[LED显示屏二次开发接口的设计与实现] led屏二次开发显示数据

　　摘 要：针对LED显示屏工程应用中对二次开发接口的需求，提出了一种二次开发接口的方法，归纳为通信通道、节目和命令三类接口，并介绍其基本的功能。据此方案，可在工程应用中简单、快速地实现二次开发，完成系统集成。
　　关键词： LED显示屏；二次开发接口；设计
　　中图分类号：TN312+.8 文献标识码：A
　　
　　Design and Implementation of an Application Programming Interface for LED Display
　　
　　YANG Nei
　　(Firefly Technology Co., Ltd. Beijing, Beijing 102218, China)
　　
　　Abstract: Aiming at the LED display engineering application for quadratic setups demand, and puts forward a kind of method of application programming interface, API summed up as a communication channel interface, Program interface and command interface, etc, and introduce its three basic functions. Accordingly program in engineering applications, a simple, rapid realization of secondary development, complete system integration.
　　Keywords: LED display; applied program interface; design
　　
　　引 言
　　
　　 在LED显示屏工程应用中，有单块显示屏项目，但更多的是多块显示屏项目。对于单块显示屏，直接使用厂商配置的控制软件就满足要求了；但对于多块显示屏，尤其是系统集成项目，厂商配置的控制软件就很难满足要求。这是因为，首先，厂商配置的控制软件一般只实现通用的功能，对个性化的功能很难满足要求，例如集成项目需要与后台数据库进行连接，实现实时信息发布，一般控制软件很难提供此项功能；其次，对于集成项目而言，显示屏信息发布仅是其中一个组成部分，需要统一的控制和界面风格；再次，在一个大的集成项目中，可能有多家厂商中标，或工程实现多年后更换或添加其它厂商的产品，而不同厂商的实现技术可能有所差异。
　　 因此，为了满足LED显示屏在工程中的应用，厂商一般都要提供二次开发接口，供系统集成商进行二次开发，完成系统集成。经过市场调研，现在LED显示屏二次开发接口良莠不齐，没有统一的标准，有的太简单，很难满足工程应用，而有的又太复杂，造成系统集成周期长、代价大。因此，经过研究，本文提出一种新的LED二次开发接口的设计方法，让用户简单、快速地实现系统集成，同时减少二次开发时间和代价。
　　
　　1 主要功能需求分析和模型构建
　　
　　 在工程应用中，LED显示屏主要用来发布信息，尤其是根据后台数据库的变化，实时更新信息。典型的应用是火车站，实时更新车次、软/硬座票、卧铺票、发车时间等票务信息，以及到站车次、晚点车次等到站信息，除此之外，还有临时通知、车次变更、广告、候车室位置等等。
　　 在火车站综合信息管理系统中，相对于整个系统而言，LED显示屏信息发布只是其中一部分，但LED显示屏种类、通信类型、分布位置却可能很复杂，如图1所示。按照显示屏的大小、挂放的位置、显示的内容和作用，可以将显示屏分为总引导信息屏、候车信息屏、分区屏、检票屏、通道显示屏、站台屏和出站口信息屏等。在通信方面，根据硬件条件、位置等，一般使用串口、网络等。串口又分为RS485和RS232，其中一个RS485连接多个显示屏，一个RS232连接一个显示屏；网络又分有线网络、无线网络和GPRS等。
　　 经过综合分析，系统涉及显示屏的功能有：
　　 （1） 发布信息、更新信息、广告和导向信息；
　　 （2） 控制显示屏，如重启、定时开关屏，设置参数等；
　　 （3） 监控显示屏，显示连接状态、更新时间等。
　　其工作过程是：
　　 （1） 连接显示屏；
　　 （2） 发布信息、下载节目到显示屏显示；
　　 （3） 控制和监控显示屏；
　　 （4） 结束操作后断开连接。
　　 其实，系统调用显示屏功能并不复杂，主要难点在于：
　　 （1） 如何实现多种硬件连接方式统一，包括串口、网络；
　　 （2） 如何组织多种信息显示对象，包括文字、图片、动画、时钟等；
　　 （3） 如何根据LED显示屏的控制要求，提供基本的控制命令，适应多种系统集成方式，包括C/S、B/S以及分布式、分层控制等。
　　 为了解决这些难点，并达到通用、简单、容易集成的目的，经过研究，本文构建的LED二次开发接口的模型如图2所示，主要功能和流程如下：
　　 （1） 调用通信控制接口，根据不同的通信方式分别创建其通信通道，完成LED显示屏连接；
　　 （2） 调用节目制作接口，创建节目、添加节目对象，生成节目数据，然后使用命令接口发送节目到显示屏，完成信息发布；
