張志廣，趙學(xué)作，于張紅，王 杰

(1河北科技師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科技學(xué)院，河北秦皇島，066004;2河北省昌黎縣第三中學(xué))

LED顯示屏作為一種全新的信息媒體，具有使用壽命長(zhǎng)、可視角度大、功耗低、性能穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)，在商場(chǎng)、企事業(yè)單位、體育場(chǎng)館等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前的LED顯示屏顯示內(nèi)容更新可以分為以下幾種控制方式［1］:(1)使用手提電腦到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)串口連接電腦和控制卡，用控制軟件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)更新。缺點(diǎn)在于操作復(fù)雜、運(yùn)作成本高。(2)通過(guò)運(yùn)行LED控制軟件，連接帶有網(wǎng)口的LED屏控制卡，進(jìn)行內(nèi)容更新。目前市場(chǎng)上帶有網(wǎng)口的控制卡多數(shù)只能在局域網(wǎng)范圍內(nèi)使用，無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。如果給控制卡一個(gè)靜態(tài)IP，無(wú)疑會(huì)加大運(yùn)行成本。(3)通過(guò)GPRS短信方式更新顯示內(nèi)容，這種控制方式需要控制卡帶有SIM手機(jī)卡，控制卡價(jià)格較貴，運(yùn)行成本高。筆者提出了一種利用站點(diǎn)、mini2440嵌入式設(shè)備，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程字屏顯示內(nèi)容更新的新方案，使用普通的帶有RS232串口的控制卡即可，具有內(nèi)容更新操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，遠(yuǎn)程更新的優(yōu)點(diǎn)。

1 遠(yuǎn)程字屏控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)包括用于更新顯示內(nèi)容的站點(diǎn)、mini2440開(kāi)發(fā)板上的Windows CE程序、帶有串口的字屏控制卡、LED顯示屏。

通過(guò)登錄站點(diǎn)進(jìn)行LED屏顯示內(nèi)容發(fā)布，mini2440通過(guò)串口和控制板進(jìn)行通信，利用嵌入式設(shè)備上的wince程序讀取網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)后通過(guò)串口向字屏控制卡發(fā)送握手幀和數(shù)據(jù)幀，字屏顯示內(nèi)容得到更新。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程字屏控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 字屏內(nèi)容更新站點(diǎn)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)

字屏內(nèi)容更新站點(diǎn)采用ASP.NET術(shù)，c#語(yǔ)言，sql server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)。主要進(jìn)行LED屏內(nèi)容的更新。管理員登錄該站點(diǎn)，可以針對(duì)不同的LED屏進(jìn)行顯示內(nèi)容的發(fā)布，設(shè)置內(nèi)容播放時(shí)間，發(fā)布后通知內(nèi)容、發(fā)布時(shí)間、有效播放時(shí)間、屏號(hào)等內(nèi)容通過(guò)Response.write寫(xiě)入特定頁(yè)面，字段間用豎線分割，以利于部署在mini2440開(kāi)發(fā)板上的wince程序讀取解析。wince程序讀取后已讀字段自動(dòng)改為T(mén)RUE，下次將不再進(jìn)行讀取。站點(diǎn)還有刪除已發(fā)通知內(nèi)容、日志記錄等功能，實(shí)例如下所示:

Id號(hào)通知內(nèi)容屏號(hào)播放時(shí)間(分鐘)通知發(fā)布時(shí)間已讀標(biāo)志發(fā)布人174|軟件研發(fā)中心歡迎您!|2|30|2011-6-14 13∶01∶28 True|李明。

3 mini2440上的wince程序的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)

在mini2440上用c#開(kāi)發(fā)了字屏遠(yuǎn)程控制客戶端軟件，mini2440［2］采用wince 6.0操作系統(tǒng)?？蛻舳塑浖饕ňW(wǎng)頁(yè)內(nèi)容讀取模塊、數(shù)據(jù)幀構(gòu)成模塊、串口操作模塊、定時(shí)器模塊4個(gè)部分。

3.1 網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容讀取模塊

該模塊從指定頁(yè)面讀取網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容，該網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容如第2節(jié)所示，然后對(duì)其進(jìn)行分割截取，存入相應(yīng)變量以備構(gòu)建數(shù)據(jù)幀使用。

