音頻線控制多臺(tái)顯示器應(yīng)用

陳梅金

摘 要：多臺(tái)顯示器的組合和拼接使用，已經(jīng)越來越流行應(yīng)用于教育、展廳、金融顯示場(chǎng)所和大屏幕組合。但是在對(duì)這些所有組合起來的顯示器，需要做到調(diào)整顯示屏幕一致，則需要對(duì)顯示設(shè)計(jì)一種適用的調(diào)整控制方式。文章通過對(duì)音頻線控制多臺(tái)顯示器畫面的調(diào)整設(shè)置研究，更好更快地控制每一臺(tái)顯示器，經(jīng)濟(jì)高效。

關(guān)鍵詞：RS232；音頻線；接口；調(diào)整命令

1 顯示器發(fā)展概述

顯示器簡(jiǎn)單的理解和作用就是用來對(duì)信號(hào)源（PC等信號(hào)）的顯示，但隨著社會(huì)的發(fā)展，以及人們對(duì)顯示品質(zhì)追求也是越來越高。例如屏幕不夠大了、只有控制自己手上的一臺(tái)顯示不能滿足到對(duì)其他顯示器也需要控制的目的了等等。所以很多設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就開始設(shè)計(jì)多臺(tái)無邊框的顯示器進(jìn)行拼接組合設(shè)計(jì)，通過不同的通信方式對(duì)所有連接起來的顯示器進(jìn)行統(tǒng)一控制的設(shè)計(jì)。在不同場(chǎng)合不同需求對(duì)顯示器的應(yīng)用的多樣化，本文提出用一種通過簡(jiǎn)單的音頻線對(duì)每一臺(tái)連接的顯示器進(jìn)行通信或說發(fā)送命令控制的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到控制所有顯示器機(jī)臺(tái)的方法，我們采用軟件和硬件相組合進(jìn)行調(diào)整控制，以便達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效控制適用的設(shè)計(jì)調(diào)整目的。本設(shè)計(jì)可以靈活應(yīng)用于兩臺(tái)或多臺(tái)顯示器在教學(xué)、展廳，以及大屏幕等領(lǐng)域。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由顯示器和音頻線連接組成。顯示器是由電源板、主板、按鍵板，以及顯示面板構(gòu)成。電源板提供5 V和12 V的電源給我們控制核心板—主板，主板上控制運(yùn)行的核心IC是Scaler IC，我們用的是當(dāng)前市面比較流程的Mstar的圖像處理器，還有它周邊的Flash IC，EEPROM IC和RS232模塊。軟件代碼加載燒錄在Flash IC中，相關(guān)用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存放在EEPROM中，通過Scaler IC運(yùn)行調(diào)用控制[1-2]。

當(dāng)然需要實(shí)現(xiàn)多臺(tái)控制，少不了的是通信控制，本設(shè)計(jì)是通過RS232串口通信方式對(duì)多臺(tái)顯示器進(jìn)行通信調(diào)整控制的。整個(gè)組合起來的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 RS232通信

RS232基本特性是它的傳輸波特率可以根據(jù)需要及電路特性自行定義，一定保證通信雙方的波特率一致；它可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信（TXD的發(fā)送線、RXD的接收線和信號(hào)地線組合便可實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信）[3]。

RS232通信是計(jì)算機(jī)上一種較通用的控制通信協(xié)議。傳輸波特率可以根據(jù)需要及電路特性自行定義，但應(yīng)該保證通信雙方的波特率一致，它可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。準(zhǔn)備好通信的發(fā)送線TXD、接收線RXD、信號(hào)地線便可實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信。發(fā)送線TxD和接收線RxD上：用-3～-15 V來表示邏輯1，用+3 V～+15 V來表示邏輯0。與晶體管邏輯電路（Transistor-Transistor Logic，TTL）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，CMOS）高低電平表示的邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在RS232與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換，電平轉(zhuǎn)換成邏輯數(shù)字關(guān)系如圖2所示。通過硬件線路和軟體方法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)顯示器之間的通信和控制。

2.3 硬件介紹

硬件部分除了硬件電路相關(guān)的電源電路、IC電路和主板電路外，還有一個(gè)很重要的顯示器與顯示器之間的連接通信線路，本設(shè)計(jì)是采用音頻傳輸線作為連接通信線用的，它的線路通過硬件偵測(cè)和Scaler的RS232轉(zhuǎn)換模塊能夠滿足RS232通信命令的調(diào)整控制[4]。

我們采用的音頻傳輸線進(jìn)行命令傳輸。在主板端我們?cè)O(shè)計(jì)兩個(gè)端口，并且用硬件方式偵測(cè)當(dāng)前是屬于輸入接口，還是輸出接口，這樣設(shè)計(jì)是為了保證通信效率和品質(zhì)更加直接有效。在設(shè)計(jì)中將音頻線的線路分別對(duì)應(yīng)到我們控制Pin腳上，然后將實(shí)物音頻線對(duì)顯示器進(jìn)行連接，從第一臺(tái)顯示器（Master）輸出接口到第二臺(tái)從機(jī)（Slave）的輸入接口，再用第二根音頻線從第二臺(tái)顯示器的輸出接口連接到下一臺(tái)的連接方式組成多臺(tái)連接控制。

2.4 軟件介紹

有了硬件線路后我們就可以對(duì)它進(jìn)行軟件控制設(shè)計(jì)了，本文主要介紹顯示器間的音頻線通信部分。但是要通過顯示器控制音頻線的命令傳輸，我們必需在軟件的應(yīng)用層上設(shè)計(jì)一個(gè)用戶可操作的界面，這個(gè)用戶可操作的界面就是用戶調(diào)整菜單，我們通常也稱其為屏上顯示（Over Screen Display，OSD）。所以我們軟件部分一定也會(huì)有菜單的設(shè)計(jì)，菜單中包含有用戶可能用到的對(duì)顯示器調(diào)整控制的所需項(xiàng)目。

