引言
在LED 顯示屏工程應用中，有單塊顯示屏項目,，但更多的是多塊顯示屏項目,。對于單塊顯示屏，直接使用廠商配置的控制軟件就滿足要求了,；但對于多塊顯示屏,，尤其是系統(tǒng)集成項目，廠商配置的控制軟件就很難滿足要求,。這是因為,，首先，廠商配置的控制軟件一般只實現(xiàn)通用的功能,，對個性化的功能很難滿足要求,，例如集成項目需要與后臺數(shù)據(jù)庫進行連接，實現(xiàn)實時信息發(fā)布,，一般控制軟件很難提供此項功能,；其次，對于集成項目而言,，顯示屏信息發(fā)布僅是其中一個組成部分,，需要統(tǒng)一的控制和界面風格；再次,，在一個大的集成項目中,，可能有多家廠商中標，或工程實現(xiàn)多年后更換或添加其它廠商的產(chǎn)品,，而不同廠商的實現(xiàn)技術(shù)可能有所差異,。
因此，為了滿足LED 顯示屏在工程中的應用,，廠商一般都要提供二次開發(fā)接口,，供系統(tǒng)集成商進行二次開發(fā)，完成系統(tǒng)集成,。經(jīng)過市場調(diào)研,，現(xiàn)在LED 顯示屏二次開發(fā)接口良莠不齊，沒有統(tǒng)一的標準,，有的太簡單,，很難滿足工程應用，而有的又太復雜,，造成系統(tǒng)集成周期長,、代價大,。因此，經(jīng)過研究,，本文提出一種新的LED 二次開發(fā)接口的設計方法,，讓用戶簡單、快速地實現(xiàn)系統(tǒng)集成,，同時減少二次開發(fā)時間和代價,。
1 主要功能需求分析和模型構(gòu)建
在工程應用中，LED 顯示屏主要用來發(fā)布信息,，尤其是根據(jù)后臺數(shù)據(jù)庫的變化,，實時更新信息。
典型的應用是火車站,，實時更新車次,、軟/ 硬座票、臥鋪票,、發(fā)車時間等票務信息,，以及到站車次、晚點車次等到站信息,，除此之外,，還有臨時通知、車次變更,、廣告,、候車室位置等等。
在火車站綜合信息管理系統(tǒng)中,，相對于整個系統(tǒng)而言,，LED 顯示屏信息發(fā)布只是其中一部分，但LED 顯示屏種類,、通信類型,、分布位置卻可能很復雜，如圖1 所示,。按照顯示屏的大小,、掛放的位置、顯示的內(nèi)容和作用,，可以將顯示屏分為總引導信息屏,、候車信息屏、分區(qū)屏,、檢票屏,、通道顯示屏、站臺屏和出站口信息屏等,。在通信方面,，根據(jù)硬件條件,、位置等，一般使用串口,、網(wǎng)絡等。串口又分為RS485 和RS232,其中一個RS485 連接多個顯示屏,，一個RS232 連接一個顯示屏,；網(wǎng)絡又分有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡和GPRS 等,。
圖1 LED顯示屏典型系統(tǒng)集成圖
經(jīng)過綜合分析,，系統(tǒng)涉及顯示屏的功能有：
（1）發(fā)布信息、更新信息,、廣告和導向信息,；（2）控制顯示屏，如重啟,、定時開關屏,，設置參數(shù)等；（3）監(jiān)控顯示屏,，顯示連接狀態(tài),、更新時間等。
其工作過程是：
（1）連接顯示屏,；（2）發(fā)布信息,、下載節(jié)目到顯示屏顯示；（3）控制和監(jiān)控顯示屏,；（4）結(jié)束操作后斷開連接,。
其實，系統(tǒng)調(diào)用顯示屏功能并不復雜,，主要難點在于：
（1）如何實現(xiàn)多種硬件連接方式統(tǒng)一,，包括串口、網(wǎng)絡,；（2）如何組織多種信息顯示對象,，包括文字、圖片,、動畫,、時鐘等；（3）如何根據(jù)LED 顯示屏的控制要求,，提供基本的控制命令,，適應多種系統(tǒng)集成方式，包括C/S,、B/S 以及分布式,、分層控制等,。
為了解決這些難點，并達到通用,、簡單,、容易集成的目的，經(jīng)過研究,，本文構(gòu)建的LED 二次開發(fā)接口的模型如圖2 所示,，主要功能和流程如下：
