以下困難的顯示控制方案 [6]。

1、信息管理的問題

顯示屏的內(nèi)容需要即時適時地更新。如果顯示屏跟管理的距離比較遠(yuǎn)或者 是在公共交通這種實時移動的顯示設(shè)備上,內(nèi)容更新顯然不能通過常規(guī)的,用 下載設(shè)備下載到顯示屏中。這時就需要一種可靠的更新方式。本文討論的 GPRS 方式就是一種低成本的傳送方式。顯示屏更新的過程只需要在內(nèi)容提供的服務(wù) 器端發(fā)出控制指令,顯示終端就可以依照指令靈活地更改。

這樣不僅能降低管理成本,還能大大地提高 LED 顯示系統(tǒng)的工作效率，2、多點同時發(fā)布信息的問題

當(dāng)顯示屏需要在不同地點做出相同顯示內(nèi)容的時候,本文討論的這種無線 信息傳輸方案就可以完成傳統(tǒng)的下載方式不可能同時完成的多點同步數(shù)據(jù)更新 的功能。比如在一個體育場里,四周有顯示比分的若干個顯示屏。這時在免布 線的情況下,就可以實現(xiàn)低成本的數(shù)據(jù)同步更新。甚至在不同的城市,也可以 同步實時的顯示服務(wù)器發(fā)出的相同的顯示內(nèi)容。

這樣就大大拓展了 LED 顯示系統(tǒng)的應(yīng)用地域限制,也提高和系統(tǒng)的利用 率。

3、設(shè)備維護(hù)的問題

可以通過嵌入式控制系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備的簡單智能診斷,從而在服務(wù)器端就可 以知道 LED 顯示系統(tǒng)出了什么樣的問題, 要求維修人員檢修。避免了傳統(tǒng)顯示 系統(tǒng),有了故障不會報警,還需要維護(hù)人員定期去查看的問題,實現(xiàn)了簡單功 能的無人執(zhí)守顯示系統(tǒng)設(shè)備。

因此,針對以上缺憾,本文提出了一種無線遠(yuǎn)程控制的大屏幕顯示系統(tǒng)的 軟硬件方案。文章首先介紹了 LED 顯示屏的工作原理, 提出了本顯示系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)組成,然

后具體闡述系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程。介紹了 GPRS 技術(shù),并分 析了其在無線遠(yuǎn)程控制大屏幕顯示屏上的應(yīng)用。接著又分析了嵌入式 CPU ARM的用于顯示系統(tǒng)的技術(shù)情況。這個 32位的 RISC 處理器,負(fù)責(zé)接收上位機(jī)發(fā)送 的指令集并解析指令集、產(chǎn)生字模數(shù)據(jù)和提供顯存相關(guān)的操作,并與 FPGA 通 信。FPGA 則用于 LED 顯示屏的掃描驅(qū)動電路設(shè)計,重點介紹了其內(nèi)部的功能 模塊。最后簡要的介紹了繪制 PCB 板時的原則。本文方案實現(xiàn)了文字和圖形的 動態(tài)顯示,是一種具有實際應(yīng)用價值的遠(yuǎn)程可控的 LED 大屏幕顯示系統(tǒng)。

第二章 LED顯示系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)與方案的分析 第二章 LED顯示系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)與方案的分析 2.1 LED顯示的原理及其分析 2.1.1 LED發(fā)光二極管的原理簡介

LED(Light-Emitting Diode是發(fā)光二極管的英文縮寫。羅塞夫在 1923年就發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體 SiC 中偶然形成的 P-N 結(jié)中的光發(fā)射,但利用半導(dǎo)體的 P-N 結(jié)電致發(fā)光原理制成的發(fā)光二極管只是到了 60年代后期才得以迅速發(fā)展。近年 來,由于半導(dǎo)體的制作和加工工藝逐步成熟和完善,發(fā)光二極管已日益在固體 顯示中占主導(dǎo)地位 , 并且大有替代傳統(tǒng)發(fā)光設(shè)備的趨勢。

發(fā)光二極管的核心部分是由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體組成的晶片, 在 p 型 半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個過渡層, 稱為 P-N 結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放 出來,從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN 結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入, 故不發(fā)光。這種利用注入式電流發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管,通稱 LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(即兩端加上正向電壓 ,電流從 LED 陽極流 向陰極時,半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強(qiáng)弱與電流 有。

描述 LED 的特性有許多參數(shù),這些參數(shù)之間的關(guān)系呈現(xiàn)非線性。因此,用 特性曲線來描述這些關(guān)系,在工程應(yīng)用中更具有使用價值。比如光強(qiáng)特性:發(fā) 光強(qiáng)度與正向電流的關(guān)系和正向伏安特性。如圖 2-1和圖 2-2所示。

武漢工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文

圖 2-1 LED二極管光強(qiáng)與正向電流值關(guān)系的示意圖 Fig.2-1 the Relation of Intensity and Current about LED Diode

圖 2-2 LED二極管的伏安特性示意圖

Fig.2-2 the Relation of Voltage and Current about LED Diode 現(xiàn)今的 LED 發(fā)光元件通常被封裝成顯示模塊,只需要對 LED 模塊的控制 腳發(fā)電平信號即可對顯示狀態(tài)進(jìn)行控制。2.1.2 本課題顯示方式的分析

我們的方案要求顯示屏具有高動態(tài)性能, 在實時更新的顯示數(shù)據(jù)的前提下, 提供一套實時顯示的系統(tǒng)。這就要求系統(tǒng)中必須要有高速數(shù)據(jù)處理電路,以防 止在掃描過程中丟失數(shù)據(jù)。所以本方案中 LED 大屏幕顯示的高速數(shù)據(jù)模塊采用 主控處理器與緩沖處理器相結(jié)合方案。FPGA 的驅(qū)動能力比主控的 ARM 芯片要 大,在 I/O點方面也更加豐富,可以實現(xiàn)對行列信號并行控制。

同時,在掃描方式下,可以實現(xiàn)兩幀圖像的雙緩沖技術(shù)。在一幀圖像掃描 的同時,即在 FPGA 里緩沖下一幀的信息。

2.2掃描顯示驅(qū)動的原理及其分析

LED 顯示模塊是指通過行列排列組成顯示屏幕。LED 可以有多種的產(chǎn)品 形式, 常見的七段管形式或米子形可顯示英文字母的形式。單管也是一種形式, 甚至還可以按照用戶的要求訂做特定形。本文討論的是一種漢字和圖形常見的 點陣式的 LED 顯示模塊。它的屏幕是由大量的 LED 單管組成陣列形式,如我 們常見的電視機(jī)的顯像管一樣的, 以行列掃描的方式顯示圖像。當(dāng)一屏 LED 點 陣掃描完畢即完成了一幀的圖像的顯示。

點陣屏的刷新顯示原理也有幾種不同的方式:

1、鎖存型

鎖存型指顯示屏上每一個 LED 模塊都由一個對應(yīng)的鎖存器驅(qū)動, 即行列掃 描驅(qū)動器不 需要 實時 地挨 個對 LED 掃 描 ,每一個 LED 的 亮 度 占 空 比 均 為 100%。這樣做能夠有效地保證 LED 顯示屏的亮度。同時也減少了刷屏對 LED 管的電流沖擊,提高了 LED 管的壽命。但這種方案的動態(tài)顯示性能不高。原因 就在于送顯的信號都要經(jīng)過鎖存器 I/O讀寫。在動畫顯示方面,刷新率就難以 保證很高,影響了顯示屏的亮度和響應(yīng)速度。但在大型的戶外更新率不高的廣 告顯示屏上,鎖存型系統(tǒng)也有較廣泛的應(yīng)用。

2、掃描型

掃描型 LED 顯示屏是指顯示屏上一行或者若干行共用一個行驅(qū)動器, 控制 器在列上實時地對 LED 管進(jìn)行顯示掃描。在這種系統(tǒng)中, 屏幕信息的刷新是靠 驅(qū)動寄存器時分工作實現(xiàn)的。只要屏幕的刷新頻率在 50Hz 以上,人眼就不會 感到閃爍。因為驅(qū)動寄存器的時分工作, 使每一個 LED 的亮度占空比沒有鎖存 型顯示屏的高, 所以導(dǎo)致 LED 亮度降低。為了提高顯示屏亮度往往使 LED 在 超額電流狀態(tài)

下工作。掃描型驅(qū)動電路設(shè)計比較簡單、成本低,較多應(yīng)用于響 應(yīng)速度要求較高的動態(tài)顯示屏上。

圖 2-3 掃描型驅(qū)動時間與電流的關(guān)系示意圖

Fig.2-3 the Relation of Time and Current about Scanning LED Drivers 2.3 基于 GPRS 無線通訊的顯示系統(tǒng)簡介與分析

