一种led大屏幕控制系统智能发送卡的制作方法
【专利说明】
一、技术领域
[0001]本实用新型涉及异步LED屏显示技术领域。
二、【背景技术】
[0002]从传统上来讲，LED显示屏控制系统主要分成同步和异步两种类型。其区分标准主要是从信号源、节目源与屏体显示之间的关系。如果屏体需要上位机提供实时的信号源则称之为同步LED显示屏控制系统，反之则称为异步LED显示屏控制系统。因此异步LED控制系统是依靠自身的存储器使LED屏播放音频、视频、文字及图片等信息，具有价格低、使用简便、维护成本低及使用场合灵活的的特点。主要用于门头屏、户外广告屏及车站/广场的指示屏等场所，播放固定的信息或者定期更换信息源，方便灵活。
[0003]本申请的实用新型人已经提出了 203490926U专利:一种模组存储校正数据的LED显示屏模组，包括LED显示屏、非易失性存储器和控制装置，LED显示屏与非易失性存储器相连，控制装置分别与LED显示屏和非易失性存储器相连，所述非易失性存储器用于存储LED显示屏校正数据，控制装置读取非易失性存储器内存储的LED显示屏校正数据，传输给上位机，上位机处理后将显示数据发送给控制装置，控制装置控制LED显示屏显示图像。
[0004]另有202855261U，一种异步LED显示屏全彩同步播放控制系统，包括主控制单元、LED显示驱动单元、节目源存储单元、通信单元和显示存储单元；FPGA与显示存储单元连接；FPGA的输出端即为本异步LED显示屏全彩同步播放控制系统的输出端。
[0005]以及202102690U，全彩色的大屏幕显示控制器，包括主控板、HUB扫描卡、LED显示屏总线模块和LED显示屏总线端口及驱动电路，主控板和HUB扫描卡各由一块FPGA芯片电路构成，主控板的FPGA芯片输入端连接显卡输出端口，LED显示屏总线端口及驱动电路连接LED显示屏。
[0006]LED大屏幕作为公共信息的一种重要显示终端，普遍应用于楼体外墙、高速公路沿线等室外场所；如今，随着小间距LED屏的蓬勃发展，LED大屏幕更是进入了室内监控、多媒体娱乐等更广泛的领域。大屏幕作为各领域信息发布和娱乐的重要媒介，对其使用的便利性、工作的稳定性和可靠性等要求越来越高。LED大屏幕控制系统一般包括发送卡装置，接收卡装置和LED芯片驱动装置。目前来说LED显示屏发送卡装置设计广泛采用两类器件作为其控制核心来实现:一类是单片机控制系统，另一类是可编程逻辑器件(FPGA)。而本申请HVT15G发送卡采用了性能更强的ARM嵌入式处理器结合FPGA来实现，以支持强大的智能化应用。
[0007]LED大屏幕显示控制系统主要由发送卡装置、接收卡装置、LED驱动装置组成。发送卡装置处于近用户端，完成与用户的交互任务。发送卡装置负责接收LED显示所需的数字信号，并进而转换成接收装置能够识别的数据格式；发送卡装置可以使用户能够控制整个LED显示系统的各个部件，按一定的分工和时序协调工作；发送卡装置也可以回读整个LED大屏控制系统中各类传感器的数据，以使用户获知整个系统的工作状态。三、【实用新型内容】
[0008]本实用新型目的是，提出一种LED大屏幕控制系统智能发送卡。
[0009]本实用新型的技术方案是:LED大屏幕控制系统智能发送卡，包括ARM嵌入式处理单元和FPGA芯片构成的主控板，主控板的FPGA芯片输入端连接LED大屏幕控制系统的信号解码单元，FPGA芯片的输出连接网口映射单元，网口映射单元并联输出N个千兆网口。
[0010]ARM嵌入式处理单元运行嵌入操作系统，可支持linux、android等，在操作系统的支持下运行驻留服务程序，以支持用户与HVT15G发送卡装置之间的友好交互界面。FPGA可编程单元；FPGA可编程单元完成所有数据协议化转换操作。网口映射单元包括输出网口 ；网口映射单元的网口映射可以让用户自由得选择输出网口的功能模式:如以太网模式、图像输出模式。在网口配置为图像输出模式时，可支持用户任意指定输出的图像范围。
[0011 ] 本实用新型的有益效果:本实用新型因FPGA处理速度快，片内RAM资源丰富，开发周期短，方便调试，非常适合于实现高难度图文动态特技显示和多灰度级显示。对于ARM内核解压的高清视频数据，数据量大，刷新速度快，FPGA可实现数据的灰度调制，扫描显示等功能，也可通过网口实时处理发送这些数据，实现多卡级联和备份。
[0012]ARM内核主要实现视频/音频数据的编解码，数据的处理、存储和通信，PL部分的启动及配置，加密等，另外CorteX-A9处理器支持许多版本的Iinux OS，便于代码移植和二次开发，为用户提供方便、灵活、简单和多样化的体验，易于实现标准及定制的需求。本实用新型构成的HVT15G智能发送卡属于LED大屏幕控制系统中的近用户端装置，LED大屏幕内容的发送、设置参数的发送和屏幕状态的反馈，是整套LED大屏幕控制系统中的核心部件。
四、【附图说明】
[0013]图1同步卡装置示意图；
[0014]图2异步卡装置不意。
[0015]图3为本实用新型(HVT15G)设计框图。
五、【具体实施方式】
[0016]参见本实用新型结构示意图。LED大屏幕控制系统发送卡分类
[0017]一般情况下，LED大屏显示行业按信号源的特点将控制系统中的发送卡装置分为同步卡装置和异步卡装置。实时接收信号源的图像及音频数据后向下级系统传递，此类发送卡称为同步发送卡；图像及音频以某种形式存储于发送卡本地存储器，需要时解码后向下级系统传递，此类发送卡称为异步发送卡。两类发送卡装置的示意如图1和图2所示
[0018]HVT15G智能发送卡属于同步发送卡装置。
