AMOS-6000工控機(jī)多屏顯示的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

邱錫宏，秦玉利

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

目前，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中鐵路車站站場(chǎng)圖形采用固定分辨率、固定圖元尺寸的顯示方式，當(dāng)站場(chǎng)圖形超過一臺(tái)顯示器的顯示范圍時(shí)，需要使用多個(gè)顯示器分別顯示全部站場(chǎng)圖形的不同區(qū)域[1]。

鐵路的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖廠家多屏顯示主要有兩種方式：

（1）通過單臺(tái)機(jī)器中裝載多屏卡的方式；

（2）通過多臺(tái)機(jī)器進(jìn)行多屏的顯示。

第1種方式涉及多屏卡顯卡與機(jī)器兼容性問題，第2種方式涉及到多臺(tái)機(jī)器顯示同步及同一鼠標(biāo)跨屏操作等問題。本文選用第1種方式：采用單臺(tái)機(jī)器，通過主板集成顯示系統(tǒng)進(jìn)行多屏顯示。該方法能較好地解決上述問題，更好地滿足使用和維護(hù)的需要[2]。

1 多屏顯示

根據(jù)站場(chǎng)圖形規(guī)模，可將站場(chǎng)圖形顯示于1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)顯示屏，顯示模式支持Clone模式以及Split分屏模式[3]。

1.1 常用顯示模式

1.1.1 Clone模式

每個(gè)屏幕均顯示相同的內(nèi)容，該模式簡(jiǎn)稱為：AAA。適用于僅需要單屏顯示的站場(chǎng)圖形場(chǎng)景。

1.1.2 Split模式

站場(chǎng)圖形擴(kuò)展顯示在多個(gè)屏幕上，每個(gè)屏幕顯示站場(chǎng)圖形的一部分，顯示模式簡(jiǎn)稱為：ABC。適用于需要雙屏或三屏顯示的站場(chǎng)圖形場(chǎng)景（當(dāng)為雙屏?xí)r，第3屏不顯示）。

顯示模式支持橫屏顯示與豎屏顯示，滿足站場(chǎng)圖形橫向擴(kuò)展與縱向擴(kuò)展的需求。

當(dāng)該計(jì)算機(jī)為既有在用設(shè)備時(shí)，針對(duì)DOS系統(tǒng)，還需要滿足下述需求。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)既有在用設(shè)備需求

（1）DOS系統(tǒng)下，在autoexec.bat啟動(dòng)文件中增加多屏驅(qū)動(dòng)軟件。該軟件具備加載多屏顯示或卸載多屏顯示的功能。

（2）應(yīng)用軟件中，每個(gè)顯示屏的圖形坐標(biāo)均從（0，0）開始。

（3）通過應(yīng)用接口軟件，指定屏幕后進(jìn)行圖形顯示[4]。

（4）單屏、雙屏、三屏顯示均采用支持C語言接口的SVGA256.BGI文件，文件版本為2.4，支持256色模式。

2 設(shè)計(jì)方法

（1）鐵路車站通常采用視頻圖像陣列（VGA）接口的顯示器，標(biāo)準(zhǔn)主板提供一個(gè)VGA接口，兩個(gè)高清視頻接口（HDMI），需要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路，將HDMI轉(zhuǎn)換為VGA接口[5]。

（2）標(biāo)準(zhǔn)主板只支持一種顯示模式，對(duì)于提供三屏接口的主板，默認(rèn)顯示模式為“AAA”模式，通過修改基本輸入輸出（BIOS），切換為“ABC顯示模式”。

（3）為確保監(jiān)控的穩(wěn)定性，主板設(shè)計(jì)上增加了屏幕長(zhǎng)亮的功能。 也就是當(dāng)屏幕出現(xiàn)故障的情況進(jìn)行維修更換時(shí)，無需將系統(tǒng)關(guān)機(jī)或脫機(jī)，只要替換掉故障的屏幕即可立即恢復(fù)顯示,不會(huì)影響在線系統(tǒng)的顯示與運(yùn)作,同時(shí)，可以解決現(xiàn)場(chǎng)部分黑屏問題[6]。

（4）單屏、雙屏、三屏顯示均采用SVGA256.BGI，文件版本為3.2。

（5）盡可能不修改既有應(yīng)用軟件的代碼。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

AMOS-6000中，將HDMI替換為VGA接口[7]。為了不影響主板的基本架構(gòu)，保留HDMI顯示控制電路，并在HDMI顯示控制電路與替換后的VGA接口間增加顯示轉(zhuǎn)換電路，如圖1所示。

