带虚拟LED功能的多屏控制系统设计

李 静，安 康，叶志龙

（1.杭州师范大学 钱江学院，浙江 杭州 310012；2.杭州海康威视数字技术股份有限公司，浙江 杭州 310012）

带虚拟LED功能的多屏控制系统设计

李 静1，安 康1，叶志龙2

（1.杭州师范大学 钱江学院，浙江 杭州 310012；2.杭州海康威视数字技术股份有限公司，浙江 杭州 310012）

设计了一种带虚拟LED功能的多屏控制系统。介绍了虚拟LED功能的实现原理和实现方法，阐述了系统启动和虚拟LED功能的实现流程。将虚拟LED功能集成到多屏控制系统中，可以解决指挥中心大屏幕和LED显示屏两套设备、两套软件的问题。带虚拟LED功能的多屏控制器使得大屏幕系统的安装更方便、操作更简便、稳定性更高。

虚拟LED；多屏控制器；大屏幕

在传统的指挥中心大屏幕系统中，通常大屏幕系统和LED显示屏系统是两套独立的系统。大屏幕系统用于显示客户的各类图像、图表等信息。而LED显示屏主要用于显示时间、欢迎词等内容。两套系统的设备、控制系统和软件等都完全独立。本文介绍了一种带虚拟LED功能的多屏控制系统。将虚拟LED功能集成到多屏控制系统中，可以解决指挥中心大屏幕和LED显示屏两套设备、两套软件的问题。带虚拟LED功能的多屏控制器使得大屏幕系统的安装更方便、操作更简便、稳定性更高。

1 系统设计

传统的大屏拼接方案通常重点关注视频信号的开窗、漫游等功能，而对LED显示的需求关注较少[1]。通常图像上墙显示用一套系统，欢迎词显示用另外一套系统。图1是传统的大屏拼接系统框图。

由图1可见，整个系统LED屏幕需要独立建设，且需要单独的控制设备。整个系统设备较多，信号线布线复杂。

图1 传统大屏拼接系统

图2是改进后的大屏拼接系统框图。

图2 改进后的大屏拼接系统

由图2可见，改进后的大屏拼接控制系统将屏幕拼接控制、虚拟LED字符控制、矩阵控制、屏幕开关机等功能做了全面的整合，通过单一设备实现了原来多台设备才能实现的功能。系统整合之后的控制计算机由两台变为一台，系统布线由两套变为一套，控制软件也由两套变为一套。此外，系统节省了LED发送卡和LED显示屏。总之，改进后的大屏拼接系统设备更加精简、布线更加简便、管理更加便利。

2 虚拟LED的实现

图3是虚拟LED的实现过程。

图3 虚拟LED实现方法

图3中的流程主要分为两部分，其中左侧部分主要为系统启动的流程，右侧部分主要为虚拟LED的实现流程。

系统启动部分主要包含UBoot启动、内核启动、关键外设初始化、文件系统挂载和启动等[2]。

1）系统加电后，UBoot首先启动，并初始化内存等模块[3]。

2）UBOOT模块启动之后开始下载内核和文件系统。

3）内核启动，初始化PCIe、网络、USB、232串口、E2PROM等模块。其中PCIe模块主要包括配置PCIe模块寄存器，配置PCIe地址等。网络模块的初始化主要包括网口芯片底层驱动配置、DSP模块初始化、网络内存分配等。

4）内核启动完毕之后会挂载文件系统，至此，系统启动完毕[4]。

在系统启动完毕之后，虚拟LED模块开始工作，其主要工作步骤为：

1）客户可以根据需要打开或者关闭虚拟LED功能。当客户打开虚拟LED功能之后，可以先在客户端界面设置需要显示的虚拟LED字符，虚拟LED字符的背景颜色、叠加度等。

2）客户端通过网络将需要显示的LED字符、背景色、透明度等信息发送到多屏控制器。

3）多屏控制器的主控芯片接收LED字符等信息，并通过系统内部总线将字符及相关参数发送到多屏控制器对应的输出端口。

4）输出端口的处理芯片首先接收字符，之后确定哪些字符要在当前端口上显示。输出芯片提取当前端口需要的字符并将字符放大到客户端指定的显示尺寸。输出芯片将放大后的字符叠加于拼接画面之上。在叠加字符的过程中，系统会根据不同的背景色配置和透明度设置，将虚拟LED字符做不同的处理。

5）虚拟LED字符开始显示之后可以选择左移、右移或者静止。如果是左移或者右移，则输出端口在一定间隔后对画面做左移或者右移处理。如果是静止，则无须做移动处理。

以上是虚拟LED的实现过程。在实际使用过程中，为了确保字幕的左移或者右移的效果，可以参照图4的字幕处理方法。

图4 虚拟LED字幕移位处理方法

图4中以显示“欢迎莅临指导！”字幕且字幕左移为例。为了确保字幕移动的效果，首先在内存中将需要显示的字符复制一遍，以方便计算移位数据。具体实现如下：

1）初始时刻，字幕的起始指针和结束指针如图4上部竖线所示，此时在屏幕上显示“欢迎莅临指导！”。

2）在下一帧图像的显示时刻，字幕的起始指针和结束指针均往后移动一个字符，最后的指针位置如图4下部的竖线所示，此时在屏幕上显示“迎莅临指导！欢”。

3）起始指针和结束指针继续各自往后移动一个字符。

4）重复步骤3），当起始指针或者结束指针到了文本的最后位置后，下一时刻该指针重新从文本的头部开始。

重复以上各步骤，就能在屏幕上显示“欢迎莅临指导！”的连续左移效果。

3 小结

本文设计了一种带虚拟LED功能的多屏控制系统。介绍了虚拟LED功能的实现原理和方法；阐述了系统启动和虚拟LED功能的实现流程。将虚拟LED功能集成到多屏控制系统中，可以解决指挥中心大屏幕和LED显示屏两套设备、两套软件的问题。带虚拟LED功能的多屏控制器使得大屏幕系统的安装更方便、操作更简便、稳定性更高。

[1]李静，叶志龙，安康．带网络解码功能的多屏控制系统设计[J]．电视技术，2010，36（15）：138-143.

[2]万永波，张根宝，田泽，等．基于ARM的嵌入式系统Bootloader启动流程分析[J].微计算机信息，2005（22）：99-100.

[3] 王学龙.嵌入式Linux系统设计与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.

[4]陈建英．EDID在HDMI高清设备中的应用[J].电子产品世界，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 静（1982—），女，讲师，主研嵌入式系统；安 康（1981—），讲师，主研移动通信系统；叶志龙（1982—），工程师，主研DSP技术。

2014-09-03

【本文献信息】李静，安康，叶志龙.带虚拟LED功能的多屏控制系统设计[J].电视技术，2015，39（4）.

杭州师范大学钱江学院基金项目（2014GJJL06）；杭州师范大学电子科学与技术重点学科项目（YS24201002001）

责任编辑：许 盈