（1）調(diào)用通信控制接口，根據(jù)不同的通信方式分別創(chuàng)建其通信通道,，完成LED 顯示屏連接,；（2）調(diào)用節(jié)目制作接口，創(chuàng)建節(jié)目,、添加節(jié)目對象,，生成節(jié)目數(shù)據(jù)，然后使用命令接口發(fā)送節(jié)目到顯示屏,，完成信息發(fā)布,；（3）調(diào)用命令接口，進行顯示屏重啟,、開/ 關屏,、設置亮度、更新時間,、讀取顯示屏時間等操作,，完成顯示屏的控制、監(jiān)控工作,；（4）退出系統(tǒng)時,，關閉通信通道，釋放資源,，結(jié)束二次開發(fā)接口的調(diào)用操作,。
2 關鍵功能的設計和實現(xiàn)
2.1 通信協(xié)議設計
LED 顯示屏二次開發(fā)接口設計的首要工作是定義控制端與LED 顯示屏之間的通信協(xié)議。為了實現(xiàn)簡便并對用戶透明,，這里所有通信方式皆采用同一協(xié)議,，每一個命令都成對出現(xiàn)，對應命令和返回命令,，如表1 和表2 所示,。
表1 命令格式
表2 返回命令格式
各參數(shù)說明：
（1）命令類型：標注命令類型ID,如通信握手命令、文件傳輸以及其它控制指令等,；
（2）命令號：如果某一類型命令有多個,，不同的命令號表示該類不同的命令；
（3）目標ID:指顯示屏ID,默認值為0x01;
（4）源ID:指控制端ID,默認為0x00;
（5）長度：指具體命令實際數(shù)據(jù)長度；
（6）數(shù)據(jù)：具體命令的數(shù)據(jù)或返回結(jié)果,；
（7）校驗和：除校驗和外所有該協(xié)議數(shù)據(jù)的校驗和數(shù)據(jù),，一般使用算術(shù)和即可。
命令傳輸邏輯如下：
（1）發(fā)送方在發(fā)送具體的命令之前,，先發(fā)送一個通信握手命令：
控制源端- - - - - - - - - - 發(fā)送通信握手命令- - - - - - - - - - 》 顯示屏控制源端《- - - - - - - - - - 返回通信握手命令- - - - - - - - - - 顯示屏
控制源端收到結(jié)果正確,，則表示顯示屏已經(jīng)做好接收數(shù)據(jù)準備，可以開始發(fā)送具體命令,。如果收不到顯示屏的任何返回,，需要檢查物理鏈路是否正常，串口的波特率設置是否正常等,。
（2） 發(fā)送方把具體命令數(shù)據(jù)按前面的格式進行打包發(fā)送到顯示屏，顯示屏在收到數(shù)據(jù)包后會對數(shù)據(jù)進行校驗檢查,。如果校驗失敗,，則請求重發(fā)。
（3）發(fā)送方的命令成功發(fā)送到顯示屏后,，顯示屏按協(xié)議包格式把控制卡執(zhí)行的結(jié)果反饋到發(fā)送方,。如果校驗失敗，請求顯示屏重發(fā)執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù),；否則發(fā)送結(jié)束結(jié)果給顯示屏,，結(jié)束命令過程。
（4） 如果（2）中指令是文件傳輸指令,，則重復（2）,、（3），直到文件傳輸結(jié)束,。
在通信過程中,，發(fā)送方要強制結(jié)束發(fā)送過程，可以發(fā)送通信握手命令或強制中止通信進行強制終止,。
2.2 通信通道接口
在對LED 顯示屏進行通信之前,，必須先建立通信通道，而退出系統(tǒng)時,，則釋放通信通道資源,。通信通道接口包括：
（1）打開通信通道
函數(shù)格式：DWORD COMM_Open （constPDeviceParam pDevParam, DWORD dwNotify,DWORD dwWindws , DWORD dwMsg）；
參數(shù)說明：
① pDevParam:表示指定設備的參數(shù),，例如串口的波特率,、串口號，以及網(wǎng)絡本地IP 地址,、端口號等參數(shù),；② dwNotify:表示當LED 顯示屏有返回值時是否通知，0 代表不通知,，1 表示通知,；③ dwWindws :表示消息通知的窗體句柄,；④ dwMsg:用戶定義的消息號。
返回值：
① 0:表示創(chuàng)建失??；② 其它值：表示設備通道值。
功能描述：
該函數(shù)用來建立一個通信通道,，函數(shù)運行一次即建立一個通道,，建立成功就返回一個DWORD值，代表一個設備的句柄,，用于區(qū)分不同的通道,。該值供其它接口函數(shù)使用，以便對不同的顯示屏進行控制,。