通常將移動通信被劃分為三個階段。第一個階段是模擬組網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò), 第二個階段是全數(shù)字組網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò),技術(shù)方案包括 GSM(Global System for Mobile Communication和 CDMA(Code Division Multiple Access等, 第三個階段 則在第二代全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)成熟后,提出的分組型的移動業(yè)務(wù),稱為 3G。GPRS 是 通用無線分組業(yè)務(wù)的縮寫(General Packet Radio System,是介于第二階段和第 三階段之間的一種技術(shù),通常稱為 2.5G ,通過現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)升級實現(xiàn)。傳統(tǒng)第二代的 GSM 網(wǎng)絡(luò)最高的數(shù)據(jù)傳送速率僅為 9.6kbit/S,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿 足用戶對數(shù)字語音和圖像無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。GPRS 是歐洲電信協(xié)會 GSM 系 統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。GPRS 是構(gòu)建在傳統(tǒng) GSM 網(wǎng)絡(luò)之上的一種標(biāo)

準(zhǔn)化的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) [7],它可以提供高達(dá) 115kbit/s速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù), 從而使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸成為現(xiàn)實。GPRS 使若干移動用戶能夠同時共享一個無線信道, 一個移動用戶也可以使用多 個無線信道。在實際不發(fā)送或不接收數(shù)據(jù)的時,用戶僅占用很小一部分網(wǎng)絡(luò)資 源。

GPRS 采用分組交換技術(shù)在通信的過程中不需要建立和保持電路, 并且建立 一個新連接的時間很短。GPRS 根據(jù)用戶使用的實際數(shù)據(jù)流量計費, 而不是通常 以連接時間計算的方式。這樣就允許用戶始終在線,而不增加額外的成本。GPRS 是 GSMPhase2.1規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一。GPRS 采用與 GSM 相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的 TDMA 幀結(jié)構(gòu)。因 此, GPRS 系統(tǒng)是在 GSM 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的, GSM 系統(tǒng)中的絕大部分硬件都 沒有作改動,只作了軟件升級。為了實現(xiàn) GPRS ,需要在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)中引 入三種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實體 [25]:

1、GPRS 服務(wù)支持結(jié)點(SGSN, Serving GPRS Supporting Node;

2、GPRS 網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(GGSN, Gateway GPRS Supporting Node;

3、分組控制單元(PCU, Packet Control Unit。

SGSN 提供 GPRS 網(wǎng)絡(luò)與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的交互操作。在基站子系 統(tǒng)中, PCU 負(fù)責(zé)管理分組分段和規(guī)劃、無線信道、傳輸錯誤檢測和自動重發(fā)、信道編碼方案、質(zhì)量控制、功率控制等。

2.3.1 GPRS應(yīng)用于顯示系統(tǒng)的優(yōu)勢 GPRS 技術(shù)具體如下的幾點特點:

1、GPRS 可以實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類型及服務(wù)質(zhì)量等級的計費功能。計費方式非常適宜需要長期在線的顯示控制系統(tǒng)。

2、GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入速度快,提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。避免了用戶 由于使用無線數(shù)據(jù)功能而重新組網(wǎng)的費用,而且基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的 GPRS 服務(wù) 是覆蓋全國的商用移動網(wǎng)絡(luò), 這樣就為我們的系統(tǒng)提供了相當(dāng)廣域的控制范圍。與常見兩種聯(lián)網(wǎng)方式傳輸率比較如表 2-1所示。

帶寬

信號延遲

表 2-1 常見的入網(wǎng)方式通信性質(zhì)的比較

Tab.2-1 the Comparing of Characteristic about Common Connecting Modes to Internet

3、GPRS 的核心網(wǎng)絡(luò)層采用 IP 技術(shù),底層款可使用多種傳輸技術(shù),很方 便地實現(xiàn)與高速發(fā)展的 IP 網(wǎng)無縫連接。

4、GPRS 支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸, 而且具有防斷流的能力, 能在 0.5~ 1秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。

5、GPRS 采用分組交換技術(shù),同時能滿足高速或低速數(shù)據(jù)和控制指令,優(yōu) 化了對網(wǎng)絡(luò)資源和無線資源的利用。

基于這些優(yōu)點,特點是在對 LED 顯示系統(tǒng)的應(yīng)用中, GPRS 的低廉的成本 和優(yōu)越的性能都是非常顯著的,無需組網(wǎng)、計費方式適宜長期在線、同時支持 高速數(shù)據(jù)傳輸和低速的信令傳輸?shù)?。這都是我們的方案選用 GPRS 的理由。

2.3.2基于 GPRS 的 LED 顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

GPRS 的 INTERNET 網(wǎng)絡(luò)的模型, 也與通常意義的七層參考模型是一一對應(yīng) 的 [26]。最底層(物理層 為硬件接口,在 GPRS 網(wǎng)絡(luò)中, GPRS 無線調(diào)制解調(diào)器是 硬件接口。在硬件接口基礎(chǔ)上 GPRS 通過 PPP 即協(xié)議來完成數(shù)據(jù)鏈接。PPP 協(xié)議 [4], 即 LCP(Link Control Protocol, PAP(Password Authentication Protocol, IPCP(IP Control Protocol。在數(shù)據(jù)鏈路層之上為網(wǎng)絡(luò)層, GPRS 是基于 IP 網(wǎng)絡(luò)的, 目前每個通過 GPRS 接入 INTERNET 的終端都能獲得一個內(nèi)部的 IP 地址, GPRS 終端通過 NIT 的方式與外部 INTERNET 網(wǎng)絡(luò)連接,因此所有的 GPRS 終端相當(dāng)于 是 CMNET(一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商提出的 GPRS 方案之一 局域網(wǎng)的內(nèi)網(wǎng)機(jī)器。在 IP 網(wǎng)絡(luò)中, TCP 或 UDP 協(xié)議是傳輸層。TCP 是面向鏈接的協(xié)議, UDP 是不需要建立鏈接的。在 GPRS 的應(yīng)用系統(tǒng)中主要是在這一層進(jìn)行資料交換。在傳輸層之上是應(yīng)用層,包括 HTTP、FTP、SMTP 等協(xié)議。

GPRS 技術(shù)考慮到 TCP 方式需要在通信的雙方建立一個相對固定的連接, 這樣會占用相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)資源。在以流量計費的情況下,用于連接的通信也會被

計入費用。這樣就不適宜永久在線的原則。由于采用了算法相對簡單的 UDP 協(xié)議,這樣對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗會比較少,而且在網(wǎng)絡(luò)不好的情況下,采用簡單 的協(xié)議往往能提供較好的解決問題的方法。

GPRS 相當(dāng)于一個 Wireless Modem,用戶的應(yīng)用系統(tǒng)需要通過 PPP 即(LCP/PAP/IPCP先和運營商的 INTERNET 接入服務(wù)器連接, 然后才能應(yīng)用 UDP 進(jìn)行通訊。

利用 GPRS 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)有兩種,主要區(qū)別在于服務(wù)器端的位置。服 務(wù) 器 端 采 用 普 通 INTERNET 上 的 主 機(jī) 方 式 , 這 個 時 候 所 有 的 終 端 在 接 入 INTERNET 以后發(fā)送數(shù)據(jù)包到服務(wù)器進(jìn)行登記,服務(wù)器記錄下終端對應(yīng)的 IP 地址和端口號, 以后的數(shù)據(jù)發(fā)送按照這個 IP 地址和端口號進(jìn)行。由于目前中國 移動 GPRS 接入 INTERNET 是采用地址映像的方式進(jìn)行的,盡管 GPRS 接入 INTERNET 以后 CMNET 會提供一個 IP 地址,但是這個 IP 地址是 CMNET 的 局域網(wǎng)地址(一般是 10.xxx.xxx.xxx 地址 , INTERNET 上的任何主機(jī)不能通過 這個 IP 進(jìn)行訪問,因此要完成數(shù)據(jù)傳輸必須通過這個映像的 IP 地址和端口和 GPRS 模塊進(jìn)行通訊。

服務(wù)器通過 CMNET 提供的一個固定的局域網(wǎng) IP 地址與終端通信。在這種 情況下,所有的終端和服務(wù)器相當(dāng)于位于一局域網(wǎng)下的機(jī)器。按照局域網(wǎng)的通 訊原理,所有的終端可以直接利用局域網(wǎng)的 IP 地址網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。本文的方案,服務(wù)器選用固定 IP 地址(校園網(wǎng)局域網(wǎng) LAN 上網(wǎng) ,所以服 務(wù)器和 GPRS 模塊所處于的 CMNET 網(wǎng)絡(luò)不在同一個局域網(wǎng)內(nèi)部, GPRS 終端 只能作為客戶端通過映射到 INTERNET 的 IP 地址與服務(wù)器通信。相反,如果 GPRS 客戶端不主動呼叫服務(wù)器端的話,服務(wù)器端要想找到 CMNET 內(nèi)部的 GPRS 終端是不可能的。

