基于FPGA的多终端多模式安全图像显示系统的制作方法

本发明涉及图像显示控制领域，具体涉及基于fpga的多终端多模式安全图像显示系统。

背景技术：

1、随着科技的发展和社会的进步，显示控制系统越来越多的运用在监视控制领域，如在安防监测方面，具体的比如电力安全监测系统、工业生产安全监测系统、核电站安全监测系统等。通过安全显示系统终端检查系统设备的安全运行数据，通过监测运行数据信息对运行设备进行控制，以达到确保设备安全运行的目的。但目前的显示终端现状是一个显示终端仅仅监视和控制一个设备的安全运行，无法满足像电力系统领域、工业生产领域这样关联设备较多或者运用场景复杂多变的情况，无法实时监视多种多样设备运行数据和控制多种设备，就无法确保设备的安全运行，进而无法保证整个系统的安全，目前的显示系统的实现方式在安全监测上的效果尚需改善。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有显示终端多数为一个显示终端仅仅监视和控制一个设备的安全运行，无法满足关联设备较多或者运用场景复杂多变的情况，针对此不足，提出了基于fpga的多终端多模式安全图像显示系统。

2、为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

3、基于fpga的多终端多模式安全图像显示系统，包括外部系统和界面设计终端，还包括主机显示控制端、显示判定模块和若干副机显示控制端，所述外部系统和界面设计终端与主机显示控制端连接，所述显示判定模块内预设有图像显示模式、图像显示通道信息、控制命令数据通道信息和控制命令数据模式；

4、其中，所述主机显示控制端用于将界面设计终端生成的图像数据和控制信号生成图像数据包发送至显示判定模块；还用于接收副机显示控制端发送的控制命令数据包以及控制外部系统；

5、所述显示判定模块接收主机显示控制端发出的图像数据包，将显示判定模块内预设的图像显示模式和图像显示通道信息与主机显示控制端发出的图像数据包进行对照查找，得到当前图像数据所属的输入通道和显示模式，并进行格式编码，形成信息数据包，将信息数据包发送至副机显示控制端；

6、所述副机显示控制端用于接收主机显示控制端发出的图像数据包，并将图像数据包进行显示。

7、作为本发明的进一步优选，所述主机显示控制端包括第一控制单元、主机输入设备和主机显示设备，所述第一控制单元用于设置全部副机显示控制端的工作模式，所述主机输入设备和主机显示设备分别与第一控制单元连接，所述第一控制单元包括主机组帧功模块、主机组包发送模块、主机接收解包模块、主机显示驱动模块、主机解析模块和首端通信接口模块；

8、所述主机组包发送模块、主机接收解包模块、主机显示驱动模块和主机解析模块分别与主机组帧功模块连接，所述主机组包发送模块和主机接收解包模块与首端通信接口模块，所述主机解析模块与主机输入设备连接，所述主机显示驱动模块与主机显示设备连接；

9、其中，所述主机输入设备用于向主机显示控制端发出控制命令；

10、所述主机解析模块用于接收主机输入设备发出的控制命令，并进行解析，生成对应的控制数据包；主机显示控制端根据解析后的控制数据包控制外部系统；所述主机组帧功模块将解析后的界面图像数据组成显示帧数据，即图像数据包，发送至主机组包发送模块；同时，接收主机接收解包模块发送的控制命令数据包，通过主机显示驱动发送至主机显示设备；

11、所述主机组包发送模块通过首端通信接口模块将图像数据包发送至显示判定模块；

12、所述主机接收解包模块通过首端通信接口模块接收副机显示控制端发送的控制命令数据包，并进行解包，形成图像数据并发送至主机组帧功模块；

13、所述主机显示驱动模块驱动主机显示设备，将主机组帧功模块生成的显示数据帧发送给主机显示设备；

14、所述机显示设备接收显示帧数据并将其显示到对应的界面。

15、作为本发明的进一步优选，所述副机显示控制端包括第三控制单元、副机显示设备和副机输入设备，所述第三控制单元包括末端通信接口模块、副机组包发送模块、副机解析模块、副机接收解包模块、副机显示驱动模块，所述末端通信接口模块、副机接收解包模块、副机显示驱动模块和副机显示设备依次连接；所述副机输入设备、副机解析模块、副机组包发送模块和末端通信接口模块依次连接；