物理上支持串口通道,、網(wǎng)絡通道，對于串口,，設置串口號,、波特率、接收/ 發(fā)送緩沖區(qū),，然后打開串口,；對于網(wǎng)絡，設置本地IP,、端口號,、接收/ 發(fā)送緩沖區(qū)，然后打開網(wǎng)口,。這里需要特別強調(diào)的是,，網(wǎng)絡采用UDP 方式，這主要是為了：
① 在協(xié)議實現(xiàn)上與串口統(tǒng)一,；② 只需一次創(chuàng)建,；③ 提高網(wǎng)絡通信握手連接。
因篇幅原因,，以下函數(shù)將只列出函數(shù)格式和功能說明,。
（2）關閉通信通道
函數(shù)格式：DWORD COMM_Close （DWORDdwDev/* 通信設備通道*/）；
該函數(shù)關閉已打開的通信通道（dwDev）,，釋放通信通道資源,，一般在退出系統(tǒng)前使用。
（3）強制中止通信
函數(shù)格式：DWORD COMM_Break （DWORDdwDev）,；
該函數(shù)中止當前通信通道（dwDev）的通信,。
（4）通信握手
函數(shù)格式：DWORD COMM_Link （DWORD dwDev/* 通信設備通道*/,
BYte byDstNo/* 目標顯示屏ID*/,
char *chHost/* 網(wǎng)絡地址，串口時無效*/,
WORD wPort/* 網(wǎng)絡端口號，串口時無效*/
）,；
該函數(shù)查詢顯示屏是否能夠通信,，可在通信之前或監(jiān)控LED 顯示屏時使用。
2.3 節(jié)目接口
LED 顯示屏顯示的信息其實是一個個的節(jié)目文件,，一般先在上位機控制系統(tǒng)中生成,，然后發(fā)送到顯示屏上顯示。在設計節(jié)目接口時,，可能因節(jié)目結(jié)構(gòu)不同,，細節(jié)上有些差別，本文根據(jù)如圖3 所示的樹形節(jié)目結(jié)構(gòu)設計一種節(jié)目接口,。
（1）節(jié)目初始化,。
函數(shù)格式：
DWORD Program_Init （DWORD dwProgramType/* 節(jié)目類型*/,
DWORD dwScreenType/* 顯示屏類型*/,
DWORD dwWidth/* 節(jié)目寬度*/,
DWORD dwHeight/* 節(jié)目高度*/
）；
該函數(shù)用于在計算機內(nèi)存開辟一塊內(nèi)存空間,，或釋放上一次節(jié)目占用的資源,，為節(jié)目生成做準備。
（2）添加區(qū)域
函數(shù)格式：
DWORD Program_AddArea （DWORD dwAreaType/* 區(qū)域類型*/,
LPRECT rect/* 顯示區(qū)域*/,
DWORD &dwAreaNO/* 區(qū)域號*/
）,；
在顯示屏頁面上，根據(jù)節(jié)目的要求,，需要劃分不同的區(qū)域,，設置其起點和寬高?？墒褂迷摵瘮?shù)在當前顯示頁面上創(chuàng)建一個個的區(qū)域,，以放置具體的顯示對象，例如內(nèi)碼文字,、時鐘等,。
（3）添加各種對象。
在頁面的區(qū)域上,，可添加單行文字,、多行文字、內(nèi)碼文字,、圖片,、視頻動畫、WORD 文檔,、Flash 動畫,、表格、數(shù)字時鐘,、模擬時鐘,、倒計時等各種顯示對象，在實現(xiàn)時，每一種對象對應一個函數(shù),。這里列出常用的添加圖片的函數(shù)：
函數(shù)格式：
DWORD Program_AddPicture（DWORD dwAreaNO/* 區(qū)域號*/,
HDC dc/* 圖形dc*/,
DWORD dwWidth/* 圖片寬*/,
DWORD dwHeight/* 圖片高*/,
LPRECT rect/* 顯示區(qū)域*/,
DWORD dwAction/* 特效號*/,
DWORD dwExitAction/* 退出特效號*/,
DWORD dwSpeed/* 顯示速度*/,
DWORD dwTimecount/* 顯示時間*/,
DWORD dwTransparent/* 透明與否*/）,；
該函數(shù)在指定區(qū)域上添加一個圖片，顯示內(nèi)容來自于dc.