綜上所述,簡述了 GPRS 的通信過程。2.4 ARM技術(shù)簡介與分析

2.4.1基于 ARM 的顯示系統(tǒng)簡介與分析

ARM 是 Advanced RISC Machines的縮寫,是微處理器行業(yè)的一家知名企 業(yè),該企業(yè)設(shè)計了大量廉價、高性能、低功耗的 RISC 處理器、相關(guān)技術(shù)及軟 件。ARM 公司的處理器具有性能高、成本低和能耗小的特點, 適用于多種領(lǐng)域。世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從 ARM 公司購買其設(shè)計的 ARM 微處理器核, 根據(jù)各自 不同的應(yīng)用領(lǐng)域,加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?從而形成自己的 ARM 微處理器芯片 進(jìn)入市場。目前,采用 ARM 技術(shù)知識產(chǎn)權(quán) IP(Intellectual Property核的微處理 器,即我們通常所說的 ARM 微處理器,以遍及工業(yè)控制、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場。

ARM 微處理器一般具有如下特點 [2]:體積小、低功耗、低成本、高性能;支持 Thumb(16位 /ARM(32位 雙指令集,能很好的兼容 8位/16位器件;大 量使用寄存器,指令執(zhí)行速度更快;大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成;尋址方 式靈活簡單,執(zhí)行效率高;指令長度固定。

ARM 微處理器目前包括下面幾個系列 :ARM7系列、ARM9系列、ARM9E 系列、ARM10E 系列、SecurCore 系列等,這些處理器處理具有 ARM 體系結(jié)構(gòu) 的共同特點以外,每一個系列的 ARM 微處理器都有各自的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。用戶如果希望使用標(biāo)準(zhǔn) Linux 等操作系統(tǒng),就需要選擇 ARM720T 以上帶有 MMU(Memory Management Unit功能的 ARM 芯片。而 ARM7TDMI 則沒有 MMU ,不支持標(biāo)準(zhǔn)的 UNIX ,但目前有 uCLinux 操作系統(tǒng)等不需要 MMU 支持 的操作系統(tǒng)可運行于 ARM7TDMI 迎接平臺之上,使用也非常方便。大多數(shù)的 ARM 微處理器片內(nèi)存儲器的容量都不太大,需要用戶在設(shè)計系統(tǒng)是外擴(kuò)存儲 器。除 ARM 微處理器核以外, 幾乎所有的 ARM 芯片均根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng) 域,擴(kuò)展了相關(guān)功能模塊,并集成在芯片之中,即為片內(nèi)外圍電路。

一般來說,選用處理器的時候要考慮性能、開發(fā)難易程度、開發(fā)成本、相 關(guān)資料公開性等因素。很多微處理器體系結(jié)構(gòu)各有特點,以適應(yīng)應(yīng)用在不同領(lǐng)

域。從研究可行性出發(fā), 本文方案采用了 ARM 體系結(jié)構(gòu)的 ARM7TDMI 內(nèi)核 [9]。它是世界上廣泛使用的 32位嵌入式 RISC 處理器,目前主要用于低端的設(shè)備, 最適用于對價位和功耗敏感的應(yīng)用。選擇 ARM 的另一個原因是以 ARM 微處理器 為核心的硬件方案比較多,也較為成熟。

綜合考慮多方面的因素, 如價格、功能、應(yīng)用前景等, 本系統(tǒng)選用的是 Philip 公司的 LPC2214芯片,該款 ARM 微處理器是一個支持實時仿真和跟蹤的 16/32位 ARM7TDMI CPU的微控制器,芯片內(nèi)部集成了通用 I/O口、兩個 UATR、SPI 串行接口、I 2C 串行接口等多個功能模塊,很適合終端類產(chǎn)品的開發(fā)。

SPI 串行接口、I 2C 串行接口等多個功能模塊,很適合終端類產(chǎn)品的開發(fā)。2.4.2 ARM可為顯示系統(tǒng)提供的接口資源分析 [8] 本 文 方 案 中 選 擇 了 Philip 公 司 LPC2214的 ARM7芯 片 作 為 主 控 處 理 器。LPC2214是一款基于一個支持實時仿真和跟蹤的 16/32位 ARM7TDMI-S CPU的 微控制器,并帶有 256字節(jié)嵌入的高速 Flash 存儲器。片內(nèi) 128位寬度的存儲器 接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使 32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規(guī)模有 嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用 16位 Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過 30%, 而性能的損 失卻很小。適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和 POS 機(jī)。其特性 [9]有: 16/32位 ARM7TDMI-S 微控制器;16KB 靜態(tài) RAM;256KB 片內(nèi) FLASH 程序存儲器, 128位寬度接口 /加速器可實現(xiàn)高達(dá) 60MHz 的操作頻率;LQFP144腳封裝;片內(nèi) Boot 裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程(ISP和在應(yīng)用中編程(IAP;8路 10位 A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換時間低至 2.44us;

2個 32位定時器(帶 4路捕獲和 4路比較通道、PWM 單元(6路輸出、實 時時鐘和看門狗;多個串行接口, 包括 2個 16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) UART、高速 I2C 接口(400Kbps和 2個 SPI 接口;通過片內(nèi) PLL 可實現(xiàn)最大為 60MHZ 的 CPU 操作頻率;向量中斷控制器。可配置優(yōu)先級和向量地址;112個通用 I/O口(可承受 5V 電壓 , 12個獨立外部中斷引腳(EINT和 CAP 功能;片內(nèi)晶振頻率范圍 :1~30MHz;通過外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒;可通過個別使能 /禁止外部功能來優(yōu)化功耗;雙電源:CPU 操作電壓范圍:1.65~l.95v(1.8V×(l±8.3%;I/O操作電壓 范圍 :3.0~3.6V(3.3V×(1±10%。

LPC2214包含一個支持仿真的 ARM7TDMI-S CPU、與片內(nèi)存儲器控制器 接口的 ARM7局部總線、與中斷控制器接口的 AMBA 高性能總線(AHB和連接 片內(nèi)外設(shè)功能的 VLSI 外設(shè)總線(VPB, ARMAMBA 總線的兼容超集。LPC2214將 ARM7TDMI-S 配置為小端模式(little-endian字節(jié)順序。

AHB 外設(shè)分配了 2M 字節(jié)的地址范圍,它位于 4G 字節(jié) ARM 存儲器空間 的最頂端。每個 AHB 外設(shè)都分配了 16K 字節(jié)的地址空間。LPC2214的外設(shè)功 能(中斷控制器除外 都連接到 VPB 總線。AHB 到 VPB 的橋?qū)?VPB 總線與 AHB 總線相連。

VPB 外設(shè)也分配了 2M 字節(jié)的地址范圍,從 3.5GB 地址點開始。每個 VPB 外設(shè)在 VPB 地址空間內(nèi)都分配了 16K 字節(jié)地址空間。片內(nèi)外設(shè)與器件管腳的 連接由管腳連接模塊控制。該模塊必須由軟件進(jìn)行控制以符合外設(shè)功能與管腳 在特定應(yīng)用中的需求。

2.5 基于 FPGA 的顯示掃描系統(tǒng)的簡介與分析

FPGA(Field Programmable Gate Array即現(xiàn)場可編程門陣列,它是在 PAL、GAL、EPLD 等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電 路(ASIC領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克 服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA 的使用非常靈活,同一片 FPGA 通過不同的編程數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生不同的電路功能。FPGA 在通信、數(shù)據(jù)處

理、網(wǎng)絡(luò)、儀器、工業(yè)控制、軍事和航空航天等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨 著功耗和成本的進(jìn)一步降低, FPGA 還將進(jìn)入更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

FPGA 采用了邏輯單元陣列 LCA(Logic Cell Array這樣一個新概念,內(nèi)部 包 括 可 配 置 邏 輯 模 塊 CLB(Configurable Logic Block、輸 出 輸 入 模 塊 IOB(Input Output Block和內(nèi)部連線(Interconnect 三個部分。FPGA 的基本特點 [5]主要有:

1、采用 FPGA 設(shè)計 ASIC 電路,用戶不需要投片生產(chǎn),就能得到合用的芯 片。

2、FPGA 可做其它全定制或半定制 ASIC 電路的中試樣片。

3、FPGA 內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和 I/O引腳。

4、FPGA 是 ASIC 電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件 之一。

5、FPGA 采用高速 CHMOS 工藝, 功耗低, 可以與 CMOS、TTL 電平兼容?？梢哉f, FPGA 芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之 一。目前 FPGA 的品種很多,有 XILINX 的 XC 系列、TI 公司的 TPC 系列、ALTERA 公司的 FIEX 系列等。FPGA 是由存放在片內(nèi) RAM 中的程序來設(shè)置其 工作狀態(tài)的,因

此,工作時需要對片內(nèi)的 RAM 進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)不同 的配置模式,采用不同的編程方式。