16、其中，所述副机输入设备向第三控制单元发送控制命令，所述副机解析模块对接收到的控制命令进行解析，并生成对应的控制命令数据包发送至副机组包发送模块，所述副机组包发送模块将控制命令数据包通过末端通信接口模块发送至显示判定模块；

17、所述副机接收解包模块通过末端通信接口模块接收主机显示控制端发送的图像数据包，并进行解包，将解包后的图像数据包发送至副机显示驱动模块；所述副机显示驱动模块驱动副机显示设备显示主机显示控制端发送的图像数据。

18、作为本发明的进一步优选，所述显示判定模块包括第二控制单元，所述第二控制单元包括两组判断单元，每组判断单元包括判断状态位单元、判断模式单元和内部状态寄存器，用于存储主机输出经过判定模块判定后的显示通道和显示模式状态标志；所述内部状态寄存器设置于判断模式单元后侧；

19、其中，一组判断单元中的判断状态位单元与首端通信接口模块连接，用于接收主机显示控制端发送的图像数据包，并根据预设的图像显示通道信息进行对照查找，并将查找后的图像显示通道信息发送至判断模式单元，进行图像显示模式判断，若图像数据包内图像信息所属数据通道对应的图像显示模式与预设的图像显示模式相同，则将图像数据包内图像信息所属数据通道以及图像显示模式存储于内部状态寄存器，形成信息数据包发送至副机显示控制端；

20、另一组判断单元中的判断状态位单元与末端通信接口模块连接，用于接收副机显示控制端发送的控制命令数据包，并根据预设的控制命令数据通道信息进行对照查找；并将查找后的控制命令数据通道信息发送至判断模式单元，进行控制命令数据模式判断，若控制命令数据包所属控制命令数据通道对应的控制命令数据模式与预设的控制命令数据模式形同，则将控制命令数据包内控制命令数据通道以及控制命令数据模式存储于内部状态寄存器，形成信息数据包发送至主机显示控制端；

21、作为本发明的进一步优选，所述第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元均设置为基于fpga的控制单元，所述主机显示控制端、显示判定模块和若干副机显示控制端之间通过万兆网线端对端通信，所述首端通信接口模块包括至少一个首端网口，所述末端通信接口模块包括至少一个末端网口。

22、作为本发明的进一步优选，所述工作模式设置为主从工作模式，所有所述副机显示控制端设置为一个处于主模式的首端副机显示控制端和其余处于从模式的末端副机显示控制端；

23、其中，所述首端副机显示控制端用于显示界面、接收末端副机显示控制端发出的控制命令，并生成对应控制命令数据包发送到主机显示控制端；

24、所述末端副机显示控制端用于显示界面，还用于向主机显示控制端发送模式切换请求。

25、作为本发明的进一步优选，当所述主机显示控制端接收到末端副机显示控制端发送的模式切换请求时，将发出模式切换请求的末端副机显示控制设置为主模式，成为新的首端副机显示控制端，将原处于主模式的首端副机显示控制端设置为从模式，成为处于从模式的末端副机显示控制端。

26、作为本发明的进一步优选，所述工作模式设置为对等模式，在对等模式下，所有副机显示控制端所显示的画面相同，且所有副机显示控制端均向主机显示控制端发送对应的控制命令数据包。

27、作为本发明的进一步优选，所述图像数据包括行场同步信号、帧开始信号、显示模式、帧结束信号、序列号和crc校验；所述控制命令数据包包含显示控制端号、数据类型、外接设备控制命令数据和数据长度。

28、作为本发明的进一步优选，还包括交换机，所述交换机设置于显示判定模块和副机显示控制端之间，用于连接首端通信接口模块和末端通信接口模块。

29、本发明提出的基于fpga的多终端多模式安全图像显示系统，与现有技术相比，具有如下有益效果：

30、1、本发明能够实现一个主机显示控制端同时控制处于多个场景的副机显示控制端；

31、2、采用万兆网口点对点相互连接，相互传递数据，构建一个实时监测控制网络，达到了对不同应用场景不同设备的快速实时数据监测和控制；

32、3、通过在fpga硬件电路的基础上联合运行，避免了运用容易被黑客和病毒入侵的中央处理器和操作系统，使得设备安全监测的时效性和安全性得到了质的提升。