LED显示屏智能配置的设计与实现

    摘要： 文章针对led 显示屏工程安装调试过程中对智能配置的需求， 提出了一种智能配置的方法，通过向导式、用户选择状态、自动判断等方式，实现了显示屏OE 极性、数据极性、扫描方式、颜色、亮点顺序、行序等核心参数的智能配置，帮助用户快速配置、点亮显示屏，同时降低了显示屏安装调试门槛，将专业技术人员从工程安装中解放出来。

　　引言

　　近几年随着LED 行业的迅猛发展，显示屏型号、规格非常多，百花齐放，让用户有了更多的选择，也让LED 显示屏的显示效果更加绚丽多彩。但过多的型号、规格在工程应用中又带来一些难题，由于生产厂商众多且没有统一的标准，导致LED 显示屏的安装调试成为一项很繁重的工作。另外，安装调试涉及二十几项参数，要求很高，一般只有专业技术人员才能完成。其实，安装调试大部分都是重复性工作，让很多专业技术人员陷入各工程现场调试，造成了极大的人力浪费。因此，有人提出能否提前调试并形成数据文件，专业技术人员无需到现场，一般工程人员现场下载便可完成调试，于是LED 智能配置技术应运而生。经过市场调研，有些LED 控制软件也实现了智能配置的功能，但效果并不理想，如步骤太多、不直观、复杂等等。基于此，经过研究，本文提出了一种智能配置的方法，让用户仅通过“下一步”的方式做选择，最少只用七步即可自动完成智能配置，调试成功，生成数据文件，供存储和下载使用。

　　1 主要功能需求分析及模型构建

　　因生产厂商不同，其显示屏的参数项数量也有所不同，但基本上每个显示屏都有二十几项，经过分析归类，可分为核心参数、基本参数和辅助参数三种。

　　（1）核心参数

　　核心参数是显示屏所必需的参数，如果设置不正确，轻则不显示，重则烧屏。核心参数包括级联方向、OE 极性、数据极性、显示屏类型、颜色、扫描方式、走点顺序和行序共8 项。

　　（2）基本参数

　　基本参数是显示屏的基础参数，如果设置不正确，则不能通信、不显示或显示不正常。基本参数包括显示屏宽度、显示屏高度、控制卡地址、波特率、IP地址、端口号、MAC 地址、子网掩码、网关、显示屏刷新频率、移位时钟频率和行消隐时间共12 项。

　　（3）辅助参数

　　辅助参数则是为了更好地显示和控制而设置的参数，包括控制卡名称、通信显示标记、亮度、开关屏时间共4 项。

　　综上所述，一块显示屏需要正确配置二十几项参数才能点亮，其繁琐、复杂程度可想而知，并且如果设置不正确，轻则不显示，重则烧毁显示屏，造成重大经济损失及工期延误。这是因为一般显示屏价格都在1,000 元以上，有些甚至达百万元以上，因此，有些LED 控制软件为慎重、稳妥起见，设计复杂、使用不方便也是可以理解的。为了克服现有软件的不足，降低使用门槛，使显示屏的硬件调试在轻松、自然的过程中完成，经过研究，本文构建了完整的显示屏参数配置模型和智能配置模型，如图1 和图2 所示。

    在图1 中，对于基本参数和辅助参数的配置，提供输入框和选择框，用户输入和选择后，连接显示屏直接设置即可。而对于核心参数，则可分别使用专业速查、智能配置和外部文件配置三种方法完成。

　　（1）专业速查

　　对于常见和常用型号的显示屏，其参数一般是固定的，这时可事先整理成文件或表，调试时选择载入配置即可。

　　（2）智能配置

　　对于不常见或不能确定的显示屏，其参数是未知的，这时可采用智能配置，确定其配置参数，然后将其保存，供以后使用。

　　（3）外部文件配置

　　将智能配置或其它方式构建的外部文件导入配置。

　　在核心参数的三种配置方法中，智能配置是本文的重点，其主要流程和功能如下：

　　（1）启动智能配置；

　　（2）通过向导式，让用户和显示屏进行人机交互选择，开始智能配置操作，通过填写初始参数、确定OE 极性/ 数据极性、确定颜色、确定扫描方式、确定走点顺序、确定行序、生成配置参数等步骤，完成核心参数的确定；

　　（3）返回智能配置参数；

　　（4）连接显示屏，设置参数；

　　（5）如果正确，则进行输出参数操作；

　　（6）选择外部文件，保存，供以后下载使用。至此，完成显示屏智能配置。

　　2 关键功能的设计和实现

　　2.1 填写初始参数

　　整个智能设置过程都是针对显示模块来操作的，对于显示屏，确切地说就是观察从信号级联方向进入的第一个显示模块。即如果信号级联方向是从左到右，第一个显示模块指显示屏左上角的那个显示模块，如果信号级联方向是从右到左，第一个显示模块是指显示屏右上角的那个显示模块。为了方便观察，一般智能设置时只取一个显示模块进行设置，并确认显示模块是良好无故障的（包括没有显示异常的行或点）。