首先使用WebRequest request=WebRequest.Create(PageUrl)，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)該網(wǎng)頁(yè)的請(qǐng)求對(duì)象request，然后通過(guò)WebResponse response=request.GetResponse()，創(chuàng)建一個(gè)來(lái)自PageUrl地址的響應(yīng)對(duì)象，通過(guò)System.IO.Stream resStream=response.GetResponseStream()，創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)流。用指定的字符編碼為該流創(chuàng)建一個(gè)StreamReader實(shí)例，接下來(lái)就可以用該StreamReader實(shí)例對(duì)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容進(jìn)行讀操作。對(duì)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容進(jìn)行分割后，根據(jù)對(duì)應(yīng)屏號(hào)是否正確和該信息未被讀取標(biāo)志返回TRUE或FALSE。

3.2 數(shù)據(jù)幀構(gòu)成模塊

本系統(tǒng)是在上海仰邦電子科技有限公司的BX-TII控制卡的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，采用該廠家提供的用戶開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)、通訊協(xié)議來(lái)構(gòu)成數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀構(gòu)成過(guò)程重點(diǎn)涉及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、接收區(qū)域數(shù)據(jù)、校驗(yàn)值等3個(gè)部分［3］。其他部分根據(jù)通信協(xié)議比較容易構(gòu)成。

3.2.1 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的計(jì)算 本次開(kāi)發(fā)采用的是128*16的單色字屏，首先根據(jù)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容讀取模塊讀取到的顯示內(nèi)容計(jì)算需要顯示的屏數(shù)pingnum，然后根據(jù)通信協(xié)議計(jì)算得出公式datalength=23+pingnum*262;datalength為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)。通過(guò)開(kāi)發(fā)的intToByte(int datalength)方法將int類型的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為4個(gè)字節(jié)的字節(jié)數(shù)組。然后將該字節(jié)數(shù)組中的4個(gè)字節(jié)按照高字節(jié)在前、低字節(jié)在后的順序放入數(shù)據(jù)幀字節(jié)數(shù)組中。

3.2.2 接收區(qū)域數(shù)據(jù)的構(gòu)成 接收區(qū)域數(shù)據(jù)的構(gòu)成重點(diǎn)在于將從特定網(wǎng)頁(yè)讀取到的顯示內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)陣字庫(kù)的轉(zhuǎn)換，然后將點(diǎn)陣字庫(kù)的字節(jié)放入數(shù)據(jù)幀。中文字符點(diǎn)陣字庫(kù)選用了HZK16字模文件，首先通過(guò)System.Text.Encoding.Default.GetBytes(string s)將漢字s轉(zhuǎn)換為2個(gè)字節(jié)的字節(jié)數(shù)組，通過(guò)處理該字節(jié)數(shù)組可得到該漢字的區(qū)碼和位碼，然后根據(jù)該區(qū)碼和位碼可計(jì)算出該漢字在字模文件中的偏移量，接下來(lái)對(duì)HZK16字模文件進(jìn)行定位、讀操作，讀取游標(biāo)定位后的32個(gè)字節(jié)即為該漢字的字模［4］。

英文、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的點(diǎn)陣字庫(kù)選用了ASC16字模文件，通過(guò)英文、數(shù)字或標(biāo)點(diǎn)的ASCII值定位該字符在字模文件中的偏移量，然后從ASC16文件中偏移量處讀取16個(gè)字節(jié)，可以得到該字符的字模信息［5］。由于字屏顯示采用16*16的點(diǎn)陣顯示1個(gè)字符，1個(gè)字符需要32個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，所以需要對(duì)英文、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的顯示進(jìn)行處理。開(kāi)發(fā)用的字屏使用低效，即一個(gè)LED燈對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位為0點(diǎn)亮，1不亮，所以處理方法為添加16個(gè)字節(jié)的0xFF，既可以在16*16的點(diǎn)陣中顯示一個(gè)英文或標(biāo)點(diǎn)。但是這樣顯示出的效果極不美觀，英文間的間隔太大。開(kāi)發(fā)中又進(jìn)一步進(jìn)行了處理，如果是兩個(gè)連續(xù)的英文、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)需要顯示，則將兩個(gè)從ASC16文件中讀到的16個(gè)字節(jié)的字模進(jìn)行合并，得到1個(gè)32個(gè)字節(jié)的字模，這樣縮短了相鄰英文、數(shù)字間的顯示距離，使顯示效果得到改善。

