音频线控制多台显示器应用

陈梅金

摘 要：多台显示器的组合和拼接使用，已经越来越流行应用于教育、展厅、金融显示场所和大屏幕组合。但是在对这些所有组合起来的显示器，需要做到调整显示屏幕一致，则需要对显示设计一种适用的调整控制方式。文章通过对音频线控制多台显示器画面的调整设置研究，更好更快地控制每一台显示器，经济高效。

关键词：RS232；音频线；接口；调整命令

1 显示器发展概述

显示器简单的理解和作用就是用来对信号源（PC等信号）的显示，但随着社会的发展，以及人们对显示品质追求也是越来越高。例如屏幕不够大了、只有控制自己手上的一台显示不能满足到对其他显示器也需要控制的目的了等等。所以很多设计团队就开始设计多台无边框的显示器进行拼接组合设计，通过不同的通信方式对所有连接起来的显示器进行统一控制的设计。在不同场合不同需求对显示器的应用的多样化，本文提出用一种通过简单的音频线对每一台连接的显示器进行通信或说发送命令控制的设计，从而达到控制所有显示器机台的方法，我们采用软件和硬件相组合进行调整控制，以便达到经济高效控制适用的设计调整目的。本设计可以灵活应用于两台或多台显示器在教学、展厅，以及大屏幕等领域。

2 系统简介

2.1 系统组成

系统由显示器和音频线连接组成。显示器是由电源板、主板、按键板，以及显示面板构成。电源板提供5 V和12 V的电源给我们控制核心板—主板，主板上控制运行的核心IC是Scaler IC，我们用的是当前市面比较流程的Mstar的图像处理器，还有它周边的Flash IC，EEPROM IC和RS232模块。软件代码加载烧录在Flash IC中，相关用户存储数据存放在EEPROM中，通过Scaler IC运行调用控制[1-2]。

当然需要实现多台控制，少不了的是通信控制，本设计是通过RS232串口通信方式对多台显示器进行通信调整控制的。整个组合起来的系统结构如图1所示。

2.2 RS232通信

RS232基本特性是它的传输波特率可以根据需要及电路特性自行定义，一定保证通信双方的波特率一致；它可以实现全双工通信（TXD的发送线、RXD的接收线和信号地线组合便可实现全双工异步串行通信）[3]。

RS232通信是计算机上一种较通用的控制通信协议。传输波特率可以根据需要及电路特性自行定义，但应该保证通信双方的波特率一致，它可以实现全双工通信。准备好通信的发送线TXD、接收线RXD、信号地线便可实现全双工异步串行通信。发送线TxD和接收线RxD上：用-3～-15 V来表示逻辑1，用+3 V～+15 V来表示逻辑0。与晶体管逻辑电路（Transistor-Transistor Logic，TTL）和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，CMOS）高低电平表示的逻辑状态的规定不同，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换，电平转换成逻辑数字关系如图2所示。通过硬件线路和软体方法实现多台显示器之间的通信和控制。

2.3 硬件介绍

硬件部分除了硬件电路相关的电源电路、IC电路和主板电路外，还有一个很重要的显示器与显示器之间的连接通信线路，本设计是采用音频传输线作为连接通信线用的，它的线路通过硬件侦测和Scaler的RS232转换模块能够满足RS232通信命令的调整控制[4]。

我們采用的音频传输线进行命令传输。在主板端我们设计两个端口，并且用硬件方式侦测当前是属于输入接口，还是输出接口，这样设计是为了保证通信效率和品质更加直接有效。在设计中将音频线的线路分别对应到我们控制Pin脚上，然后将实物音频线对显示器进行连接，从第一台显示器（Master）输出接口到第二台从机（Slave）的输入接口，再用第二根音频线从第二台显示器的输出接口连接到下一台的连接方式组成多台连接控制。

2.4 软件介绍

有了硬件线路后我们就可以对它进行软件控制设计了，本文主要介绍显示器间的音频线通信部分。但是要通过显示器控制音频线的命令传输，我们必需在软件的应用层上设计一个用户可操作的界面，这个用户可操作的界面就是用户调整菜单，我们通常也称其为屏上显示（Over Screen Display，OSD）。所以我们软件部分一定也会有菜单的设计，菜单中包含有用户可能用到的对显示器调整控制的所需项目。