加電時, FPGA 芯片將 EPROM 中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程 RAM 中, 配置完成后, FPGA 進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后, FPGA 恢復(fù)成白片,內(nèi)部邏輯關(guān)系消失,因此, FPGA 能夠反復(fù)使用。FPGA 的編程無須專用的 FPGA 編程器,只須用通用的 EPROM、PROM 編程器即可。當(dāng)需要修改 FPGA 功能時,只需換一片 EPROM 即可。這樣,同一片 FPGA ,不同的編程數(shù)據(jù),可以產(chǎn)生不同的電路功能。因 此, FPGA 的使用非常靈活。

FPGA 有多種配置模式 [8]:并行主模式為一片 FPGA 加一片 EPROM 的方式;主從模式可以支持一片 EPROM 編程多片 FPGA;串行模式可以采用串行 EPROM 編程 FPGA;外設(shè)模式可以將 FPGA 作為微處理器的外設(shè), 由微處理器對其編程。選擇 FPGA 可以大大簡化硬件電路的設(shè)計,而且對硬件做改動時也更加靈

活,是現(xiàn)代數(shù)字電路發(fā)展的方向之一。2.6 顯示系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺 Linux 技術(shù)分析

Linux 誕生于 1991年,是一個 UNIX 類操作系統(tǒng),它兼容 POSIX 1003.1標(biāo) 準(zhǔn), 并包含了 UNIX System V與 BSD4.3的大部分特征。Linux 操作系統(tǒng)在短短的 數(shù)年之內(nèi)得到了非常迅猛的發(fā)展, 這與 Linux 具有的良好特性是分不開的。簡單 的說, Linux 具有以下主要特性 [10]:

1、開放性。系統(tǒng)遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,特別是遵循開放系統(tǒng)互連(OSI 國 際標(biāo)準(zhǔn)。凡遵循國際標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā)的硬件和軟件,都能彼此兼容,可方便地實現(xiàn) 互連。

2、多用戶。系統(tǒng)資源可以被不同用戶各自擁有使用,即每個用戶對自己的 資源(例如:文件、設(shè)備有特定的權(quán)限,互不影響。Linux 和 Unix 都具有多 用戶的特性。

3、多任務(wù)。多任務(wù)是現(xiàn)代計算機(jī)的最主要的一個特點。它是指計算機(jī)同時 執(zhí)行多個程序, 而且各個程序的運行互相獨立。Linux 系統(tǒng)調(diào)度每一個進(jìn)程平等 地訪

問微處理器。由于 CPU 的處理速度非?？?其結(jié)果是,啟動的應(yīng)用程序看 起來好像在并行運行。事實上,從處理器執(zhí)行一個應(yīng)用程序中的一組指令到 Linux 調(diào)度微處理器再次運行這個程序之間只有很短的時間延遲 [11],用戶是感 覺不出來的。

4、良好的用戶界面。Linux 向用戶提供了兩種界面:用戶界面和系統(tǒng)調(diào)用。Linux 的傳統(tǒng)用戶界面是基于文本的命令行界面, 即 Shell , 它既可以聯(lián)機(jī)使用, 又可存在文件上脫機(jī)使用。Shell 有很強(qiáng)的程序設(shè)計能力,用戶可方便地用它編 制程序,從而為用戶擴(kuò)充系統(tǒng)功能提供了更高級的手段?？删幊?Shell 是指將 多條命令組合在一起,形成一個 Shell 程序,這個程序可以單獨運行,也可以 與其他程序同時運行。系統(tǒng)調(diào)用給用戶提供編程時使用的界面。用戶可以在編 程時直接使用系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用命令。系統(tǒng)通過這個界面為用戶程序提供低 級、高效率的服務(wù)。Linux 還為用戶提供了圖形用戶界面。它利用鼠標(biāo)、菜單、窗口、滾動條等設(shè)施,給用戶呈現(xiàn)一個直觀、易操作、交互性強(qiáng)的友好的圖形

化界面。

5、設(shè)備獨立性。設(shè)備獨立性是指操作系統(tǒng)把所有外部設(shè)備統(tǒng)一當(dāng)作成文件 來看待,只要安裝它們的驅(qū)動程序,任何用戶都可以像使用文件一樣,操縱、使用這些設(shè)備, 而不必知道它們的具體存在形式。具有設(shè)備獨立性的操作系統(tǒng), 通過把每一個外圍設(shè)備看作一個獨立文件來簡化增加新設(shè)備的工作。當(dāng)需要增 加新設(shè)備時、系統(tǒng)管理員就在內(nèi)核中增加必要的連接。這種連接(也稱作設(shè)備 驅(qū)動程序保證每次調(diào)用設(shè)備提供服務(wù)時,內(nèi)核以相同的方式來處理它們。當(dāng) 新的及更好的外設(shè)被開發(fā)并交付給用戶時, 操作允許在這些設(shè)備連接到內(nèi)核后, 就能不受限制地立即訪問它們。設(shè)備獨立性的關(guān)鍵在于內(nèi)核的適應(yīng)能力。其他 操作系統(tǒng)只允許一定數(shù)量或一定種類的外部設(shè)備連接。而設(shè)備獨立性的操作系 統(tǒng)能夠容納任意種類及任意數(shù)量的設(shè)備,因為每一個設(shè)備都是通過其與內(nèi)核的 專用連接獨立進(jìn)行訪問。Linux 是具有設(shè)備獨立性的操作系統(tǒng),它的內(nèi)核具有 高度適應(yīng)能力,隨著更多的程序員加入 Linux 編程,會有更多硬件設(shè)備加入到 各種 Linux 內(nèi)核和發(fā)行版本中。另外,由于用戶可以免費得到 Linux 的內(nèi)核源 代碼,因此,用戶可以修改內(nèi)核源代碼,以便適應(yīng)新增加的外部設(shè)備。

6、供了豐富的網(wǎng)絡(luò)功能。完善的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)是 Linux 的一大特點。Linux 在 通信和網(wǎng)絡(luò)功能方面優(yōu)于其他操作系統(tǒng)。其他操作系統(tǒng)不包含如此緊密地和內(nèi) 核結(jié)合在一起的連接網(wǎng)絡(luò)的能力, 也沒有內(nèi)置這些聯(lián)網(wǎng)特性的靈活性。而 Linux 為用戶提供了完善的、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。支持 Internet 是其網(wǎng)絡(luò)功能之一。Linux 免費提供了大量支持 Internet 的軟件, Internet 是在 Unix 領(lǐng)域中建立并繁榮起 來的,在這方面使用 Linux 是相當(dāng)方便的,用戶能用 Linux 與世界上的其他人 通過 Internet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。文件傳輸是其網(wǎng)絡(luò)功能之二。用戶能通過一些 Linux 命令完成內(nèi)部信息或文件的傳輸。遠(yuǎn)程訪問是其網(wǎng)絡(luò)功能之三。Linux 不僅允 許進(jìn)行文件和程序的傳輸,它還為系統(tǒng)管理員和技術(shù)人員提供了訪問其他系統(tǒng) 的窗口。通過這種遠(yuǎn)程訪問的功能, 一位技術(shù)人員能夠有效地為多個系統(tǒng)服務(wù), 即使那些系統(tǒng)位于相距很遠(yuǎn)的地方。

7、可靠的系統(tǒng)安全。Linux 采取了許多安全技術(shù)措施,包括對讀、寫進(jìn)行 權(quán)限控制、帶保護(hù)的子系統(tǒng)、審計跟蹤、核心授權(quán)等,這為網(wǎng)絡(luò)多用戶環(huán)境中 的用戶提供了必要的安全保障。

8、良好的可移植性?？梢浦残允侵笇⒉僮飨到y(tǒng)從一個平臺轉(zhuǎn)移到另一個平臺使它仍然能按其自身的方式運行的能力。Linux 是一種可移植的操作系統(tǒng), 能夠在從微型計算機(jī)到大型計算機(jī)的任何環(huán)境中和任何平臺上運行?？梢浦残?為運行 Linux 的不同計算機(jī)平臺與其他任何機(jī)器進(jìn)行準(zhǔn)確而有效的通信提供了 手段,不需要另外增加特殊的和昂貴的通信接口。

2.7 本章小結(jié)

本章簡要介紹了涉及到本文顯示方案的相關(guān)技術(shù), LED 光亮二極管顯示的 原理及其掃描方式的原理;GPRS 通信技術(shù)的簡要介紹及其在無線遠(yuǎn)程顯示屏 上的應(yīng)用分析;嵌入式 ARM 與 FPGA 控制技術(shù)在顯示系統(tǒng)上的應(yīng)用。最后, 簡介和分析了與這些硬件相關(guān)的開發(fā)平臺 Linux 操作系統(tǒng)。簡要的介紹了它們 的來歷和技術(shù)特點,明確分析了本文方案選用這些技術(shù)的理由。