　　 （3） 调用命令接口，进行显示屏重启、开/关屏、设置亮度、更新时间、读取显示屏时间等操作，完成显示屏的控制、监控工作；
　　 （4） 退出系统时，关闭通信通道，释放资源，结束二次开发接口的调用操作。
　　
　　2 关键功能的设计和实现
　　
　　2.1 通信协议设计
　　 LED显示屏二次开发接口设计的首要工作是定义控制端与LED显示屏之间的通信协议。为了实现简便并对用户透明，这里所有通信方式皆采用同一协议，每一个命令都成对出现，对应命令和返回命令，如表1和表2所示。
　　 各参数说明：
　　 （1） 命令类型：标注命令类型ID，如通信握手命令、文件传输以及其它控制指令等；
　　 （2） 命令号：如果某一类型命令有多个，不同的命令号表示该类不同的命令；
　　 （3） 目标ID：指显示屏ID，默认值为0x01；
　　 （4） 源ID：指控制端ID，默认为0x00；
　　 （5） 长度：指具体命令实际数据长度；
　　 （6） 数据：具体命令的数据或返回结果；
　　 （7） 校验和：除校验和外所有该协议数据的校验和数据，一般使用算术和即可。
　　命令传输逻辑如下：
　　 （1） 发送方在发送具体的命令之前，先发送一个通信握手命令：
　　控制源端 ---------- 发送通信握手命令 ---------->> 显示屏
　　 控制源端 　　 （4） 如果（2）中指令是文件传输指令，则重复（2）、（3），直到文件传输结束。
　　在通信过程中，发送方要强制结束发送过程，可以发送通信握手命令或强制中止通信进行强制终止。
　　
　　2.2 通信通道接口
　　 在对LED显示屏进行通信之前，必须先建立通信通道，而退出系统时，则释放通信通道资源。通信通道接口包括：
　　 （1） 打开通信通道
　　 函数格式：DWORD COMM_Open(const PDeviceParam pDevParam, DWORD dwNotify, DWORD dwWindws, DWORD dwMsg)；
　　 参数说明：
　　 ① pDevParam：表示指定设备的参数，例如串口的波特率、串口号，以及网络本地IP地址、端口号等参数；
　　 ② dwNotify：表示当LED显示屏有返回值时是否通知，0代表不通知，1表示通知；
　　 ③ dwWindws：表示消息通知的窗体句柄；
　　 ④ dwMsg：用户定义的消息号。
　　 返回值：
　　 ① 0：表示创建失败；
　　 ② 其它值：表示设备通道值。
　　 功能描述：
　　 该函数用来建立一个通信通道，函数运行一次即建立一个通道，建立成功就返回一个DWORD值，代表一个设备的句柄，用于区分不同的通道。该值供其它接口函数使用，以便对不同的显示屏进行控制。
　　 物理上支持串口通道、网络通道，对于串口，设置串口号、波特率、接收/发送缓冲区，然后打开串口；对于网络，设置本地IP、端口号、接收/发送缓冲区，然后打开网口。这里需要特别强调的是，网络采用UDP方式，这主要是为了：
　　 ① 在协议实现上与串口统一；
　　 ② 只需一次创建；
　　 ③ 提高网络通信握手连接。
　　 因篇幅原因，以下函数将只列出函数格式和功能说明。
　　 （2） 关闭通信通道
　　 函数格式：DWORD COMM_Close(DWORD dwDev/*通信设备通道*/)；
　　 该函数关闭已打开的通信通道（dwDev），释放通信通道资源，一般在退出系统前使用。
　　 （3） 强制中止通信
　　 函数格式：DWORD COMM_Break(DWORD dwDev)；
　　 该函数中止当前通信通道（dwDev）的通信。
　　 （4） 通信握手
　　 函数格式：DWORD COMM_Link(DWORD dwDev/*通信设备通道*/，
　　 BYTE byDstNo/*目标显示屏ID*/，
　　 char *chHost/*网络地址，串口时无效*/，
　　 WORD wPort/*网络端口号，串口时无效*/
　　 )；
　　 该函数查询显示屏是否能够通信，可在通信之前或监控LED显示屏时使用。
　　
　　2.3 节目接口
　　 LED显示屏显示的信息其实是一个个的节目文件，一般先在上位机控制系统中生成，然后发送到显示屏上显示。在设计节目接口时，可能因节目结构不同，细节上有些差别，本文根据如图3所示的树形节目结构设计一种节目接口。
　　 （1） 节目初始化
　　 函数格式：DWORD Program_Init (DWORD dwProgramType/*节目类型*/，
　　 DWORD dwScreenType/*显示屏类型*/，
　　 DWORD dwWidth/*节目宽度*/，
　　 DWORD dwHeight/*节目高度*/
　　 )；
　　 该函数用于在计算机内存开辟一块内存空间，或释放上一次节目占用的资源，为节目生成做准备。
　　 （2） 添加区域
　　 函数格式：DWORD Program_AddArea(DWORD dwAreaType/*区域类型*/，
　　 LPRECT rect/*显示区域*/，
　　 DWORD &dwAreaNO/*区域号*/
　　 )；
　　 在显示屏页面上，根据节目的要求，需要划分不同的区域，设置其起点和宽高。可使用该函数在当前显示页面上创建一个个的区域，以放置具体的显示对象，例如内码文字、时钟等。
　　 （3） 添加各种对象