软件通信的中间层和底层的驱动设置简介如下。首先，需要对串口通信进行初始化设置，包含硬件驱动设置、波特率设置、串口通信方式的设置。其次，软件通过OSD菜单修改操作值的同时输出命令到Slave端，Slave端Monitor收到相应命令后给对应Scaler处理相应命令操作。这样软件上就可以实现两台显示器间的调整控制。多台调整控制就是将显示器都连接起来，按如上调整方式自动类推到下一台的台连接控制，即当硬件都连接好之后，一台接一台实现命令自动发送到下一台的调整处理。这部分的软件流程如图3所示。最后对调整值进行存储。

2.5 通信命令建立

一个自主开发能力的公司或企业，一般情况都会规范好用于生产或调试用的专属工厂命令，所以自有的一套命令规范对一个产品前期的开发工作尤为重要。工厂命令格式一般会参考相关VESA的VCP Feature命令然后添加自身规定的命令首部、尾部和Checksum算法。本文设计方法中的命令在整个Monitor系统菜单中都有应用到命令控制，需要调整项目会涉及较多，所以我们需要对每个调整项目进行命令格式的定义，命令分为Command Header，Command Message和 Command Checksum。

Command Header，指命令的首部，包含命令地址Byte，命令长度Byte，命令读写Byte。命令长度会随着命令信息的长度变化而变化，命令读写Byte则根据实际是写命令还是读命令进行给定，其他规定好后用固定的命令格式Byte表示。它将引导命令的发送。

Command Message，指命令主要传输的调整数据，可以根据需要设计1个或多个Byte，这样可以基本满足对应各功能调试或不同数据传输的需求。

Command Checksum，指命令的校验位，一般都放在整条命令的最后，用1个Byte来表示。它将确保命令的传输的正确性。

3 系统数据传输实现

这些软件硬件都准备好了之后，我们就可以对显示器机器进行单台和多台组合测试，看其调整设定是否符合预期效果。单台的测試方法是将音频线的一端接输出端口，音频线的另一端用示波器测试，确认输出命令是否是正确的波形。准确无误后就可以接第二台，用同样方法确认。如果都没有问题，我们就可以进行多台连接确认OSD操作值是否正确，这样不仅可以测试出软体的设计是否有缺陷，也可以测试出硬件线路设计是否合理。命令测试我们可以从节能即睡眠模式开始，例如当前显示器是处于睡眠节能状态，就可以在第一台主机按开机键进行开机，同时第一台的显示器会向从机发送开机指令，由于我们用音频线连接了多台的显示器，所以第二台从机也会用相同的方式发送指令给第三台进行控制，从而实现对所有机台的相关开机或调整操作的控制。

Master Monitor通过调整用户菜单OSD，由软件发送出指令，通过硬件音频电路传输到下一台Monitor。第二台接收到命令后，软件做出相应命令的动作处理，达到了相应OSD设置调整所有连接的显示器，从而实现Monitor一台接一台的数据控制。例如，调整显示器OSD的亮度（Brightness），则操作第一台的OSD菜单的Brightness项进行调整，效果图如图4所示。

4 结语

音频线控制多台显示器的实现方式简单快捷、经济实用、在市场应用空间较大，适合教育、展厅、金融屏幕显示和大屏幕组合等场所使用。相比于原来单台调整设置的做法，这种新方法可以使得控制统一，控制方便，值得借鉴及推广使用。

[参考文献]

[1]杨欣，莱·诺克斯，王玉凤，等.电子设计从零开始[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]韩旭光. C语言程序设计项目教程[M].北京：人民邮电出版社，2013.

[3]俞斯乐，侯正信，冯启明，等.电视原理[M].北京：国防工业出版社，2000.

[4]左瑞娟，武永华.基于RS232接口的液晶电视控制系统[J].有线电视技术，2008（2）：85-87.