[0019]ARM嵌入式处理器应用:当今世界，ARM嵌入式处理器及技术的应用已经深入到各个领域。工业控制领域中，ARM嵌入式处理器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战；无线通信领域，目前已有超过85%的无线通信设备采用了 ARM技术，ARM以其高性能和低成本的优势，在该领域的地位日益巩固；网络应用领域，随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上进行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战；消费类电子产品领域。ARM技术更是所向披靡，被广泛采用。
[0020]ARM嵌入式处理器一般具有如下特点:
[0021]籲体积小、低功耗、低成本、高性能
[0022]籲支持Thumb (16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼容8位/16位器件
[0023]?大量使用寄存器，指令执行速度更快
[0024]籲大多数数据操作都在寄存器中完成
[0025]?寻址方式灵活简单，执行效率高
[0026]?指令长度固定
[0027]HVT15G智能发送卡借助ARM的强大处理能力，实现大部分的智能化功能。
[0028]2.FPGA技术应用
[0029]FPGA也称为现场可编程门阵列，随着工艺的改进，可编程逻辑器件的片内逻辑资源越来越丰富，内部都集成RAM等专用单元数量也起来越大。LED大屏幕及LED驱动芯片由于没有完全统一的操作标准，决定了 LED大屏控制系统中的各个关键装置的功能需要根据不同的应该场景进行动态调整；LED大屏幕用户对画质和稳定性的不断追求，导致了 LED控制系统的电路设计越发复杂，占用资源日益庞大。FPGA的大容量和可灵活编程特点正好满足了行业需求。
[0030]HVT15G智能发送卡设计
[0031]HVT15G智能发送卡的设计将ARM嵌入式处理器的高性能和FPGA的灵活性完美结合。其设计原理框图如图3所示
[0032]ARM嵌入式处理器单元
[0033]ARM嵌入(ARM9)式处理单元运行嵌入操作系统，可支持linux、android等，在操作系统的支持下运行驻留服务程序，以支持用户与HVT15G发送卡装置之间的友好交互界面。
[0034]FPGA可编程单元
[0035]FPGA可编程单元完成所有数据协议化转换操作。
[0036]网口映射单元
[0037]网口映射可以让用户自由得选择输出网口的功能模式:以太网模式；图像输出模式。在网口配置为图像输出模式时，可支持用户任意指定输出的图像范围。
[0038]本实用新型H得到的VT15G智能发送装置秉承小型化设计理念，在156x92mm的面积下，6层PCB布板的基础上实现了所有基本功能，并且支持PCI接口供电，可方便得插入电脑主机箱运行；HVT15G智能发送卡支持组件扩展(包括不同类型视频输入源如SD1、DV1、VGA等的组件、不同个数输出网口组件2 口、4 口、8 口)，用户可按自身需求，花最小的代价得到半定制化的产品；HVT15G智能发送卡装置支持USB接口配置通道、UART配置通道、Web配置通道，可最大限度得适应不同用户及应用环境；HVT15G智能发送卡装置支持联网功能，可实现远程管理和监控，引领行业趋势；高精度六层PCB板设计，有效降低电磁干扰；单卡最大可支持8个千兆以太网口，提供8Gbps带宽，支持分辨率4096x21608位色深@30Hz或2048X 1280 16位色深060HZ传输；控制系统中采用的所有器件均为无铅产品(见各产品认证书)，在生产过程中严格按照无铅制程生产，因此确保了该产品符合欧盟RoHS无铅环保要求。
[0039]综述:1、HVT15G发送卡装置HVT15G发送卡装置由于集成了 ARM处理器单元，配合操作系统，最大程度提升了用户体验。它可以提供如下智能应用:
[0040]I) internet在线FPGA固件程序更新[0041 ] 2) internet在线对屏幕进行开头机操作
[0042]3)实时图形化温度、湿度、烟雾监控，支持邮件及短信方式报警
[0043]4)支持现场摄像头图像回传，并可通过web查看。
[0044]5)支持下游接收卡参数及屏体校正参数的本地化存在，保证LED大屏系统“开机即用”
[0045]6)扶持不同视频源的无缝切换
[0046]7)支持无视频源时定制化画面显示，可web更新
[0047]8)支持手机APP无缝对接。
[0048]2、其它功能特点
[0049]采用单片超大规模XILINX FPAG芯片，实现了单板支持8个IGbps图像传输通道，显著降低了系统复杂度。
[0050]HVT15G发送卡装置的每个千兆网口都可以让用户自主确定与图像位置的映射关系，并且各网口没有相关性，由此，HVT15G发送卡可以轻松实现多网口热备功能，适应可靠要求较高的场合以及多屏显示相同内容的应用。
【主权项】
1.LED大屏幕控制系统智能发送卡，其特征是包括ARM嵌入式处理单元和FPGA芯片构成的主控板，主控板的FPGA芯片输入端连接LED大屏幕控制系统的信号解码单元，FPGA芯片的输出连接网口映射单元，网口映射单元并联输出N个千兆网口。
【专利摘要】LED大屏幕控制系统智能发送卡，包括ARM嵌入式处理单元和FPGA芯片构成的主控板，主控板的FPGA芯片输入端连接LED大屏幕控制系统的信号解码单元，FPGA芯片的输出连接网口映射单元，网口映射单元并联输出N个千兆网口。
【IPC分类】H04N7-18, H04N5-222
【公开号】CN204598118
【申请号】CN201520258592
【发明人】时建龙
【申请人】南京德普达凌云信息技术有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月24日