2.2 BIOS驅(qū)動(dòng)修改

修改BIOS顯示驅(qū)動(dòng)[8]中的雙屏模式（1 024×768×8 mode）和三屏模式（1 024×768×32 mode），部分代碼如下：

圖1 硬件設(shè)計(jì)圖

int 10 4f14 8003 xxxx；快速切換顯示屏幕[9]；

int 10：中斷服務(wù)向量；4f14：系統(tǒng)服務(wù)代碼；8003：變更顯示屏代碼。

int 10 4f14 8003 281

device bit define

ActCrt EQU 00001h；設(shè)定緩存器值，點(diǎn)亮VGA屏幕；

DuoView EQU 00080h；設(shè)定緩存器值，點(diǎn)亮兩個(gè)屏幕；

ActDP6 EQU 00200h；設(shè)定緩存器值，點(diǎn)亮內(nèi)定HDMI2屏幕；

ActDP5 EQU 08000h；設(shè)定緩存器值，點(diǎn)亮內(nèi)定HDMI1屏幕；

……

顯示結(jié)果如圖2所示。

圖2 增加BIOS驅(qū)動(dòng)效果多屏顯示圖

2.3 BGI文件修改

由于第3屏顯示分辨率達(dá)到32 bit，但DOS系統(tǒng)只有8 bit，需增加1 024×768×32 Mode到基本圖像接口（BGI）文件，作相應(yīng)適配修改。

當(dāng)顏色為3時(shí)，寄存器AL賦值為3，映射的32 bpp(bit per point)值應(yīng)該為{ 255，255，0 }。因此，寄存器BX應(yīng)該存儲(chǔ)MapTable[9] 的地址。寄存器Bl部分將寫{ MapTable[9] ，MapTable[10] ，MapTable[11] ，AL+240 }內(nèi)容，篩選地址以適應(yīng)32 bpp輸出。因?yàn)?2 bit的顏色支持?jǐn)?shù)遠(yuǎn)超過8 bit的256色, 如果直接將32 bit的顏色值轉(zhuǎn)到8 bit, 會(huì)造成很多顏色無法顯示。如圖3所示，左邊pixel是32 bit的值, 右邊Displayed colour是8 bit支持的顏色?？梢钥吹?，很多像素值在8 bit中是未被定義的。

圖3 8 bpp到32 bpp顏色映射圖

由此，創(chuàng)建一個(gè)8 bpp到32 bpp顏色映射表。代碼如下：

在8 bit顯示下, 透明度不被使用。所以，改用color+240寫最后一個(gè)字節(jié)（byte），用它來保存最后一個(gè)顏色，目的是改善顯示效能。原本8 bit，顯示只有1 byte, 轉(zhuǎn)換成32 bit，顯示4 bytes, 每一個(gè)顏色都必須增加4倍的處理時(shí)間。

顯示最后一個(gè)顏色的程序如下。如果比對(duì)之后，顏色值并沒有改變, 則可以略過這個(gè)顯示程序。

在DOS系統(tǒng)下，測(cè)試256色不同顏色在黑白底色下顯示效果，如圖4所示， 能夠滿足機(jī)器繪圖芯片32 bit處理的要求。

圖4 8 bpp到32 bpp顏色映射效果圖

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

通過上述設(shè)計(jì)，滿足DS6系列計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)操作表示機(jī)當(dāng)前的各種應(yīng)用,在DOS系統(tǒng)下的應(yīng)用 軟件只需替換原有的BGI文件，同時(shí)，修改原多屏卡指定屏幕的應(yīng)用接口函數(shù)。AMOS-6000工控機(jī)能較好地解決原有在用設(shè)備的備品備件問題,已經(jīng)在既有京滬普速鐵路線車站廣泛使用。

4 結(jié)束語

AMOS-6000工控機(jī)的應(yīng)用，能很好地解決計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中操作表示機(jī)的多屏顯示問題，兼容原有DOS系統(tǒng)的操作界面，支持Windows系統(tǒng)的最大分辨率為1 920×1 080×32，同時(shí)，多屏支持橫屏擴(kuò)展和豎屏擴(kuò)展，有利于現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備維護(hù)[10]。