摘? 要：文章設(shè)計了一種基于STM32的LED顯示屏信息發(fā)布系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STM32為主控制器，采用能效高、壽命長的LED顯示屏作為顯示器件，使用目前通用的4G通訊技術(shù)作為無線通訊方式。將采集到的氣象數(shù)據(jù)以及相關(guān)氣象信息通過4G通訊發(fā)送至LED顯示屏控制器，LED顯示屏控制器控制LED顯示屏顯示。既能保證信息傳遞的及時可靠，又能大大地降低人力物力的消耗。

關(guān)鍵詞：STM32、LED顯示屏、4G通訊技術(shù)

0 引言

氣象信息與人們的日常生活息息相關(guān)，如何將氣象信息及時準確地送達人們的視野并指導人們合理的安排日常工作和生活變得尤為重要。LED以其能效高、壽命長、視角廣能特點應(yīng)經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于商場、機場、銀行和道路交通等場所，并且LED顯示屏可以全天候、長時間的工作，其作為氣象信息發(fā)布擁有獨特的優(yōu)勢。

傳統(tǒng)的LED顯示屏信息發(fā)布，是通過布線來完成，或者工作人員攜帶便攜設(shè)備到現(xiàn)場通過有線連接進行數(shù)據(jù)更新。其中前者建設(shè)成本高，后者的缺點在于難以做到顯示數(shù)據(jù)的實時更新，同時也加大了工作人員的工作量，增加了企業(yè)運作的人力成本開支。本文設(shè)計的LED顯示屏發(fā)布系統(tǒng)解決了上述問題，該系統(tǒng)不需要太多的布線，而是采用無線通訊的方式，實現(xiàn)對顯示屏的實時控制。

LED顯示屏信息發(fā)布系統(tǒng)的控制器采用ST公司的以Cortex-M3為內(nèi)核的STM32系列產(chǎn)品作為CPU，它以Cortex-M3內(nèi)核為基礎(chǔ)，增加了高性能的外圍設(shè)備。與普通的8位單片機相比，STM32在價格、開發(fā)難度以及性價比方面都有明顯的優(yōu)勢。該系統(tǒng)具有無線遠程更新程序的功能，更新程序方便快捷。

LED顯示屏信息發(fā)布系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)由氣象采集器、4G通訊模塊、屏幕參數(shù)存儲模塊、LED顯示屏控制模塊、電源模塊以及遠程控制中心組成。LED控制器從氣象采集器或者遠程控制中心獲取需要顯示的內(nèi)容，根據(jù)屏幕參數(shù)存儲模塊設(shè)置好的顯示格式重新組織數(shù)據(jù)串，根據(jù)LED顯示屏的協(xié)議封裝協(xié)議并發(fā)送，實現(xiàn)信息的實時發(fā)布。LED控制器可以顯示的內(nèi)容有：時間、氣象數(shù)據(jù)以及文本內(nèi)容。

如圖1所示，從氣象數(shù)據(jù)源獲取的角度看，該系統(tǒng)有兩種工作方式：一種工作方式是將氣象采集器與LED控制器直接連接，LED控制器實時的從氣象采集器獲取數(shù)據(jù)，這種方式適用于氣象采集器與LED顯示屏安裝位置臨近的情況，氣象采集器與LED顯示系統(tǒng)可以通過無線的433M模塊通訊，該模塊的通訊距離一般在幾公里以內(nèi)。在這種工作方式中，可以通過4G通訊模塊實時發(fā)布天氣預報、預警信息以及通知消息等。另一種工作方式是氣象采集器將數(shù)據(jù)上報到控制中心，由控制中心統(tǒng)一調(diào)度，將氣象數(shù)據(jù)、天氣預報、預警信息以及通知消息等統(tǒng)籌安排之后，直接通過4G通訊實時地發(fā)布到LED顯示屏。