第 3章 顯示系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 第三章 顯示系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 3.1整體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 整體硬件結(jié)構(gòu)如圖 3-1所示:

圖 3-1 整體硬件結(jié)構(gòu)圖 [29][31] Fig.3-1 Hardware Topological Structure[29][31] 主控模塊采用嵌入式 ARM 作為處理核心,完成的是整個電子顯示系統(tǒng)的 協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)處理。它負(fù)責(zé)從 GPRS 通信模塊讀取待顯示的漢字代碼解碼,將其 轉(zhuǎn)換為字模, 送入顯示模塊。從中擔(dān)任與上位機(jī)通信和對顯示模塊送顯的任務(wù)。由于 ARM 具有超大的 RAM 和 ROM ,它還將字庫集成和顯示存儲內(nèi)容集成在 其中。

LED 顯示模塊采用 16×16點陣的字符顯示屏。本設(shè)計由 15 行×20列的 大屏幕。由 FPGA 完成掃描任務(wù)驅(qū)動器任務(wù)。

主控部分與顯示部分采用分別各自電源供電,減少高頻控制信號與 LED 屏 的干擾 [15]。

3.2 GPRS接口電路的設(shè)計

本文的方案選用了西門子公司的 GPRS 模塊―― MC45,它具有 GSM 和 GPRS 雙通信的功能模塊,特別適用于我們選型設(shè)計階段的技術(shù)調(diào)研。而且西 門子的 GPRS 系列模塊同時也有 GPRS 單模塊的產(chǎn)品 MC35、MC35I ,產(chǎn)品線

武漢工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 很長,可供選擇的空間更大。

MC35提供了一個九針的串行接口作為 GPRS 模塊的數(shù)據(jù)輸出, 在通訊中起 到了將 GSM/GPRS的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行的字節(jié)數(shù)據(jù)的作用。九針串口采用的是普 通的 RS232針腳的定義。具體連接 [12]如圖 3-2所示:

圖 3-2 GPRS模塊與 ARM 連接接口 Fig.3-2 the Interface Between GPRS And ARM 在與 ARM 接駁的時候,模塊的 RXD、TXD 分別連接到 ARM 對應(yīng)的 SCIB 接 口上。連接正常后,用 LCP2214通過串口給 MC35模塊發(fā) AT 命令 , 讀取或?qū)懭胂?應(yīng)的顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和控制指令 [27]。

連接正常后,用 ARM 串口程序包通過 SPIA 給 MC35發(fā) AT 命令。例如 :給模塊發(fā)個命令字“ 4lH、54H、ODH ”(AT+回車 ,如果 ARM 端會收到反饋 信息“ ODH、OAH、4FH、4BH、ODH、OAH ”(回車換行 +OK+回車換行 ,那 么就說明 MC35與 ARM 的通信成功了。否則,就要檢查是否有接線錯誤。

3.3 行列掃描電路的設(shè)計 3.3.1 顯示電路模塊的設(shè)計

基于整個系統(tǒng)的考慮,該控制系統(tǒng)時序的原理框圖如圖 3-3所示,本文選 用了 Philip 公司 LPC2214的 ARM7芯片。在圖中, LPC2214能提供 16位數(shù)據(jù)線 和 16位地址線(即圖中 GENERAL PURPOSE I/O, 通用的 I/O口信號作為控制信 號。寫地址產(chǎn)生器產(chǎn)生寫顯示存儲器的寫入地址,讀地址產(chǎn)生器產(chǎn)生顯示存儲

器的讀出地址。靜態(tài)顯示存儲器組的讀寫狀態(tài)由讀寫控制電路、讀地址發(fā)生電 路、寫地址發(fā)生電路來控制。同時讀地址發(fā)生電路及時鐘發(fā)生電路還將產(chǎn)生 LED 顯示屏驅(qū)動電路所需的移位時鐘信號(SCLK、行鎖存信號(LATCH 及行地址 信號 [13]。

圖 3-3 LPC2214資源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 [[6] Fig.3-3 LPC2214 Resource Structure [14] 根據(jù)讀寫轉(zhuǎn)換開關(guān)中的地址選擇器、讀寫信號產(chǎn)生器、讀寫選擇器來決定 是把寫數(shù)據(jù)及寫地址同存儲器連接還是把讀數(shù)據(jù)及讀地址同存儲器連接,同時 產(chǎn)生相應(yīng)的掃描控制信號 [15]。

系統(tǒng)在 LPC2214的內(nèi)存區(qū)域中開辟兩組存儲區(qū)域 , 兩組存儲區(qū)域交替讀寫, 實現(xiàn)畫面的雙緩沖。在選擇顯示存儲器的大小,考慮到控制系統(tǒng)最大的驅(qū)動單

色 LED 顯示屏顯示為 15行 20列漢字,每個漢字為 16×16 bit點陣,所以一幀 數(shù)據(jù)量最大為 12K 字節(jié), 采用 LPC2214的擴(kuò)展 RAM 作為顯示存儲器完全可以 滿足要求。

根據(jù)驅(qū)動電路及電路分區(qū)的要求,為保證顯示的數(shù)據(jù)與 LED 屏驅(qū)動電路傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)同步,在系統(tǒng)中采用雙緩沖切換的方式 [16],用兩組邏輯的幀顯示存儲 器組來存

儲待顯的數(shù)據(jù),通過控制這兩組存儲器組的讀寫來完成顯示信息向 LED 顯示屏驅(qū)動電路顯示信號的轉(zhuǎn)換。兩組邏輯顯示存儲區(qū)域交替處于讀寫狀 態(tài)。設(shè)某一場時, A 區(qū)處于寫狀態(tài),將要顯示信息的數(shù)據(jù)存入存儲區(qū)域 A ,則 B 區(qū)域處于讀狀態(tài),將前一幀寫入的數(shù)據(jù)按一定時序讀出,用于驅(qū)動 LED 模塊顯 示。到下一場時,正好相反, A 區(qū)處于讀狀態(tài), B 區(qū)處于寫狀態(tài),如此交替進(jìn)行 [17]。數(shù)據(jù)分別存入存儲 A 區(qū)或存儲 B 區(qū),兩個邏輯的顯示存儲器組工作在交替 讀寫狀態(tài)。這兩個顯示存儲區(qū)域的操作是通過程序的讀寫選擇函數(shù)仲裁。LPC2214將數(shù)據(jù)讀寫數(shù)據(jù)流向 FPGA 的掃描控制器的接駁 [18],如圖 3-4所 示:

圖 3-4 LPC2214與 EP1K30連接示意圖

Fig.3-4 the Interface Between LPC2214 And EP1K30 其中 I/O 0~7是 A 區(qū)通道的傳輸路徑、I/O 8~15則是 B 區(qū)通道的傳輸路 徑。這兩路的切換控制由 SEL 信號發(fā)出。I/O口接在 LPC2214的通用 I/O P1接

口上, SEL 信號接在 P0.1上。3.3.2 掃描電路模塊的設(shè)計

為了降低控制系統(tǒng)到顯示屏的信號傳輸頻率, 本方案將整屏 240×320像素 點陣(由 15行 20列的 16×16點陣組成 ,劃分為 2個分區(qū)(每區(qū)由 4行組成?？梢圆捎盟膫€分區(qū)同時傳輸?shù)姆椒?。?30片 74HC373連成 8位的并行鎖存器 作為行驅(qū)動電路, FPGA 的 I/O輸出點直接驅(qū)動列信號。把第 1~150個漢字?jǐn)?shù) 據(jù)傳送到第一分區(qū),第 151~300個漢字傳送到第二分區(qū),如此進(jìn)行。這樣就完 成顯示屏分區(qū),數(shù)據(jù)分流的操作。

數(shù)據(jù)分流對于顯示存儲區(qū)域的操作完成是由軟件完成的,由 Linux平臺下 的存儲管理程序完成。按照兩個分區(qū)的地址分別讀取出相應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)送到端 口。

顯示掃描時序控制電路是整個控制電路的硬件核心, 主要包括以下幾方面:

1、雙緩沖的讀寫控制 [13]:即當(dāng)一組用于接收前一級傳過來的一幀完整的 數(shù)據(jù),另一組用于為后一級讀操作提供數(shù)據(jù)。這樣兩組顯示存存儲區(qū)域輪流交 替被讀寫,從而保證系統(tǒng)不用停下來等數(shù)據(jù)而連續(xù)工作。