（4）節(jié)目數(shù)據(jù)生成,。
函數(shù)格式：DWORD Program_MakeData（）,。
該函數(shù)生成節(jié)目數(shù)據(jù)， 以便使用LEDControl_SendToScreen 函數(shù)發(fā)送到不同的顯示屏,。
2.4 命令接口
命令接口主要為控制,、監(jiān)控和發(fā)送節(jié)目數(shù)據(jù)而設計，例如,，火車站或街頭的廣告屏,，在夜間人少時，廣告效果不明顯,，同時也為了省電,，可在指定夜間時間點關閉顯示屏，然后到早晨指定時間點自動打開顯示屏,。經(jīng)過總結(jié),，命令接口的命令包括：
（1）重啟命令。
函數(shù)格式：DWORD LEDControl_Reboot（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）,；
該函數(shù)用來重啟指定的LED 顯示屏,。
（2）電源控制。
函數(shù)格式：DWORD LEDControl_SetPower（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char chHost,WORD wPort, DWORD dwPower/* 開或關標識*/）,；
該函數(shù)打開或關閉顯示屏,。
（3）顯示屏亮度調(diào)節(jié)。
函數(shù)格式：DWORD LEDControl_SetBrightness（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort, BYTE byBrightness/* 亮度*/）,；
該函數(shù)用于調(diào)節(jié)顯示屏亮度,。
（4）校時。
函數(shù)格式：DWORD LEDControl_AdjustTime（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）,；
該函數(shù)用于計算機時鐘校正顯示屏時鐘,。
（5）節(jié)目發(fā)送接口。
函數(shù)格式：DWORD LEDControl_SendToScreen（DWORD dwDev, BYTE byDstNo, char *chHost,WORD wPort）,；
該函數(shù)將Program_MakeData 生成的節(jié)目數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏,，最后返回狀態(tài)值，表示成功,、失敗及其它狀態(tài),，用戶根據(jù)狀態(tài)再進行相應的處理。
（6）局部更新節(jié)目接口,。
函數(shù)格式：DWORDLEDControl_UpdateCodeText （DWORD dwDev,BYTE byDstNo, char *chHost, WORD wPort,char *chCodeText/* 字符串緩沖區(qū)*/, int iLen/*字符串長度*/）,；
該函數(shù)用來更新顯示屏局部內(nèi)容,。對于一些信息發(fā)布，一般只需要更新局部的內(nèi)容,，例如車站大廳信息發(fā)布,，顯示屏劃分很多的區(qū)域，有數(shù)字時鐘,、模擬時鐘,、圖片、動畫和文字等不同的區(qū)域,，一般往往只更新文字部分內(nèi)容,，即可達到信息發(fā)布的目的，同時不用生成節(jié)目,，節(jié)省了時間和提高了效率,。
3 二次開發(fā)接口的應用
二次開發(fā)接口一般都是以動態(tài)鏈接庫的形式提供給用戶，并提供主流開發(fā)語言的接口和例程,，例如VC,、C#、DELphi 和VB 等,。一般的調(diào)用流程是：
（1）載入動態(tài)鏈接庫,；（2）建立通信通道；（3）進行顯示屏控制,、監(jiān)控操作,；（4）進行節(jié)目制做、發(fā)送和更新,；（5）關閉通信通道,；（6）釋放動態(tài)鏈接庫,，完成二次開發(fā)接口的調(diào)用,。
4 結(jié)論
本文針對LED 顯示屏工程應用中對二次開發(fā)接口的需求，提出了一種LED 顯示屏二次開發(fā)接口的方法,，將二次開發(fā)接口總結(jié)為通信通道,、節(jié)目和命令三種接口，并在網(wǎng)絡先鋒控制卡系列產(chǎn)品中應用,。實踐證明,，該方法可讓用戶在系統(tǒng)集成中，簡單,、快速地實現(xiàn)其二次開發(fā)功能,，同時降低系統(tǒng)集成的周期和代價。