　　 在页面的区域上，可添加单行文字、多行文字、内码文字、图片、视频动画、WORD文档、Flash动画、表格、数字时钟、模拟时钟、倒计时等各种显示对象，在实现时，每一种对象对应一个函数。这里列出常用的添加图片的函数：
　　 函数格式：DWORD Program_AddPicture(DWORD dwAreaNO/*区域号*/，
　　 HDC dc/*图形dc*/，
　　 DWORD dwWidth/*图片宽*/，
　　 DWORD dwHeight/*图片高*/，
　　 LPRECT rect/*显示区域*/，
　　 DWORD dwAction/*特效号*/，
　　 DWORD dwExitAction/*退出特效号*/，
　　 DWORD dwSpeed/*显示速度*/，
　　 DWORD dwTimecount/*显示时间*/，
　　 DWORD dwTransparent/*透明与否*/)；
　　 该函数在指定区域上添加一个图片，显示内容来自于dc。
　　 （4） 节目数据生成
　　 函数格式：DWORD Program_MakeData()。
　　 该函数生成节目数据，以便使用LEDControl_SendToScreen函数发送到不同的显示屏。
　　
　　2.4 命令接口
　　 命令接口主要为控制、监控和发送节目数据而设计，例如，火车站或街头的广告屏，在夜间人少时，广告效果不明显，同时也为了省电，可在指定夜间时间点关闭显示屏，然后到早晨指定时间点自动打开显示屏。经过总结，命令接口的命令包括：
　　 （1） 重启命令
　　 函数格式：DWORD LEDControl_Reboot(DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort)；
　　 该函数用来重启指定的LED显示屏。
　　 （2） 电源控制
　　 函数格式：DWORD LEDControl_SetPower(DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char chHost, WORD wPort, DWORD dwPower/*开或关标识*/)；
　　 该函数打开或关闭显示屏。
　　 （3） 显示屏亮度调节
　　 函数格式：DWORD LEDControl_SetBrightness(DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort, BYTE byBrightness/*亮度*/)；
　　 该函数用于调节显示屏亮度。
　　 （4） 校时
　　 函数格式：DWORD LEDControl_AdjustTime(DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort)；
　　 该函数用于计算机时钟校正显示屏时钟。
　　 （5） 节目发送接口
　　 函数格式：DWORD LEDControl_SendToScreen(DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort)；
　　 该函数将Program_MakeData生成的节目数据发送到显示屏，最后返回状态值，表示成功、失败及其它状态，用户根据状态再进行相应的处理。
　　 （6） 局部更新节目接口
　　 函数格式：DWORD LEDControl_UpdateCodeText(DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort, char *chCodeText/*字符串缓冲区*/, int iLen/*字符串长度*/)；
　　 该函数用来更新显示屏局部内容。对于一些信息发布，一般只需要更新局部的内容，例如车站大厅信息发布，显示屏划分很多的区域，有数字时钟、模拟时钟、图片、动画和文字等不同的区域，一般往往只更新文字部分内容，即可达到信息发布的目的，同时不用生成节目，节省了时间和提高了效率。
　　
　　3 二次开发接口的应用
　　
　　 二次开发接口一般都是以动态链接库的形式提供给用户，并提供主流开发语言的接口和例程，例如VC、C#、Delphi和VB等。一般的调用流程是：
　　 （1） 载入动态链接库；
　　 （2） 建立通信通道；
　　 （3） 进行显示屏控制、监控操作；
　　 （4） 进行节目制做、发送和更新；
　　 （5） 关闭通信通道；
　　 （6） 释放动态链接库，完成二次开发接口的调用。
　　
　　4 结 论
　　
　　 本文针对LED显示屏工程应用中对二次开发接口的需求，提出了一种LED显示屏二次开发接口的方法，将二次开发接口总结为通信通道、节目和命令三种接口，并在网络先锋控制卡系列产品中应用。实践证明，该方法可让用户在系统集成中，简单、快速地实现其二次开发功能，同时降低系统集成的周期和代价。
　　
　　参考文献
　　[1] 陈晨辉. 铁路车站新型信息综合显示系统研究[J]. 硅谷，2011（10）.
　　[2] 朱午蓉. 车站综合显示系统LED终端布点与计算[J]. 铁路技术创新，2010（5）.
　　[3] 雷建云，胡 斌. 车站旅客电子导向系统软件设计[J]. 铁路计算机应用，2007（3）.省略。

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