2、包括數(shù)據(jù) I/0口、地址總線接口和讀寫使能信號等,其都要受場同步以 及像素時鐘的協(xié)調(diào)控制。

3、其主要實現(xiàn)的功能是:產(chǎn)生讀存儲器的地址和寫存儲器的地址、控制數(shù) 據(jù)口的數(shù)據(jù)的雙向流動以及產(chǎn)生讀寫控制信號。地址發(fā)生器的輸入信號是前一 級送過來的像素時鐘(CLK[19]。利用 FPGA 的 I/O口產(chǎn)生輸入輸出信號,輸入信 號為一組寫地址 A[15..0],一組讀地址 Q [15..0],輸出信號為兩組 16位地址的 讀寫地址 XA[15..0], XB[15..0];輸入信號為兩組 8位數(shù)據(jù)入口,輸出信號為一 組 8位數(shù)據(jù)出口。LED 大屏幕 16個分區(qū)同時刷新,要求由顯示數(shù)據(jù)到 16個分 區(qū)的信號必須同時傳送,這樣才能保證各分區(qū)數(shù)據(jù)的同步更新 [20]。而且每個分 區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸與 LED 大屏的點陣掃描(每次點亮一行 同步進(jìn)行,即在傳輸?shù)?I 行(I<16時, 第 I-1行被點亮，在 I-1行滅時, 驅(qū)動板上的 74HC373才將第 I 行點亮, 當(dāng)點亮到第 15行時, FPGA 控制 74HC373復(fù)位,如此循環(huán)往復(fù)。顯示存儲器掃

描時序控制電路具體設(shè)計電路如圖 3-5所示:

圖 3-5 單個LED模塊驅(qū)動的列信號控制 [28] Fig.3-5 Single LED Model Row Driver 系統(tǒng)控制板與 LED 顯示屏驅(qū)動板之間用 2根 26芯排線傳輸,每根排線傳 輸 1個分區(qū)的數(shù)據(jù)及控制信號。系統(tǒng)控制板與 LED 顯示屏驅(qū)動板信號列表。所 有排線的定義排列順序相同,但數(shù)據(jù)分別為第一區(qū)、第二區(qū)。當(dāng)數(shù)據(jù)為 0時, 顯示屏對應(yīng)的象素發(fā)光。LED 顯示屏驅(qū)動板主要功能是調(diào)整從系統(tǒng)控制板接收 的信號以適用于驅(qū)動分區(qū) LED 模塊單元顯示。如數(shù)據(jù)控制信號的緩沖, 數(shù)據(jù)的 移位,使之與相應(yīng)的 LED 模塊點陣相對應(yīng),實現(xiàn)掃描顯示。驅(qū)動單元板采用移 位方式實現(xiàn)掃描,將

SCLK 作掃描時鐘, LATCH(即圖 3-5中 C-00信號 作行同 步信號, QD-QA 譯碼后作為行選信號,通過寄存器 74HC373來實現(xiàn)掃描。

3.3.3 輔助電路的設(shè)計

1、電源電路

LPC2214微控制器要使用兩組電源, I/O口供電電源為 3.3V ,內(nèi)核及片內(nèi) 外設(shè)供電電源為 1.8V ,所以系統(tǒng)設(shè)計為 3.3V 應(yīng)用系統(tǒng)。其電源部分電路如圖 3-6所示。

圖 3-6 +3.3V電源供電電路 Fig.3-6 +3.3V Power Supporting LDO 芯片分別采用 SPX1117M-3.3和 SPX1117M-1.8V ,如圖 3-7所示,它 有輸出電流大,輸出電壓精度高,穩(wěn)定性高等特點。SPX1117系統(tǒng)列 LDO 芯 片輸出電流可達(dá) 800mA ,輸出電壓精度在±1%以內(nèi),還具有電流限制和熱保 護(hù)功能,廣泛用于手

持儀表、數(shù)字家電、工業(yè)控制等領(lǐng)域。使用時,其輸出需 要一個至少 10uF 的鉭電容來改善其瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。

圖 3-7 +1.8V電源供電電路 Fig.3-7 +1.8V Power Supporting

2、復(fù)位電路

由于 ARM 芯片的高速、低功耗和低工作電壓導(dǎo)致其噪聲容限低,對電源 的紋波、瞬態(tài)響應(yīng)性能、時鐘源的穩(wěn)定性、電源監(jiān)控可靠性等諸多方面也提出 了更高的要求。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用了 SP708電源監(jiān)控芯片,它可監(jiān)測微處 理器及數(shù)字系統(tǒng)中的供電及電池的工作情況。其管腳分布如圖 6所示,其各管 腳功能如圖 3-8所示。系統(tǒng)提供一個手動復(fù)位按鈕和一個 +5V電源異常復(fù)位功 能。

圖 3-8 復(fù)位電路 Fig.3-8 Reset Control

3、RTC 電路

實時時鐘(RTC 可提供一套計數(shù)器在系統(tǒng)上電和關(guān)閉操作時可對時間進(jìn) 行測量 [21]。RTC 消耗的功率應(yīng)非常低,以使得其適合由電池供電的, CPU 不連 續(xù)工作的系統(tǒng)。

LPC2214內(nèi)部集成了 RTC 功能模塊,但由于其時鐘源為 VPB 時鐘,故其 不能在芯片斷電時使用,故其不適合由電池供電的系統(tǒng)。故我們在這里采用了 外置的 RTC 芯片。

HT1381是 HOLTEK 公司生產(chǎn)的低功耗串行實時時鐘芯片,空載時最大工 作電流為 1.2μA ,具有時鐘(時、分、秒和日歷(年、月、日、星期功 能, 能自動調(diào)整閏年和每月的天數(shù), 具有 12小時制和 24小時制兩種訪問方式。芯片內(nèi)設(shè)有時鐘控制功

能和寫保護(hù)功能,可以通過編程控制 HT1381內(nèi)部振蕩 器的啟停和數(shù)據(jù)寫保護(hù),芯片所需時鐘獨立于微處理器,外接 32768kHz 晶振 就可以工作。為了使用最少的引腳, HT1381采用串行傳輸方式與微處理器接 口,只需三根引線就可以實現(xiàn)微處理器對 HT1381訪問控制。RTC 部分電路原 理圖如圖 3-9所示,圖 10中, C1、C2、G1及 X1和 X2內(nèi)部的振蕩器組成了 HT1381的時鐘發(fā)生電路。D1、D2、D3以及 3V 的可充電電池,+3.3V 的電源 組成了 HT1381的供電電路。系統(tǒng)采用外部供電時, D3、D2導(dǎo)通, D1截止, 外部電源一方面向芯片供電,另一方面對充電電池進(jìn)行充電。當(dāng)系統(tǒng)電源停止 供電時, D3截止, D1導(dǎo)通,芯片由電池來供電。

圖 3-9 RTC電路 Fig.3-9 RTC Control

1、JTAG 調(diào)試接口電路

為 了 方 便 系 統(tǒng) 的 調(diào) 試 , 電 路 板 上 應(yīng) 留 有 JTAG 接 口 電 路。此 電 路 包 括 LPC2214及 EPM1270兩部分。

JTAG(Joint Test Action Group,聯(lián)合測試行動小組是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試 協(xié)議,主要用于芯片內(nèi)部測試及對系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試, JTAG 技術(shù)是一種嵌 入式調(diào)試技術(shù),它在芯片內(nèi)部封裝了專門的測試電路 TAP(Test Access Port, 測試訪問口 ,通過專用的 JTAG 測試工具對內(nèi)部節(jié)點進(jìn)行測試。目前大多數(shù)據(jù) 比較復(fù)雜的器件都支持 JTAG 協(xié)議,如 ARM、DSP、FPGA 器件等。標(biāo)準(zhǔn) JTAG 接口是 4根線連接:TMS、TCK、TDI、TDO ,分別為測試模式選擇、測試時 鐘、測試數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)輸出。對于 LPC2214采用 ARM 公司提出的標(biāo)準(zhǔn) 20腳 JTAG 仿真調(diào)試接口, JTAG 信號的定義及與 LPC2214的連接如圖 3-10所示。圖中, JTAG 接口上的信號 nTRST 連接到 LPC2214芯片的 /TRST腳,達(dá)到控制 LPC2214內(nèi)部 JTAG 接口電路復(fù)位的目的。

圖 3-10 LPC2214的 JTAG 接口引出到端子圖

Fig.3-10 the Interface Of LPC2214’ JTAG 3.4 本章小結(jié)

本章描述了本文方案的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),列出了相應(yīng)了原理圖。硬件電路的 設(shè)計是本方案的一項核心工作。它的特點就是可遠(yuǎn)程控制、屏幕面積可擴(kuò)展, 使用靈活、更新方便。同時驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)也比傳統(tǒng)用純運放搭建的方案要靈 活簡便,也易于升級。

第 4章 顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計 第四章 顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計

4.1 GPRS網(wǎng)絡(luò)的 ARM 驅(qū)動程序的設(shè)計

基于 ARM 的編程是通過 Linux平臺下的 C 語言實現(xiàn)的。其算法主要是根 據(jù) PPP 建立連接的過程和 UDP 通信的格式進(jìn)行程序編輯的。