軟件通信的中間層和底層的驅(qū)動(dòng)設(shè)置簡(jiǎn)介如下。首先，需要對(duì)串口通信進(jìn)行初始化設(shè)置，包含硬件驅(qū)動(dòng)設(shè)置、波特率設(shè)置、串口通信方式的設(shè)置。其次，軟件通過OSD菜單修改操作值的同時(shí)輸出命令到Slave端，Slave端Monitor收到相應(yīng)命令后給對(duì)應(yīng)Scaler處理相應(yīng)命令操作。這樣軟件上就可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)顯示器間的調(diào)整控制。多臺(tái)調(diào)整控制就是將顯示器都連接起來，按如上調(diào)整方式自動(dòng)類推到下一臺(tái)的臺(tái)連接控制，即當(dāng)硬件都連接好之后，一臺(tái)接一臺(tái)實(shí)現(xiàn)命令自動(dòng)發(fā)送到下一臺(tái)的調(diào)整處理。這部分的軟件流程如圖3所示。最后對(duì)調(diào)整值進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.5 通信命令建立

一個(gè)自主開發(fā)能力的公司或企業(yè)，一般情況都會(huì)規(guī)范好用于生產(chǎn)或調(diào)試用的專屬工廠命令，所以自有的一套命令規(guī)范對(duì)一個(gè)產(chǎn)品前期的開發(fā)工作尤為重要。工廠命令格式一般會(huì)參考相關(guān)VESA的VCP Feature命令然后添加自身規(guī)定的命令首部、尾部和Checksum算法。本文設(shè)計(jì)方法中的命令在整個(gè)Monitor系統(tǒng)菜單中都有應(yīng)用到命令控制，需要調(diào)整項(xiàng)目會(huì)涉及較多，所以我們需要對(duì)每個(gè)調(diào)整項(xiàng)目進(jìn)行命令格式的定義，命令分為Command Header，Command Message和 Command Checksum。

Command Header，指命令的首部，包含命令地址Byte，命令長(zhǎng)度Byte，命令讀寫B(tài)yte。命令長(zhǎng)度會(huì)隨著命令信息的長(zhǎng)度變化而變化，命令讀寫B(tài)yte則根據(jù)實(shí)際是寫命令還是讀命令進(jìn)行給定，其他規(guī)定好后用固定的命令格式Byte表示。它將引導(dǎo)命令的發(fā)送。

Command Message，指命令主要傳輸?shù)恼{(diào)整數(shù)據(jù)，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)1個(gè)或多個(gè)Byte，這樣可以基本滿足對(duì)應(yīng)各功能調(diào)試或不同數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

Command Checksum，指命令的校驗(yàn)位，一般都放在整條命令的最后，用1個(gè)Byte來表示。它將確保命令的傳輸?shù)恼_性。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)

這些軟件硬件都準(zhǔn)備好了之后，我們就可以對(duì)顯示器機(jī)器進(jìn)行單臺(tái)和多臺(tái)組合測(cè)試，看其調(diào)整設(shè)定是否符合預(yù)期效果。單臺(tái)的測(cè)試方法是將音頻線的一端接輸出端口，音頻線的另一端用示波器測(cè)試，確認(rèn)輸出命令是否是正確的波形。準(zhǔn)確無誤后就可以接第二臺(tái)，用同樣方法確認(rèn)。如果都沒有問題，我們就可以進(jìn)行多臺(tái)連接確認(rèn)OSD操作值是否正確，這樣不僅可以測(cè)試出軟體的設(shè)計(jì)是否有缺陷，也可以測(cè)試出硬件線路設(shè)計(jì)是否合理。命令測(cè)試我們可以從節(jié)能即睡眠模式開始，例如當(dāng)前顯示器是處于睡眠節(jié)能狀態(tài)，就可以在第一臺(tái)主機(jī)按開機(jī)鍵進(jìn)行開機(jī)，同時(shí)第一臺(tái)的顯示器會(huì)向從機(jī)發(fā)送開機(jī)指令，由于我們用音頻線連接了多臺(tái)的顯示器，所以第二臺(tái)從機(jī)也會(huì)用相同的方式發(fā)送指令給第三臺(tái)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有機(jī)臺(tái)的相關(guān)開機(jī)或調(diào)整操作的控制。

Master Monitor通過調(diào)整用戶菜單OSD，由軟件發(fā)送出指令，通過硬件音頻電路傳輸?shù)较乱慌_(tái)Monitor。第二臺(tái)接收到命令后，軟件做出相應(yīng)命令的動(dòng)作處理，達(dá)到了相應(yīng)OSD設(shè)置調(diào)整所有連接的顯示器，從而實(shí)現(xiàn)Monitor一臺(tái)接一臺(tái)的數(shù)據(jù)控制。例如，調(diào)整顯示器OSD的亮度（Brightness），則操作第一臺(tái)的OSD菜單的Brightness項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整，效果圖如圖4所示。

4 結(jié)語

音頻線控制多臺(tái)顯示器的實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單快捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、在市場(chǎng)應(yīng)用空間較大，適合教育、展廳、金融屏幕顯示和大屏幕組合等場(chǎng)所使用。相比于原來單臺(tái)調(diào)整設(shè)置的做法，這種新方法可以使得控制統(tǒng)一，控制方便，值得借鑒及推廣使用。

[參考文獻(xiàn)]

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