摘    要：針對采用專用像素控制技術(shù)的建筑物立面大型led裝飾屏，研制了一種嵌入式高帶寬的網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用具有硬件toe功能的嵌入式微控制芯片ax11015作為主處理器，同時利用cpi.d和sram構(gòu)建用于碼流緩沖的大容量fifo存儲器，并在此硬件平臺上移植入小型嵌入式tcp/ip協(xié)議uip0 9，實現(xiàn)了led視頻數(shù)據(jù)的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸。經(jīng)實驗和要際工程檢驗，系統(tǒng)可以通過udp方式流暢地傳輸非壓縮的視頻數(shù)據(jù)，是一種高效可靠的大型led屏幕網(wǎng)絡(luò)傳輸控制途徑。

關(guān)鍵詞：ax11015；硬件toe; fifo;大屏幕led

中圖分類號：tp 393    文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a

    20世紀(jì)90年代開始，led顯示屏在材料和控制技術(shù)方面不斷出現(xiàn)新的成果，其在大面積平板顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品局面基本形成，led顯示屏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為新興的高科技產(chǎn)業(yè)。led顯示屏的核心在于控制部分，現(xiàn)行的led屏幕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般采用同步傳輸方式，大量使用專用的fpca電路實現(xiàn)。各家公司的產(chǎn)品自成一體，施工布線復(fù)雜，通用性不強(qiáng)，產(chǎn)品更新不便，處于半定制狀態(tài)生產(chǎn)。因此，采用新的技術(shù)方案實現(xiàn)led屏的顯示及控制，增加靈活性，降低成本，提高產(chǎn)品競爭力，具有非常重要的意義。

    基于網(wǎng)絡(luò)的視頻led屏幕布線簡單、控制方便，正逐步地被應(yīng)用于戶外媒體顯示領(lǐng)域。視頻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸需要很高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，對cpu的要求很高。近年來，人們開始使用tcp/ip卸載引擎(toe．tcp/ip offload engine)技術(shù)來解決這個問題，通過專門的硬件來實現(xiàn)tcp/ip協(xié)議的處理，從而降低cpu的處理負(fù)擔(dān)．

    本文基于硬件toe技術(shù)，提出了一種高速網(wǎng)絡(luò)led顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。該系統(tǒng)將led顯示屏控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分結(jié)合，利用多控制器協(xié)同工作控制大型led屏幕，實現(xiàn)了一種低成本、高帶寬的led大屏幕嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

    led屏網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

   

    系統(tǒng)由多個控制器協(xié)同工作，每個控制器有不同的ip地址，并且控制相應(yīng)的一塊屏幕，多個控制器通過網(wǎng)絡(luò)hub和pc機(jī)相連。控制器負(fù)責(zé)接收pc機(jī)發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后發(fā)送到屏幕，是整個控制系統(tǒng)的核心。pc機(jī)軟件播放器根據(jù)控制器的個數(shù)和sd600的串接方式對視頻進(jìn)行圖像采集、編碼。屏幕顯示采用了專用的像素控制芯片，因此不需要對圖像進(jìn)行壓縮處理，高速發(fā)給相應(yīng)的控制器即可；控制器接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過其內(nèi)的cpld存人sram中進(jìn)行碼流緩沖，當(dāng)完整地接收到一幀數(shù)據(jù)后，啟動cpld內(nèi)部的spi功能，將數(shù)據(jù)發(fā)送至像素控制芯片sd600進(jìn)行顯示。

    網(wǎng)絡(luò)led控制器是整個控制系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行幀重組和編碼發(fā)送數(shù)據(jù)，及協(xié)同多控制器組建大型屏幕。其功能原理，如圖2所示。

   

  普通的網(wǎng)絡(luò)芯片通過軟件處理tcp/ip數(shù)據(jù)流，如數(shù)據(jù)拷貝、協(xié)議處理和中斷處理等，給系統(tǒng)帶來了龐大開銷。另外，每層協(xié)議校驗和的計算也占用了大量的cpu時間，增加了網(wǎng)絡(luò)處理的負(fù)荷。為加快網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，系統(tǒng)控制器cpu采用帶硬件toe功能的ax11015．通過硬件處理多層tcp/ip協(xié)議。控制器cpu收到上位機(jī)軟件發(fā)來的一幀數(shù)據(jù)后，將其存人mac模塊的接收緩沖區(qū)中，然后啟動dma引擎并將數(shù)據(jù)經(jīng)過toe模塊的tcp/ip卸載引擎處理后，存入接收緩沖區(qū)。如果接收正確便產(chǎn)生中斷，通知應(yīng)用程序調(diào)用uip協(xié)泌棧進(jìn)行再解析，取到實際數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理。

    由于在數(shù)據(jù)接收或發(fā)送的過程中經(jīng)過了硬件toe引擎的處理，uip協(xié)議棧只需完成少量工作，因此cpu內(nèi)核的負(fù)荷被很大程度減輕，進(jìn)而網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅芤驳玫搅颂岣摺?/div>