首先要對 GPRS 模塊初始化,然后進(jìn)行 PPP 連接,連接成功后,進(jìn)行 UDP 數(shù) 據(jù)傳送。主流程如圖所示。前章已經(jīng)論述過 PPP [22]連接包括:LCP 協(xié)商, PAP 協(xié)商和 IPCP 協(xié)商。如圖 4-

1、4-

2、4-

3、4-4所示。

圖 4-1 PPP連接初始化程序流程圖

Fig.4-1 the Flow Chart Of PPP Communication Initialization Program 武漢工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 圖 4-2 LCP協(xié)商模塊流程圖

Fig.4-2 the Flow Chart Of LCP Communication Initialization Program

圖 4-3 PAP協(xié)商模塊流程圖

Fig.4-3 the Flow Chart Of PAP Communication Initialization Program

武漢工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文

圖 4-4 IPCP模塊流程圖

Fig.4-4 the Flow Chart Of IPCP Model Program

圖 4-5 IP數(shù)據(jù)處理模塊流程圖

Fig.4-4 the Flow Chart Of IP Data Processing Program

PPP 連接建立起來以后,就要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送了。在本文方案中的 LED 顯示 系統(tǒng)的 CPU 為 ARM CPU,所以選擇簡單的非面向連接的 UDP 協(xié)議來傳送數(shù) 據(jù),并用 ICMP 來反饋錯誤。具體傳輸數(shù)據(jù)包的流程如圖 4-5所示。

因為在 GPRS 每次登陸的時候, 移動的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器會自動的分配一個 IP 到 我們的 GPRS 終端, 因此自動獲取 IP 的工作就需要我們編程確定每次被給予的

IP。有兩種方案:通過 EMAIL 獲知和通過短信獲知。服務(wù)器登陸網(wǎng)絡(luò)以后, 必然被分配一個固定的 1P 地址(只要不掉線?？梢詫⑦@個 IP 地址放入 EMAIL 信箱,由于 GPRS 有收發(fā) EMAIL 的業(yè)務(wù),所以可以通過到固定的信箱以收 EMAIL 的發(fā)式獲取 IP 地址。具體如圖 3-6所示。然后在撥號上網(wǎng)呼叫服務(wù)器, 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

圖 4-6 GPRS終端獲取 IP 的方式示意圖 Fig.4-6 GPRS Model Automatic Addressing 此外,也可以通過短信來獲取服務(wù)器地址?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)來將服務(wù) 器的 IP 地址以、短消息的形式傳送到顯示系統(tǒng)的 GPRS 終端, 終端將地址保存 起來,然后撥號上網(wǎng)呼叫服務(wù)器,傳送數(shù)據(jù)。

4.2 字符數(shù)據(jù)更新程序設(shè)計

在計算機(jī)中漢字也是字符,英文字母和一些符號在計算機(jī)的內(nèi)存中占一個 字節(jié),而漢字則占兩個字節(jié),為了適應(yīng)計算機(jī)處理漢字的需要,我國于 1981年頒布了《信息交換用漢字編碼字符集·基本集》 ,即 GB2312-80[23],該標(biāo)準(zhǔn)所 收集的字符及其編碼稱為國標(biāo)碼,又叫做國標(biāo)交換碼。GB2312-80國標(biāo)字符集 構(gòu)成一個二維平面,分成 94行 94列,行號稱為區(qū)號,列號稱為位號。每個字 符在碼表中都有各自的位置,因此

各有一個唯一的位置編碼,該編碼就是字符 的區(qū)號和行號的二進(jìn)制代碼(共 14位 ,稱作該漢字的區(qū)位碼。區(qū)位碼的第一個 字節(jié)表示區(qū)號,第二個字節(jié)表示位號,因此知道了區(qū)位碼,就可以知道該漢字 在字庫中的地址。每個漢字在字庫中是以點陣字模形式存儲的,如一般采用 16×16點陣形式,當(dāng)用存儲單元存儲該字模信息時,將需要 32個字節(jié) [24]。計算機(jī)中的雙字節(jié)漢字與單字節(jié)的字符是混合在一起的,區(qū)分漢字信息與 ASC II碼,采取的方法是使表示漢字的兩個字節(jié)的最高位等于 1,這種高位為

1的雙字節(jié)漢字編碼就稱為漢字的機(jī)內(nèi)碼,又稱內(nèi)碼。

計算機(jī)中的雙字節(jié)漢字與單字節(jié)的字符是混合在一起的,區(qū)分漢字信息與 ASCII 碼采取的方法是使表示漢字的兩個字節(jié)的最高位等于 1,這種高位為 1的節(jié)漢字編碼就稱為漢字的機(jī)內(nèi)碼,又稱內(nèi)碼。

漢字區(qū)位碼與內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換方法

如果知道漢字的內(nèi)碼,可根據(jù)如下公式計算區(qū)位碼 : 區(qū)碼 =(內(nèi)碼第一個字節(jié)-0Alh AND 7Fh 位碼 =(內(nèi)碼第二個字節(jié)-0Alh AND 7Fh 那么漢字點陣提取位置(區(qū)號×94+位號 ×點陣字節(jié)數(shù),例如漢字“大”在 漢字庫中的內(nèi)碼為 B4F3H ,可以根據(jù)上述公式計算出“大”字在 16×16點陣 HZK16中的起始位置為(B4H-A1h×94+(F3H-Alh×32,根據(jù)這個思路就可以 利用程序從漢字庫 HZK16中提取 16×16的漢字點陣了。

然后再將字庫的字模信息格式化成可顯示在 LED 屏幕上的點陣信息。漢字在 LED 顯示屏中處理時是采用圖形的方法,即每個漢字就是一個圖 形。顯示個漢字就是顯示一個圖形符號,這個圖形符號稱為漢字字模。每個漢 字在計算中都對應(yīng)一個字模,字模分為兩種類型。一種是點陣字模,一種是矢 量字模。點陣漢字是漢字字型最基本的表示法。點陣字模的原理是把漢字的方 形區(qū)域分為若干小方格,每個小方格便是一個基本點。在方形范圍內(nèi),凡筆畫 經(jīng)過的方格便形成黑點,不經(jīng)過的形成白

點,若黑點代表 1,白點代表 0,那么 小方恰好可以用一個二進(jìn)制位表示。這樣制作出來的漢字稱為點陣漢字。對于點陣漢字來說, 一個漢字的字模(如 16×16, 24×24, 32×32, 48×48 都有固定的字節(jié)數(shù)。大多數(shù)字庫文件都不進(jìn)行壓縮,所以采用順序存儲方式, 即先存儲區(qū)位碼為 0101的漢字模,緊接著 0102,0103,一直到 0194,下一個是 0201, ……直到 87漢字區(qū)。值得注意的是,有些字庫文件沒有 10-15區(qū)漢字, 有些字庫文件還常有文件頭,寫著有關(guān)字庫的一些信。

為了讓顯示的字體效果更豐富,在漢字庫裝入了楷體、黑體、宋體等不同 種類不同大小(如 16×16, 24×24, 32×32, 48×48 的字庫,還裝入了圖片數(shù) 據(jù)(方法與漢字的點陣數(shù)矩生成的道理一樣?，F(xiàn)以讀取 24×24的楷體點陣字

庫為例。首先取得輸入漢字的區(qū)位碼,進(jìn)行計算后,設(shè) 24×24的楷體點陣字庫 的起始地址為 0x0FFFFh(該地址可人為設(shè)定,具體于字體的寫入順序有關(guān) , 得到此漢字模在點陣字庫中的偏移量即。

偏移量 =(區(qū)號×94+位號 ×72 實際地址 =偏移量 +起始地址,然后將該地址后 72字節(jié)對應(yīng)的點陣信息讀 出并存儲,這樣就讀出了該區(qū)位碼對應(yīng)的漢字?jǐn)?shù)據(jù)。

16×16點陣漢字字模的每一行占 2個字節(jié),占 16行,一共需要 32個字節(jié) 來表示。將其數(shù)字轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制, 0的地方不填充, 1的地方填充為黑色,如此 循環(huán)把點陣全填充好后,就顯示了一個完整的漢字。

4.3 本章小結(jié)

本章論述了方案在軟件部分的設(shè)計思路。軟件的設(shè)計內(nèi)容主要包括了各個 模塊間的接口驅(qū)動程序和字符數(shù)據(jù)更新程序。接口驅(qū)動程序主要研究了主控芯 片 ARM9 LPC2214對 GPRS 通信芯片 MC35與 FPGA EP1K30接口方案的驅(qū)動 信號時序控制與數(shù)據(jù)信號的傳送。字符數(shù)據(jù)更新程序則主要研究了將 GPRS 模 塊接收來的編碼數(shù)據(jù)完成一系列的解碼工作,將其格式成顯示掃描模塊可理解 的顯示數(shù)據(jù)。