3.2.3 校驗(yàn)值的計(jì)算 校驗(yàn)方法為計(jì)算要發(fā)送的數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和，取校驗(yàn)和值的低4個(gè)字節(jié)，高字節(jié)在前、低字節(jié)在后。在接收區(qū)域部分構(gòu)成之后，可以通過(guò)for循環(huán)計(jì)算校驗(yàn)和。將計(jì)算出的校驗(yàn)和取低4個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組，放入數(shù)據(jù)幀字節(jié)數(shù)組中。

3.3 串口操作模塊

開(kāi)發(fā)采用的BX-TII控制卡使用RS232串口和上位機(jī)進(jìn)行通信［6］。由于上位機(jī)為mini2440嵌入式設(shè)備，和字屏控制卡屬于同一種通信設(shè)備，所以串口線采用交叉線。

串口操作包括串口的初始化、串口的打開(kāi)和串口的關(guān)閉等子模塊。在串口初始化操作中首先通過(guò)串口名稱、波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位和停止位初始化System.IO.Ports.SerialPort的實(shí)例，然后定義串口接收到數(shù)據(jù)后調(diào)用的處理方法。通過(guò)SeriaPort.open()打開(kāi)串口，通過(guò)SeriaPort.close()關(guān)閉串口［7］。

3.4 定時(shí)器模塊

開(kāi)發(fā)中定義了2個(gè)計(jì)時(shí)器［1］。1個(gè)為System.Windows.Forms類型的窗體計(jì)時(shí)器Timer1，該計(jì)時(shí)器每1分鐘讀取指定網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)，判斷是否有新內(nèi)容需要顯示;另1個(gè)計(jì)時(shí)器采用System.Threading.Timer類型的線程計(jì)時(shí)器Timer2。當(dāng)有新內(nèi)容需要顯示時(shí)，根據(jù)管理員發(fā)布的播放時(shí)間開(kāi)啟該計(jì)時(shí)器，到時(shí)向控制板發(fā)送由指定內(nèi)容的字符串形成的數(shù)據(jù)幀，形成常規(guī)內(nèi)容顯示。各個(gè)模塊協(xié)同工作的程序流程如圖2所示。

圖2 定時(shí)器各模塊協(xié)同工作的程序流程

4 結(jié) 論

系統(tǒng)為L(zhǎng)ED屏的遠(yuǎn)程控制提供了一種全新的模式，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)發(fā)布更新內(nèi)容，避免了繁瑣的控制軟件的使用，方便了管理員對(duì)字屏顯示內(nèi)容的更新。采用普通的帶有串口的控制卡，Mini2440開(kāi)發(fā)板經(jīng)過(guò)硬件裁剪后去掉觸摸屏和多余的接口，可以節(jié)省運(yùn)行成本。該系統(tǒng)可以控制不同地點(diǎn)的LED屏，實(shí)現(xiàn)不同內(nèi)容的顯示，尤其對(duì)于高處懸掛的LED屏幕顯示內(nèi)容的更新更具有實(shí)用意義。本系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，效果良好。

［1］ 陳富軍，趙恒銳.基于GPRS遠(yuǎn)程控制的多LED顯示屏設(shè)計(jì)［J］.天中學(xué)刊，2009，24(2):40-41.

［2］ MINI2440用戶手冊(cè)［M］.廣東:廣州友善之臂科技有限公司，2009.

［3］ 翁健紅.基于c#的ASP.NET程序設(shè)計(jì)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［4］ 劉楚湘，王丹琪，尤雙楓.帶串行口通信漢字點(diǎn)陣屏的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.新疆師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，27(2):61-68.

［5］ 陽(yáng)進(jìn).基于單片機(jī)的LED顯示屏的漢字顯示［J］.科技論壇，2005(12):112-113.

［6］ 楊興.LED顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［7］ 劉瑞新.C#網(wǎng)絡(luò)編程及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.