視頻led屏高帶寬網絡控制系統的研究
白瑞林，尚佳良，劉巍
江南大學智能控制研究所，江蘇無錫214122）
摘 要：針對采用專用像素控制技術的建筑物立面大型led裝飾屏，研制了一種嵌入式高帶寬的網絡通信控制系統。系統采用具有硬件toe功能的嵌入式微控制芯片ax11015作為主處理器，同時利用cpi.d和sram構建用于碼流緩沖的大容量fifo存儲器，并在此硬件平臺上移植入小型嵌入式tcp/ip協議uip0 9，實現了led視頻數據的高速網絡傳輸。經實驗和要際工程檢驗，系統可以通過udp方式流暢地傳輸非壓縮的視頻數據，是一種高效可靠的大型led屏幕網絡傳輸控制途徑。
關鍵詞：ax11015；硬件toe; fifo;大屏幕led
中圖分類號：tp 393 文獻標識碼：a
1引言
20世紀90年代開始，led顯示屏在材料和控制技術方面不斷出現新的成果，其在大面積平板顯示領域的主流產品局面基本形成，led顯示屏產業已經成為新興的高科技產業。led顯示屏的核心在于控制部分，現行的led屏幕系統結構一般采用同步傳輸方式，大量使用專用的fpca電路實現。各家公司的產品自成一體，施工布線復雜，通用性不強，產品更新不便，處于半定制狀態生產。因此，采用新的技術方案實現led屏的顯示及控制，增加靈活性，降低成本，提高產品競爭力，具有非常重要的意義。
基于網絡的視頻led屏幕布線簡單、控制方便，正逐步地被應用于戶外媒體顯示領域。視頻數據的網絡傳輸需要很高的網絡帶寬，對cpu的要求很高。近年來，人們開始使用tcp/ip卸載引擎(toe．tcp/ip offload engine)技術來解決這個問題，通過專門的硬件來實現tcp/ip協議的處理，從而降低cpu的處理負擔．
本文基于硬件toe技術，提出了一種高速網絡led顯示屏控制系統的設計方法。該系統將led顯示屏控制技術與網絡技術充分結合，利用多控制器協同工作控制大型led屏幕，實現了一種低成本、高帶寬的led大屏幕嵌入式網絡控制系統。
2控制系統原理
led屏網絡控制系統結構，如圖1所示。
系統由多個控制器協同工作，每個控制器有不同的ip地址，并且控制相應的一塊屏幕，多個控制器通過網絡hub和pc機相連。控制器負責接收pc機發送的網絡數據，并對數據進行處理，然后發送到屏幕，是整個控制系統的核心。pc機軟件播放器根據控制器的個數和sd600的串接方式對視頻進行圖像采集、編碼。屏幕顯示采用了專用的像素控制芯片，因此不需要對圖像進行壓縮處理，高速發給相應的控制器即可；控制器接收網絡數據，通過其內的cpld存人sram中進行碼流緩沖，當完整地接收到一幀數據后，啟動cpld內部的spi功能，將數據發送至像素控制芯片sd600進行顯示。
3控制器設計
網絡led控制器是整個控制系統的核心部分，負責接收數據、對數據進行幀重組和編碼發送數據，及協同多控制器組建大型屏幕。其功能原理，如圖2所示。
普通的網絡芯片通過軟件處理tcp/ip數據流，如數據拷貝、協議處理和中斷處理等，給系統帶來了龐大開銷。另外，每層協議校驗和的計算也占用了大量的cpu時間，增加了網絡處理的負荷。為加快網絡傳輸速度，系統控制器cpu采用帶硬件toe功能的ax11015．通過硬件處理多層tcp/ip協議。控制器cpu收到上位機軟件發來的一幀數據后，將其存人mac模塊的接收緩沖區中，然后啟動dma引擎并將數據經過toe模塊的tcp/ip卸載引擎處理后，存入接收緩沖區。如果接收正確便產生中斷，通知應用程序調用uip協泌棧進行再解析，取到實際數據做進一步處理。
由于在數據接收或發送的過程中經過了硬件toe引擎的處理，uip協議棧只需完成少量工作，因此cpu內核的負荷被很大程度減輕，進而網絡傳輸的性能也得到了提高。
為了能夠處理桌面操作系統定時不夠精確，處理大量并發任務效率不高，多線程的滯后性以及突發傳送等問題，需要用fifo來進行碼流緩沖，使其可以均勻平滑地傳送到屏幕顯示。因此系統采用cpld和sr |
