基于QQ物聯的無線LED顯示屏設計①

2019-01-18 08:30:02孫曉東王治強楊偉光

計算機系統應用 2019年1期

孫曉東，王治強，楊偉光

(大連東軟信息學院智能與電子工程學院，大連 116023)

LED顯示屏在目前已經是一個非常成熟的產品，通過LED顯示屏可以用圖文方式進行信息發布，是當今很重要的宣傳展示手段. 傳統的LED顯示屏顯示的信息是通過USB接口文件拷貝進行信息更新的，有更新速度慢，操作不便利的行業痛點.

QQ物聯無線LED顯示屏是一種快速、方便更新LED屏幕信息的智能硬件. 是將QQ物聯技術和LED屏幕結合到一起，給傳統LED顯示屏插上物聯網的翅膀，一躍成為可以遠程操控、安裝使用便利、有大數據服務的智能設備. 在操作方法上，可以使用手機QQ隨時隨地編輯和發布信息，還可以對常用詞條一鍵選擇發送，或者基于模板編輯發送等貼心服務[1-4].

1 系統設計

系統體系架構如圖1所示. 首先手機QQ客戶端與QQ物聯平臺建立連接，用戶通過QQ聊天窗口發送文本信息，通過WiFi將數據發送到QQ物聯云平臺.QQ物聯模塊能夠將QQ物聯云上的信息通過WiFi傳遞給LED控制板. LED控制板進行LED顯示屏的顯示控制，最終將手機QQ客戶端中輸入的信息按照設定的模式正確的在LED顯示屏中顯示出來.

圖1 系統結構框圖

1.1 QQ物聯無線LED顯示屏系統基本功能需求

WiFi入網功能: QQ物聯板需要在QQ物聯平臺注冊賬號后，在云平臺中添加LED點陣屏設備，并通過QQ物聯云平臺提供的設備ID以及QQ物聯平臺提供的秘鑰生成工具生成的SN序列號生成設備的二維碼，使用手機QQ客戶端通過掃描二維碼，使QQ物聯板通過手機QQ端選擇要加入的WiFi熱點以及輸入密碼使設備加入到網絡中，這樣才能接收到手機QQ聊天界面發送來的信息，以及將信息發送到LED控制板上[5].

LED屏顯示功能: LED控制板需要接收到QQ物聯板端發送過來的信息，將信息進行字符匹配，然后將字符取模得到的值放入編寫好的LED點陣屏的驅動函數，使LED點陣屏顯示出從QQ物聯板端發送過來的信息.

漢字顯示功能: 在QQ物聯板發送過來的文本信息中有需要有漢字的數據發送，在LED控制板中需要接收到這些文本信息且需要取出這些漢字的的字模，從而顯示出對應的漢字.

LED顯示屏滾動顯示: 在LED點陣顯示中，不僅需要靜態內容的顯示，也需要加入滾動顯示，來增加LED點陣顯示的多樣性.

設備綁定功能: 首先生成QQ物聯板設備的二維碼，并在代碼中修改QQ物聯DATA.C中的參數，使用手機QQ客戶端通過掃描二維碼，完成綁定，只有QQ物聯板與手機QQ綁定后，才能使用QQ物聯平臺中提供的接收QQ消息的功能[6].

WiFi搜索以及密碼保存功能: 在QQ物聯板斷電之后，重新上電不需要在進行選擇網絡和再次輸入密碼，QQ物聯板能夠直接自動加入網絡.

串口收發功能: 在QQ物聯板接收到手機QQ發送的消息后，需要通過串口通信將QQ消息發送到LED控制板上.

1.2 硬件結構

系統使用了兩款STM32芯片. 其中一個用來作為QQ物聯板的主控芯片，另一個用來作為LED點陣屏的控制芯片[7]. 在QQ物聯板上放置一個QQ物聯集成的WiFi模塊手機QQ客戶端和QQ物聯設備通過WiFi網絡通信將數據發送到騰訊云，并進行數據傳輸， QQ物聯板WiFi模塊收到數據后，通過UART通信方式將數據發送到LED控制板上， LED控制板再根據數據顯示相對應的內容. 在QQ物聯WiFi模塊、QQ物聯模塊、QQ物聯云平臺共同工作的情況下，實現設備綁定以及WiFi連入網絡的功能[8].

1.3 軟件結構

用戶代碼流程設計如圖2所示. 首先QQ物聯板中，要對通信串口、LED指示燈引腳、WiFi模塊進行初始化操作，然后重置事件發生隊列、開啟隊列，最后等待事件發生，以及對事件進行處理. 在LED控制板中，對系統時鐘、中斷、串口通信以及LED點陣屏驅動進行初始化[9]. 隨之，等待QQ物聯板中發送QQ收到的消息，觸發串口接收中斷，并處理中斷，將數據信息顯示到LED點陣屏幕上.

圖2 軟件代碼流程圖

軟件控制中主要包括3個模塊的設計，在下面章節中分別介紹.

1.3.1 QQ物聯端數據包設計

QQ物聯端系統軟件功能主要包括登錄WiFi聯網、設備信息配置、串口功能[10]. 其QQ物聯板WiFi數據包格式如下所示.

(1) 包頭 (header): 固定為 0X6688.

(2) 長度(len): 是指從 cmd 開始到整個數據包結束所占用的字節數包含校驗 (checksum). 由于 QQ物聯的數據包可能超過 255，因此這里升級成 2 Byte，分別是高 8 位和低 8 位，實際長度就是 len_high*256+len_low.

(3) 命令(cmd): 控制的命令.

(4) 消息序號(SN): 命令發送方在每次發送命令時，對 SN 加一. 數據接收方收到數據，做相應數據返回時將接收到的SN一起返回. 給發送方判斷其相應的是哪一條請求.

(5) 傳輸數據(Payload): 真正的傳輸數據，內部可能包含子命令，這個根據實際的命令而定.

檢驗和(checksum)的計算方式為把數據包按字節求和得出的結果對 256 求余(不含包頭0X6688兩個字節).

QQ物聯板在與LED控制板通信時， QQ物聯板發送的數據中去掉了包頭、命令、消息序號等數據位.整體的數據包種只有信息數據、0x00(