LED显示屏控制系统及其接收卡与监控板的制作方法

本发明涉及LED技术领域，特别是涉及一种LED显示屏控制系统及其接收卡与监控板。

背景技术：

由于LED显示屏具有亮度高、能耗少、使用寿命长、视角范围广、显示方式及显示内容丰富多样等优点，已广泛应用于信息传播和广告宣传等领域，成为了例如体育场馆、道路交通、金融证券交易、广告传媒等信息显示的主要载体。

LED显示屏的显示效果主要受其刷新率、灰度级及亮度等性能的制约。为了达到更好的显示效果，目前LED显示屏正朝着高刷新率，高灰度级，高亮度方向发展。

目前，LED显示屏控制系统，如图1所示，主要由视频采集卡11、接收卡12及LED模组13组成。视频采集卡11完成视频源数据解码、数据转化、分割以及与上位机控制信号接口，然后通过千兆以太网或百兆以太网将视频数据及控制信号发送到接收卡12，接收卡12接收并转发视频数据及控制信号，并将带载区域内视频数据及控制信号解码，对视频数据进行GAMMA变换以及适合LED模组13走线的扫描变换，转换成模拟信号，然后通过多路移位输出至LED模组13中的驱动板。LED模组13的驱动板接收并移位视频数据，并根据控制信号将数据锁存输出，点亮LED模组13，从而点亮LED显示屏。

上述LED显示屏控制系统中，一接收卡12级联多个LED模组13，如图1所示，模拟信号从接收卡12输出至与接收卡12直接连接的LED模组13上，然后该LED模组13将模组信号传递至相邻的LED模组13，如此从第一级到最后一级，级级传递。接收卡12与LED模组13、以及LED模组13之间一般采用TTL(Transistor-Transistor Logic，逻辑门电路)传输方式进行数据传输，当模拟信号传输到最后一级LED模组13时，部分数据及时钟可能变形或丢失，由此引起LED显示屏的闪烁。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种LED显示屏控制系统及其接收卡与监控板，能够改善部分数据及时钟变形或丢失的问题，从而提高LED显示屏的显示效果。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种LED显示屏控制系统，包括：至少一组监控板、以及分别与每一组所述监控板电性连接的第一接收卡，其中，每一组所述监控板具有一所述监控板、或者与所述第一接收卡级联的两个以上的所述监控板；所述第一接收卡用于接收、处理显示数据而形成数据包，并通过数字传输方式将所述数据包传输至每一组所述监控板；与所述第一接收卡连接的监控板用于接收、处理所述数据包而获得驱动信号，并将所述驱动信号输出至LED模组。

其中，每一组所述监控板具有两个以上的所述监控板，所述数据包通过所述数字传输方式在所述监控板之间传递；与所述第一接收卡连接的监控板之外的其他监控板同样用于接收、处理所述数据包而获得驱动信号，并将所述驱动信号输出至LED模组。

其中，每一所述监控板通过所述驱动信号单独驱动一LED模组。

其中，所述第一接收卡包括电性连接的第一通信电路和第一处理电路，每一所述监控板包括电性连接的第二通信电路和第二处理电路；所述第一处理电路用于将所述第一通信电路接收并输出的所述显示数据处理成所述数据包；所述第一通信电路用于通过所述数字传输方式将所述数据包传输至所述第二通信电路；所述第二处理电路用于处理所述第二通信电路接收并输出的所述数据包而得到所述驱动信号、并将所述驱动信号输出至所述LED模组；所述第二通信电路用于通过所述数字传输方式将所述数据包传递至下一邻接的监控板的第二通信电路。

其中，所述第一处理电路具体用于对所述显示数据的多个数据段逐一添加校验段后，打包一所述数据段及相应的校验段而形成一子数据包，并对多个所述子数据包打包而形成所述数据包；所述第二处理电路具体用于解包所述数据包而获得与所述监控板对应的所述子数据包后，校验所述子数据包的校验段是否正确，若正确则解析所述子数据包而获得所述驱动信号；若不正确则不解析所述子数据包，并通过所述第二通信电路反馈回所述第一通信电路。

其中，所述校验段为CRC校验码。

其中，所述LED显示屏控制系统还包括：控制器和第二接收卡，所述控制器分别与所述第一接收卡和第二接收卡电性连接，所述第二接收卡与所述第一接收卡相同；所述第二接收卡电性连接每一组所述监控板中的第一级所述监控板或最后一级所述监控板；所述控制器用于根据所述第一接收卡的第一通信电路反馈的解析结果控制所述第一接收卡或第二接收卡接收所述显示数据。

