帶虛擬LED功能的多屏控制系統設計

李 靜，安 康，葉志龍

（1.杭州師范大學 錢江學院，浙江 杭州 310012；2.杭州海康威視數字技術股份有限公司，浙江 杭州 310012）

帶虛擬LED功能的多屏控制系統設計

李 靜1，安 康1，葉志龍2

（1.杭州師范大學 錢江學院，浙江 杭州 310012；2.杭州海康威視數字技術股份有限公司，浙江 杭州 310012）

設計了一種帶虛擬LED功能的多屏控制系統。介紹了虛擬LED功能的實現原理和實現方法，闡述了系統啟動和虛擬LED功能的實現流程。將虛擬LED功能集成到多屏控制系統中，可以解決指揮中心大屏幕和LED顯示屏兩套設備、兩套軟件的問題。帶虛擬LED功能的多屏控制器使得大屏幕系統的安裝更方便、操作更簡便、穩定性更高。

虛擬LED；多屏控制器；大屏幕

在傳統的指揮中心大屏幕系統中，通常大屏幕系統和LED顯示屏系統是兩套獨立的系統。大屏幕系統用于顯示客戶的各類圖像、圖表等信息。而LED顯示屏主要用于顯示時間、歡迎詞等內容。兩套系統的設備、控制系統和軟件等都完全獨立。本文介紹了一種帶虛擬LED功能的多屏控制系統。將虛擬LED功能集成到多屏控制系統中，可以解決指揮中心大屏幕和LED顯示屏兩套設備、兩套軟件的問題。帶虛擬LED功能的多屏控制器使得大屏幕系統的安裝更方便、操作更簡便、穩定性更高。

1 系統設計

傳統的大屏拼接方案通常重點關注視頻信號的開窗、漫游等功能，而對LED顯示的需求關注較少[1]。通常圖像上墻顯示用一套系統，歡迎詞顯示用另外一套系統。圖1是傳統的大屏拼接系統框圖。

由圖1可見，整個系統LED屏幕需要獨立建設，且需要單獨的控制設備。整個系統設備較多，信號線布線復雜。

圖1 傳統大屏拼接系統

圖2是改進后的大屏拼接系統框圖。

圖2 改進后的大屏拼接系統

由圖2可見，改進后的大屏拼接控制系統將屏幕拼接控制、虛擬LED字符控制、矩陣控制、屏幕開關機等功能做了全面的整合，通過單一設備實現了原來多臺設備才能實現的功能。系統整合之后的控制計算機由兩臺變為一臺，系統布線由兩套變為一套，控制軟件也由兩套變為一套。此外，系統節省了LED發送卡和LED顯示屏。總之，改進后的大屏拼接系統設備更加精簡、布線更加簡便、管理更加便利。

2 虛擬LED的實現

圖3是虛擬LED的實現過程。

圖3 虛擬LED實現方法

圖3中的流程主要分為兩部分，其中左側部分主要為系統啟動的流程，右側部分主要為虛擬LED的實現流程。

系統啟動部分主要包含UBoot啟動、內核啟動、關鍵外設初始化、文件系統掛載和啟動等[2]。

1）系統加電后，UBoot首先啟動，并初始化內存等模塊[3]。

2）UBOOT模塊啟動之后開始下載內核和文件系統。

3）內核啟動，初始化PCIe、網絡、USB、232串口、E2PROM等模塊。其中PCIe模塊主要包括配置PCIe模塊寄存器，配置PCIe地址等。網絡模塊的初始化主要包括網口芯片底層驅動配置、DSP模塊初始化、網絡內存分配等。

4）內核啟動完畢之后會掛載文件系統，至此，系統啟動完畢[4]。

在系統啟動完畢之后，虛擬LED模塊開始工作，其主要工作步驟為：

1）客戶可以根據需要打開或者關閉虛擬LED功能。當客戶打開虛擬LED功能之后，可以先在客戶端界面設置需要顯示的虛擬LED字符，虛擬LED字符的背景顏色、疊加度等。