2 4G通訊模塊

4G是第四代移動信息技術(shù)的簡稱，是目前較為通用的移動信息技術(shù)。4G通信技術(shù)是在3G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷地優(yōu)化升級、創(chuàng)新發(fā)展，因此在保留了3G通訊技術(shù)優(yōu)勢的同時，也衍生出了自身固有的特征：4G通訊技術(shù)的無線通信信號更加穩(wěn)定、數(shù)據(jù)的傳輸速率更高、兼容性更平滑、通信質(zhì)量更好。4G通訊技術(shù)有TDD-LTE和FDD-LTE兩種通信模式。

該系統(tǒng)的4G通訊模塊選用移遠公司的EC20模塊，分別支持中國移動、中國聯(lián)通、中國電信的2G、3G、4G通訊，使用何種網(wǎng)絡(luò)主要取決于選用何種SIM卡以及安裝地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)情況。STM32處理器通過RS232與4G模塊相連，通過AT命令對模塊進行初始化并配置網(wǎng)絡(luò)連接成功之后，就可以通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。

LED顯示屏信息發(fā)布系統(tǒng)的4G通訊模塊通訊流程如圖2所示，上電之后，對4G模塊進行參數(shù)初始化，打開會話，建立連接之后，就可以與中心進行正常的通訊了。此外，LED顯示屏控制器會通過心跳的方式保持TCP通道實時在線，以便保證發(fā)布信息的實時性。

3 LED顯示屏控制模塊

LED顯示屏在采購時，顯示屏的廠家通常會提供配置分析軟件，用于LED顯示屏的參數(shù)配置和信息發(fā)布。由于我們需要顯示的氣象數(shù)據(jù)信息是實時更新的，因此這種方法沒有辦法滿足我們的要求，我們需要開發(fā)一個可以實時更新顯示內(nèi)容的LED顯示屏控制器。

根據(jù)顯示需求，LED顯示屏的相關(guān)參數(shù)被存儲在了屏幕參數(shù)存儲模塊之中，包括顯示方式、顯示區(qū)域以及字體大小等。LED顯示屏初始化完成之后，LED顯示屏控制器根據(jù)預先設(shè)置好的屏幕顯示參數(shù)將顯示內(nèi)容組織好，遵照LED顯示屏的驅(qū)動協(xié)議，將顯示內(nèi)容通過RS232發(fā)送至LED顯示屏。當顯示內(nèi)容發(fā)生變化時，控制器發(fā)送給LED顯示屏的協(xié)議串也會隨之發(fā)生變化，實現(xiàn)顯示內(nèi)容的實時更新。工作流程如圖3所示。

LED顯示屏具有分區(qū)顯示和翻頁顯示功能，可以根據(jù)用戶需求，在不同位置顯示不同內(nèi)容，如果顯示內(nèi)容較多，可以實現(xiàn)自動翻頁顯示。

4 應(yīng)用效果

如圖4所示為LED顯示屏的應(yīng)用效果，該站點顯示的是實時的氣象觀測數(shù)據(jù)。目前，LED顯示屏信息發(fā)布系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用在了多個站點。經(jīng)過驗證，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、信息發(fā)布及時可靠，大大降低了人力的介入成本。

5 結(jié)論

本文設(shè)計了一個基于STM32的LED顯示屏信息發(fā)布系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實時地發(fā)布氣象數(shù)據(jù)、天氣預報、氣象預警等氣象信息。本系統(tǒng)采用目前較為通用的4G無線通訊技術(shù)，無線LED顯示屏不受地域、距離、布線的束縛，信息傳快速準確，可以大大地節(jié)約人力成本。相信基于STM32的LED顯示屏信息發(fā)布系統(tǒng)將會給氣象信息發(fā)布帶來極大的便利。

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作者簡介：李雅君（1988-），女，漢族，河北省滄州市海興縣人，天津大學，碩士研究生，工程師，主要從事工作：氣象采集器、設(shè)施農(nóng)業(yè)、通訊技術(shù)等的設(shè)備研發(fā)