　　选定显示模块后，填写信号级联方向、模块宽度点数、模块高度点数、显示屏类型等参数后，即可单击“下一步”，开始智能配置。

　　2.2 确定OE 极性和数据极性

　　OE 极性和数据极性是显示屏极其重要的参数，其中OE 极性决定显示屏是否亮，而数据极性决定显示是否正确。如果OE 极性不正确，显示屏是不会被点亮的，无论数据极性是什么；而数据极性不正确，则显示不正常，为全亮。因此，智能配置的首要任务是判断OE 极性和数据极性。显示模块显示有“全亮”、“全黑/ 暗亮”、“其它显示或无规律变化”等三种选择，如果选择“其它显示或无规律变化”，则说明硬件配置有问题，需修正硬件配置后再进行智能配置。在具体设计时，以0 代表高电平、1 代表低电平，通过轮流发送高、低电平，及用户选择亮或不亮来确定OE 极性和数据极性的值，这样OE 极性和数据极性有4 种组合。因此，正确判断出OE 极性和数据极性最多只需要4 个步骤，只要轮流发送相应的OE 极性和数据极性的值，然后记录每一步用户的选择，即可判断出OE 极性和数据极性的值。

　　2.3 确定颜色

　　无灰度显示屏分为单色、双色和全彩色三种，其中单色一般对应的是红色；双色一般是红和绿两种颜色；全彩色一般是红、绿、蓝三种颜色。对于单色屏，本步骤可以省略；对于双色屏，发红色命令下去，根据显示的颜色，即可判断是正常显示还是红绿反色了；对于全彩色屏，分别发送红、绿两种颜色，根据显示的颜色，即可判断是正常显示还是红绿反色、红蓝反色或绿蓝反色了。

　　2.4 确定扫描方式

　　对于扫描方式，判断公式为：模块高度/ 点亮行数= 扫描方式。设计时发送判断扫描方式的命令，根据用户选择亮的行数，用公式即可计算出扫描方式。由于扫描方式未定，先按前期判定的高分母扫描方式进行数据输出，亮的行数封顶为模块高度参数。

　　2.5 确定走点顺序

　　LED 显示屏其实是按照一个点一个点的顺序进行显示的，但它利用人眼视觉的延迟特点，通过一次快速发送全屏所有点的图像来实现全屏图像显示更新的效果，因此，在发送之前，必须确定走点的顺序。

　　为了获取走点顺序，可通过间隔一秒发送一个点，然后记录其位置即可确定。具体实现方法如下：

　　（1）发送打点命令；（2）显示模块上每秒钟会有一个LED 像素点被点亮，仔细观察这些像素点的点亮顺序，确认点亮顺序后，可用鼠标在模拟显示模块图的相应位置（模拟图的每个方格对应显示模块的一个像素点） 上按点亮顺序点击方格进行描点；（3）完成打点后即可单击“下一步”，系统将自动记录走点顺序。

　　为了更好地帮助用户确定走点顺序，系统还提供重新打点、回退、复位和推演等功能。

　　2.6 确定行序

　　除了亮点顺序外，还要确定亮点的行序。为了获取行序，可通过间隔一秒发送一行，每行发一个点，然后记录其位置即可确定。具体实现方法如下：发送行显示命令后，观察显示驱动板上LED 灯的点亮顺序，在行序相对位置上进行对应顺序描点。完成后，单击“下一步”，系统将自动记录行序。

　　对于常用规格的显示屏，通过“2.5 确定走点顺序”一节即可确定行序，本步骤可省略，同时为了更好地帮助用户确定行序，系统还提供重新打行序、回退、复位等功能。

　　2.7 下载参数，完成智能配置

　　上述参数都确定后，根据显示屏数据配置格式，重新组织一下顺序和格式，就可下载到显示屏配置，然后观察是否正确，如果正确，即完成智能配置。另外，如有必要则可保存到文件，供以后使用；如果不正确，分析一下原因，再重新进行智能配置。

　　3 结论

　　本文通过向导式、用户选择状态、自动判断等方式，实现了一种LED 显示屏智能配置的方法，并在LED 导航者软件中应用，得到了用户的好评。实践证明，该方法可帮助用户快速配置、点亮显示屏，同时降低了显示屏安装调试门槛，将专业技术人员从工程安装中解放出来。今后技术人员无需到现场，普通工程人员就能完成相应工作，只需下载对应数据文件即可，无需重复调试。