第 5章 系統(tǒng)性能的研究 第五章 系統(tǒng)性能的研究 5.1 PCB設(shè)計的原則

印制電路板(PCB是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件,它提供電路元 件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展, PCB 的密度越來越高。PCB 設(shè)計的好壞,對抗干擾能力影響很大,因此,印刷電路板的設(shè)計絕不單純 是器件、線路的簡單布局安排,必須遵守 PCB 設(shè)計的一般原則,并應(yīng)符合抗干 擾設(shè)計的要求。

要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布置及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。為 了設(shè)計質(zhì)量好、造價低的 PCB ,應(yīng)遵循一些原則。

一般印刷電路上的器件的布置應(yīng)符合器件之間電氣干擾小和易于散熱的原 則。首先,要考慮 PCB 尺寸大小。PCB 尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加, 抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。在 確定 PCB 尺寸后,再確定特殊元件的位置。應(yīng)將器件按其功率的大小及抗干擾 能力的強(qiáng)弱分類集中布置:將電源變壓器和輸出驅(qū)動器件等大功率器件和電感 作為一類集中布置,將數(shù)字邏輯器件作為一類集中布置,將易受干擾的模擬器 件作為一類集中布置。各類器件之間應(yīng)盡量遠(yuǎn)離,以防止相互干擾。此外,每 一類器件又可以按照小電氣干擾的原則在進(jìn)一步分類布置。

比如, 某些導(dǎo)線或器件之間可能有較高的電位差, 應(yīng)加大它們之間的距離, 以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的 地方。還有,盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設(shè)法減少它們相互間的電磁 干擾和分布參數(shù)。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應(yīng)盡 量遠(yuǎn)離。

對于可變電容器、可調(diào)電感線圈、微動開關(guān)、電位器等可調(diào)元件的布局應(yīng) 考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。如果是機(jī)外調(diào)節(jié),其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上或 板外支架的位置相適;若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié),應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方。PCB 般的布局要有合理的走向:如輸入 /輸出,交流 /直流,高頻 /低頻、強(qiáng) /

弱信號,高壓 /低壓等,它們的走向應(yīng)該是呈線形的(或分離 ,不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線,但一般不易實現(xiàn),最不利的走 向是環(huán)形,所幸的是可以設(shè)隔離帶來改善。對于是直流,小信號,低電壓 PCB 設(shè)計的要求可以低些。

還有,在布線時,輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行,最好加線間 地線,以免發(fā)生反饋藕合。印制導(dǎo)線拐彎處一般采取圓弧形,而直角或夾角在 高頻電路中會影響電氣性能。導(dǎo)線不要做成環(huán)路,特別是不要沿印刷板周圍做 成環(huán)路。旁路電容器的引線不能長,尤其是高頻旁路電容器,應(yīng)該考慮不用引 線而直接接地。信號線線條要有講究:有條件做寬的線決不做細(xì),高壓及高頻 線應(yīng)圓滑,不得有尖銳的倒角,拐彎也不得采用直角。地線應(yīng)盡量寬,最好使 用大面積敷與網(wǎng)格相結(jié)合的方式,這對接地點問題有相當(dāng)?shù)母纳啤?/p>

5.2硬件抗干擾性措施

印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系, 這里僅就 PCB 抗干 擾設(shè)計的幾項常用措施做一些說明。

一、電源線設(shè)計

在理論上和實際工程中都證實了電源分配對系統(tǒng)有很大影響,通常電源的 鋪設(shè)方法有兩種:電源總線網(wǎng)和電源平面。采用電源總線網(wǎng)式鋪設(shè)電源時應(yīng)根 據(jù)印制線路板電流的大小,應(yīng)盡量加粗電源線寬度,減少環(huán)路電阻。同時,使 電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。但 總線網(wǎng)式有個缺點是:由于印刷電路板布線密度的限制,電源線不可能做得很 寬,因此在電源線上存在一定的電阻,從而導(dǎo)致在最后一個元器件上得到電壓 和電源電壓有個電壓差。而采用平面鋪設(shè)法,專門用兩層或多層金屬層來單獨 供應(yīng)電源,能很好的解決這個問題。但要制作多層板,成本會有所增加。

二、地線設(shè)計

地線設(shè)計時,首先應(yīng)選擇好接地點:一般情況下要求共點地,如前向放大 器的多條地線應(yīng)匯合后再與干線地相連等?，F(xiàn)實中,因受各種限制很難完全辦 到,但應(yīng)盡力遵循。這個問題在實際中是相當(dāng)靈活的。每個人都有自己的一套

解決方案。地線設(shè)計的一般原則是:

1、數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應(yīng)使它 們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地,實際布線有困難時可部 分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而粗,高頻元 件周圍盡量用柵格狀、大面積地箔。

2、接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細(xì)的線條,則接地電位隨電流的變化 而變化,使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗,使它能通過三倍于印制板上 的允許電流。

3、接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板,其接地電路布成閉環(huán) 路大多能提高抗噪聲能力。

三、電容配置

PCB 設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘?容。退藕電容的一般配置原則是:

1、每塊印刷電路板都應(yīng)當(dāng)接有通用的大容量的電解電容器網(wǎng)絡(luò), 以穩(wěn)定電 源電壓。應(yīng)當(dāng)把一個 100uF 的電解電容器安放在近鄰電源線進(jìn)入應(yīng)刷電路板的 地方。如果使用變壓器或直流穩(wěn)壓器改變電壓電平,則電容器應(yīng)安放在緊接著 末級之后,這里末級是產(chǎn)生器件的 Vcc 電壓的地方。該電容器提供了一種有益 的保持電平作用,當(dāng)電路中大量的節(jié)點同時開關(guān)時,它能供給額外的電流。然 而,電源電容器越大, Vcc 從最大值變化到工作電平所需的時間越長。所以, 電容器的容量不得使 Vcc 上升時間違反 Vcc 上升時間的最大上升值。

2、原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個 0.01μF 的瓷片電容,如果印制 板空隙不夠,可每 4~8個芯片布置一個 1~10μF 的鉭電容。

3、對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件, 如 RAM、ROM 存儲器件, 應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

4、電容引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能有引線。此外,還應(yīng)注意 以下兩點:CMOS 的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時對不用端要接 地或接正電源;在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時,操作它們時均 會產(chǎn)生較大火花放電, 必須采用 RC 電路來吸收放電電流。一般 C 取 2.2~4μF ，R 取 1~2K。5.3本章小結(jié)

本章主要討論了在 PCB 設(shè)計的時候應(yīng)該注意的原則, 這些原則對成板后的 樣品性能有著至關(guān)重要的影響。簡要地討論了在 PCB 板上的元件分布原則和布 線原則。

第 6章 總結(jié)與展望 第六章 總結(jié)與展望

本文對一種無線遠(yuǎn)程控制的 LED 大屏幕顯示屏的實現(xiàn)方案進(jìn)行了研究,詳 細(xì)介紹了其方案過程。LED 大屏幕顯示屏系統(tǒng)主要包括無線 GPRS 電路、主控電 路和 LED 屏體驅(qū)動電路兩部分。無線 GPRS 電路主要負(fù)責(zé)接收管理者對屏體發(fā)出 的控制及顯示數(shù)據(jù)的信號,也是本文研究方案的一大特點。通過無線遠(yuǎn)程模塊 的加入,可以實現(xiàn)廣域異地的顯示控制,易于操作與維護(hù)。主控電路負(fù)責(zé)接收、更新、存儲以及處理待顯示的信息,字符更新顯示內(nèi)容,向 LED 屏體驅(qū)動電路 傳送數(shù)據(jù), 以及讀取來自無線 GPRS 模塊傳送來的數(shù)據(jù);LED 屏體驅(qū)動電路負(fù)責(zé) 點陣的逐行動態(tài)掃描,以及掃描控制信號、列數(shù)據(jù)信號的功率驅(qū)動。在系統(tǒng)中 我們用 ARM 擴(kuò)展 FLASH 存儲要顯示的信息;通過 ARM LPC2214串行通訊接口 SCI 模塊與 FPGA 聯(lián)合工作

實現(xiàn)信息的更新;為了緩解串行通信的壓力,把國標(biāo) 漢字庫集成到 LPC2214系統(tǒng)上,通信過程只需傳送區(qū)位碼,大大提高數(shù)據(jù)傳輸 得效力;使用顯示單元來實現(xiàn)顯示屏拼裝的模塊化。在硬件控制電路中采用了 目前較為流行的 ARM 加 FPGA 設(shè)計結(jié)構(gòu),從而提高了系統(tǒng)的可靠性、保密性和 易維護(hù)性 [14],并有利于系統(tǒng)的升級換代隨著信息化社會的形成,信息領(lǐng)域愈 加廣泛, LED 顯示屏朝著標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的方向發(fā)展,無線 LED 顯示屏必將成 為信息發(fā)布領(lǐng)域的主角 [30]。

武漢工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)

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