其中，所述第一处理电路、所述第二处理电路均为FPGA电路；所述第一通信电路、第二通信电路均包括LVDS接口。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种LED显示屏控制系统的接收卡，所述接收卡与所述LED显示屏控制系统的监控板电性连接，所述接收卡包括电性连接的第一通信电路和第一处理电路，其中，所述第一处理电路用于将所述第一通信电路接收并输出的显示数据处理成数据包；所述第一通信电路用于通过数字传输方式将所述数据包传输至所述监控板。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种LED显示屏控制系统的监控板，所述监控板与所述LED显示屏控制系统的接收卡电性连接，所述监控板包括电性连接的第二通信电路和第二处理电路，其中，所述第二通信电路用于通过数字传输方式接收所述接收卡输出的数据，并将所述数据传输至所述第二处理电路；或者，用于通过数字传输方式接收所述接收卡输出的数据，并将所述数据传输至所述第二处理电路，且通过所述数字传输方式将所述数据输出至所述监控板之外；所述第二处理电路用于接收、处理所述数据而获得驱动信号，并将所述驱动信号输出至LED模组。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，由于第一接收卡、和与该第一接收卡连接的监控板之间采用数字传输方式传输数据包，该数字传输方式可以保证数字信号传输的稳定性，进而能够改善因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况出现，提升显示效果。

附图说明

图1是现有一LED显示屏控制系统的结构框图；

图2是本发明LED显示屏控制系统一实施例的结构框图；

图3是图2实施例中第一接收卡和监控板的结构框图；

图4是图2实施例中子数据包一实施例的结构框图；

图5是图2实施例中数据包一实施例的结构框图；

图6是本发明LED显示屏控制系统另一实施例的结构框图；

图7是本发明LED显示屏控制方法一实施例的流程示意图；

图8是图7实施例中步骤S1的具体流程示意图；

图9是图7实施例中步骤S3的具体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

参阅图2至图5，图2是本发明LED显示屏控制系统一实施例的结构框图。本实施例LED显示屏控制系统包括：第一接收卡21和至少一组监控板22，其中，第一接收卡21分别与每一组监控板22电性连接，且每一组监控板22具有一监控板23、或者与第一接收卡21级联的两个以上的监控板23(24)。其中，第一接收卡21用于接收、处理显示数据而形成数据包，并通过数字传输方式将该数据包传输至每一组监控板22。与该第一接收卡21连接的监控板23接收、处理该数据包而获得驱动信号，并将该驱动信号输出至LED模组。

本实施例LED显示屏控制系统利用第一接收卡21接收、处理显示数据而形成数据包，并通过数字传输方式将数据包传输至连接的监控板23；该监控板23接收、处理数据包而获得驱动信号，并将驱动信号输出至LED模组。由于第一接收卡21和监控板23之间是采用数字传输方式进行传输的，且数字传输方式可以保证数字信号传输的稳定性和可靠性，进而能够改善因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况出现，提升显示效果。

需要说明的是，当每一组监控板22具有与第一接收卡21级联的两个以上的监控板23(24)时，与该第一接收卡21直接相连的监控板23(第一级监控板)处理数据包而获得驱动信号，且可以通过数字传输方式将数据包传输至下一级监控板23(24)，下一级监控板23(24)同样处理数据包而获得驱动信号、且通过数字传输方式将数据包传递至下下一级监控板23(24)，直至传递至最后一级监控板23(24)；或者，第一级监控板可以处理数据包获得所有驱动信号，并通过TTL传输方式将驱动信号逐级往下传递，直至最后一级监控板23(24)。

在一个应用场景中，上述驱动信号至少包括RGB数据信号、同步、像素时钟等信号。

进一步地，每一组监控板22具有两个以上的监控板23(24)，数据包通过数字传输方式在监控板23(24)之间传递。与第一接收卡21连接的监控板23(24)之外的其他监控板23(24)同样用于接收、处理数据包而获得驱动信号，并将驱动信号输出至LED模组。

本实施例数据包通过数字传输方式在监控板23(24)之间传递，即数据在输出至LED模组之前均采用了数字传输方式进行传输，进而保证了每一监控板23(24)接收的数据包的稳定性和可靠性，进一步改善了因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况出现，提升显示效果。