2）客戶端通過網絡將需要顯示的LED字符、背景色、透明度等信息發送到多屏控制器。

3）多屏控制器的主控芯片接收LED字符等信息，并通過系統內部總線將字符及相關參數發送到多屏控制器對應的輸出端口。

4）輸出端口的處理芯片首先接收字符，之后確定哪些字符要在當前端口上顯示。輸出芯片提取當前端口需要的字符并將字符放大到客戶端指定的顯示尺寸。輸出芯片將放大后的字符疊加于拼接畫面之上。在疊加字符的過程中，系統會根據不同的背景色配置和透明度設置，將虛擬LED字符做不同的處理。

5）虛擬LED字符開始顯示之后可以選擇左移、右移或者靜止。如果是左移或者右移，則輸出端口在一定間隔后對畫面做左移或者右移處理。如果是靜止，則無須做移動處理。

以上是虛擬LED的實現過程。在實際使用過程中，為了確保字幕的左移或者右移的效果，可以參照圖4的字幕處理方法。

圖4 虛擬LED字幕移位處理方法

圖4中以顯示“歡迎蒞臨指導！”字幕且字幕左移為例。為了確保字幕移動的效果，首先在內存中將需要顯示的字符復制一遍，以方便計算移位數據。具體實現如下：

1）初始時刻，字幕的起始指針和結束指針如圖4上部豎線所示，此時在屏幕上顯示“歡迎蒞臨指導！”。

2）在下一幀圖像的顯示時刻，字幕的起始指針和結束指針均往后移動一個字符，最后的指針位置如圖4下部的豎線所示，此時在屏幕上顯示“迎蒞臨指導！歡”。

3）起始指針和結束指針繼續各自往后移動一個字符。

4）重復步驟3），當起始指針或者結束指針到了文本的最后位置后，下一時刻該指針重新從文本的頭部開始。

重復以上各步驟，就能在屏幕上顯示“歡迎蒞臨指導！”的連續左移效果。

3 小結

本文設計了一種帶虛擬LED功能的多屏控制系統。介紹了虛擬LED功能的實現原理和方法；闡述了系統啟動和虛擬LED功能的實現流程。將虛擬LED功能集成到多屏控制系統中，可以解決指揮中心大屏幕和LED顯示屏兩套設備、兩套軟件的問題。帶虛擬LED功能的多屏控制器使得大屏幕系統的安裝更方便、操作更簡便、穩定性更高。

[1]李靜，葉志龍，安康．帶網絡解碼功能的多屏控制系統設計[J]．電視技術，2010，36（15）：138-143.

[2]萬永波，張根寶，田澤，等．基于ARM的嵌入式系統Bootloader啟動流程分析[J].微計算機信息，2005（22）：99-100.

[3] 王學龍.嵌入式Linux系統設計與應用[M].北京：清華大學出版社，2002.

[4]陳建英．EDID在HDMI高清設備中的應用[J].電子產品世界，2008（1）：115-118.

Designing of Multi-screen Control System with Virtual LED Function

LI Jing1,AN Kang1,YE Zhilong2
（1.Qianjiang College of Hangzhou Normal University,Hangzhou 310012,China; 2.Hangzhou HIKVISION Digital Technology Co.,Ltd.,Hangzhou 310052,China）

This designing of multi-screen control system with virtual LED function is introduced in this paper.The realizing ofvirtualLED function in multi-screen controlsystem and the procedure ofsystem bootisgiven.Multi-screen controller with virtual LED capability avoids double devices and double software in traditional big screen system.This new design leads to more convenient installation,more simple software operation and better system stability.

virtual LED;multi-screen controller;big screen

TN949.16；TP368.1

A

10.16280/j.videoe.2015.04.010

李 靜（1982—），女，講師，主研嵌入式系統；安 康（1981—），講師，主研移動通信系統；葉志龍（1982—），工程師，主研DSP技術。

2014-09-03

【本文獻信息】李靜，安康，葉志龍.帶虛擬LED功能的多屏控制系統設計[J].電視技術，2015，39（4）.

杭州師范大學錢江學院基金項目（2014GJJL06）；杭州師范大學電子科學與技術重點學科項目（YS24201002001）

責任編輯：許 盈