需要说明的是，数据包通过数字传输方式在不同的监控板23(24)之间传递，可以通过LED显示屏控制系统的其他电路实现，也可以通过监控板23(24)内设的通信电路实现。同时，该数字传输方式是用于传输数字信号的通信方式，其相对于模拟信号的通信方式，具有稳定性和可靠性；具体地，该数字传输方式可以是LVDS传输方式、VGA(VideoGraphics Array)传输方式或者eDP(Embedded DisplayPort)传输方式等等。至于一监控板23(24)连接的LED模组的数量可以根据实际需求设定，可以是一个LED模组、两个LED模组、甚至更多个LED模组。

进一步，参阅图2至图5，第一接收卡21包括电性连接的第一通信电路31和第一处理电路32。

其中，第一通信电路31接收上位机传来的显示数据并传给第一处理电路32。第一处理电路32对该显示数据的多个数据段41逐一添加校验段42后，将每一数据段41及相应的校验段42打包而形成一子数据包43(如图4所示)，并对多个子数据包43、44、45打包且加上地址位51后形成数据包52(如图5所示)，最后将数据包52返回给第一通信电路31。第一通信电路31通过数字传输方式将数据包52传输至监控板23。

其中，该地址位51在第一接收卡21的第一处理电路32中被赋值为“n”，其中，地址位51在每一组监控板22中，以“n”为起始值，以“1”为等差，逐级递增；换而言之，第一级监控板的地址位为“n”，第二级监控板的地址位为“n+1”，第三级监控板的地址位为“n+2”，以此类推。其中，n为自然数，在本实施例中，“n”优选为“0”，但不限于此。

进一步，监控板23(24)包括电性连接的第二通信电路61和第二处理电路62。

其中，第二通信电路61接收第一接收卡21传来的数据包52，并传送给第二处理电路62。第二处理电路62根据数据包52的地址位51的赋值对数据包52进行解包而获得与该监控板23连接的LED模组25相对应的子数据包43，并校验该子数据包43的校验段42，若校验成功，则解析子数据包43而获得数据段41，并根据数据段41产生LED模组25的驱动信号，将该驱动信号发送给LED模组25；若校验不成功，则不解析子数据包43；同时，还将校验结果通过第二通信电路61返回给第一接收卡21，便于第一接收卡21做下一步动作。

另外，进行校验、解析的同时，该第二处理电路62还将数据包52的地址位51赋值加“1”，并通过第二通信电路61将地址位51变更后的数据包52通过数字传输方式传递至下一邻接的监控板24的第二通信电路61。例如，与第一接收卡21连接的监控板23根据数据包52的地址位51赋值“0”来获取子数据包43，此时将地址位51赋值“0”加“1”设置成“1”，与该监控板23连接的下一个监控板根据地址位51赋值“1”来获取子数据包44，此时将地址位51赋值“1”加“1”设置成“2”，以此类推，直到最后一个监控板24获取到子数据包45。

本实施例LED显示屏控制系统通过对显示数据加校验、打包，使一子数据包对应一监控板23(24)，监控板23(24)针对自己的子数据包先进行校验，校验通过后解析而获得驱动信号，如此，可以避免错误、失真数据的显示，保证显示数据的质量，更进一步地改善因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况出现，使显示效果更好。而且，该数据包的寻址方式简单，可以保证每一监控板获得对应自己的子数据包，提高数据传输效率。

在本实施例中，优选地，第一处理电路32、第二处理电路42为FPGA电路；第一通信电路31包括LVDS接口、第二通信电路均41包括LVDS接口，实现第一接收卡21与监控板23、24之间、监控板23、24之间的LVDS传输。

相对于传统的TTL传输，LVDS传输能有效避免信号的损失，使整个显示屏显示内容同步，提高了显示屏的一致性，不仅优化了显示效果，而且，减少了线材的使用，进一步降低了成本，且容易通过EMC认证。需要说明的是，在其他应用场景中，可采用其它电路替换FPGA电路，也可采用其它输入输出接口替换LVDS接口，实现其它数字传输方式。

其中，FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA具有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价，同时方便系统升级。LVDS技术是一种低摆幅的差分信号技术，它使信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。

在本实施例中，优选地，校验段42为CRC校验码。在其他应用场景中，可采用其他校验方式校验码作为校验段42。

CRC是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。利用CRC进行检错的过程可简单描述为：在发送端根据要传送的k位二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的r位监督码(CRC码)，附在原始信息后边，构成一个新的二进制码序列数共k+r位，然后发送出去。在接收端，根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验，以确定传送中是否出错。这个规则，在差错控制理论中称为“生成多项式”。

在另一个应用场景中，LED模组25可通过监控板23(24)将温度、电压等状态信息反馈至第一接收卡21，第一接收卡21将该状态信息反馈给上位机，进而可以实现对LED模组25状态的实时、远程监测。

参阅图6，一并结合图2及图3，图6是本发明LED显示屏控制系统另一实施例的结构框图，在上述实施例的基础上，本实施例LED显示屏控制系统具有至少两组监控板22(28)，每一组监控板22(28)具有至少两个监控板23、24、29、210，每一监控板23、24、29、210通过驱动信号单独驱动一LED模组。

由于一监控板23(24、29、210)单独驱动一LED模组25(211、212、213)，进而经监控板23解析获得的驱动信号直接传输至LED模组25上显示，无需传递至其他LED模组，进而彻底避免了因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况，保证LED显示屏最佳的显示效果。

进一步，本实施例LED显示屏控制系统还包括控制器26和第二接收卡27，控制器26分别与第一接收卡21、第二接收卡27电性连接，第二接收卡27与第一接收卡21相同。第二接收卡27电性连接每一组监控板22(28)中的第一级监控板23(29)或最后一级监控板24(210)；控制器用于根据第一接收卡21的第一通信电路31反馈的解析结果控制第一接收卡21或第二接收卡27接收显示数据。

由于监控板23可以将坏包(未通过校验的子数据包)或有无数据的情况反馈至第一接收卡21，然后反馈至控制器26，进而控制器26根据传输过来的校验结果判断是否达到一定阈值(坏包比例)，当达到阈值时，控制器26选择第二接收卡27接收显示数据；当未达到阈值时，控制器26保持第一接收卡21接收显示数据；进而可以优化数据传输路线，提供备份数据来源，保证显示的可靠性。

优选地，第一接收卡21分别与每一组监控板22(28)的第一级监控板23(29)电性连接，第二接收卡27分别与每一组监控板22(28)的最后一级监控板24(210)连接，且控制器26设置在上位机上，进而可以通过上位机直接监控两个方向上的有无数据或坏包比例，当一个方向没有数据或坏包超过一定比例时，就切换到另一接收卡为输入显示数据，保证显示效果最好。

在本实施例中，第一接收卡21、第二接收卡27工作原理一样，每个监控板23、24、29、210工作原理一样，这里不再重复叙述。

综上所述，区别于现有技术，本实施例LED显示屏控制系统利用接收卡对显示数据进行分组打包处理成数据包，每组监控板中的各监控板接收该数据包后，校验、解析与之连接的LED模组相对应的子数据包，并产生驱动信号给该LED显示屏。通过上述方式，可以避免错误数据的解析，且实现了每个监控板单独处理与之连接的LED模组的数据，从而能够避免因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况出现，保证显示效果最佳。

此外，本实施例还实现了LED模组状态的实时监控，当LED状态不佳或者故障达到一定阈值时，可及时上报，以对LED进行维修，保证LED显示屏正常工作。

参阅图7，一并结合图6，图7是本发明LED显示屏控制方法一实施例的流程示意图，该控制方法包括以下步骤：

S1：将接收的显示数据处理成数据包52；

S2：采用数字传输方式在接收卡与每一组监控板22之间、或者接收卡与监控板23以及监控板23与监控板24之间传输数据包52；

S3：监控板23接收、处理数据包52而获得驱动信号，并将驱动信号输出至与监控板23连接的LED模组25。

上述控制方法中接收卡即对应LED显示屏控制系统的第一接收卡21，进而该控制方法采用数字传输方式在第一接收卡21与每一组监控板22之间、以及监控模组22的监控板23、24之间传输数据包，该数字传输方式可以保证数字信号传输的稳定性，进而能够改善因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况出现，提升显示效果。

其中，数字传输方式优选为LVDS传输方式。

进一步，参阅图8，步骤S1包括：

S91：对显示数据的多个数据段41逐一添加校验段42；

S92：打包每一数据段41及相应的校验段42而形成一子数据包43，并对多个子数据包43、42、43打包而形成数据包52；

进一步，参阅图9，步骤S3包括：

S101：解包数据包52而获得与LED模组25相对应的子数据包43；

S102：校验子数据包43的校验段42；

S103：解析通过校验的子数据包42而获得LED模组25的驱动信号。

区别于现有技术，本实施例LED显示屏控制方法利用显示数据的分组、打包、解包、校验等方式使每个监控板获得与之连接的LED模组相对应的子数据包，并产生驱动信号给该LED显示屏。通过上述方式，实现了每个监控板单独处理与之连接的LED模组的数据，并单独控制该LED模组的显示，从而能够进一步改善因部分数据及时钟变形或丢失引起LED显示屏的闪烁的情况出现，进一步提升的显示效果。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。