一种基于LED三维显示系统的数据传输方法与流程

本发明涉及三维显示数据传输
技术领域：
，尤其涉及一种基于led三维显示系统的数据传输方法。
背景技术：
：三维显示是符合人眼观察世界习惯的显示技术，是人们最容易也最乐于接受的显示技术，三维显示在娱乐、建筑、医疗、科研、军事等万而都有着重要的辅助意义和市场前景。空间三维显示能够多人同时观看，不需任何辅助设备，能够给人带来最真实的立体感受。近些年来各类型空间三维显示系统迅速发展起来，但是大显示空间、高分辨率的空间三维显示系统却寥寥无几。目前，基于led发光特性的空间三维显示系统能够很好的符合大显示空间、高分辨率的彩色空间三维显示需求。但由于该系统大显示空间、高分辨率的彩色空间三维显示特性，电子硬件技术却没有在速度与容量方面获得相应的突破，这一切都对空间三维显示的机电控制系统提出了更高的要求。高分辨率以及大显示空间需要高速稳定的机械转动结构作为支撑，同时意味着超快的数据刷新率以及超高的数据流量。基于led发光特性的空间三维显示系统的数据量非常庞大，况且屏幕高速转动，海量数据的传输是困扰系统实时显示的一个难题。海量数据的处理和传输是限制各类型三维显示技术发展的问题之一。如何有效的解决数据传输问题，成为了当前三维显示技术所必须解决的问题。技术实现要素：针对上述问题，本发明提出一种基于led三维显示系统的数据传输方法，在led三维显示系统数据传输和管理上，引入多模光纤传输技术实现了显示系统中海量数据的传输，利用pci-e3.0x16总线技术提升系统总线传输能力，实现了实时体素化以及数据的实时更新。有效解决led三维显示系统数据传输和管理困难的问题。本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于led三维显示系统的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、计算出led三维显示系统的三维显示数据流量；步骤二、引入多模光纤传输技术实现led显示系统中海量数据的传输；步骤三、利用pci-e3.0x16总线技术提升系统总线传输能力；步骤四、三维数据传输到主控fpga板中进行数据处理，并将数据存储于两片ddr2；步骤五、主控fpga板将三维数据采用sata数据线以lvds格式传输到分控fpga板，分控fpga板控制led驱动板上的led驱动芯片，完成led屏的显示。作为进一步优化，步骤一中所述计算出led三维显示系统的三维显示数据流量，其具体的方式为：在led三维显示系统中柱面屏由led柱面屏和狭缝光栅组成，其中狭缝光栅的狭缝数为200，led柱面屏旋转一周产生横向显示1000个像素，纵向显示420个像素，每个像素含有64个视角的图像，每个视角的颜色位数为256色，即为8bit，根据以上系统数据可知，led三维显示图像的一周数据量为：bcir＝1000(横向分辨率)×420(纵向分辨率)×64(视角数)×8位＝246mbit在led三维显示系统中，led旋转一周的所产生的图像为一个动态帧图像，为保证人眼看到三维显示图像的连续性，即需显示系统一秒钟内显示30个动态帧图像，则在无数据压缩的情况下，电脑需要传输出7.38gbit数据。作为进一步优化，步骤二中所述引入多模光纤传输技术实现led显示系统中海量数据的传输，其具体方式为：通过多模光纤将计算机与led显示系统连接，计算机通过多模光纤将每秒7.38gbit的数据量传输到led显示系统，在led三维显示系统中，计算机与显示系统之间传输距离低于100m，短距离光纤传输主要采用单模光纤以及多模光纤两种传输方式，本专利引入多模光纤传输技术，相较于单模光纤，多模光纤有着更低的材料成本以及更为简便的维护性。作为进一步优化，步骤三中所述利用pci-e3.0x16总线技术提升系统总线传输能力，其具体方式为：作为三维显示数据源，计算机的传输带宽成为限制数据传输速度的第一个环节，若采用一般计算机中的pci总线传输方式，则数据吞吐量远远不能达到实时传输的7.38gbit/s数据的要求，即便采用pci-e2.0x16方式，虽然其总线带宽高达8gbit/s，但由于实际操作系统和软件编程效率的限制，实际的pci总线吞吐效率最高只能达到理论值的60％，而计算机中的pci总线为双向通信信道，同时还要担负系统各进程的数据传递以及实时体素化过程中的数据通信开销，使得总线带宽无法支撑起7.38gbit/s的传输速率，因此本专利选择pci-e3.0x16总线传输技术，这样做的好处在于，pci-e3.0x16的数据带宽为16gbit/s，即使在实际操作系统和软件编程效率的限制的情况下，也远远满足总线带宽7.38gbit/s的传输速率，保证传输的实时性以及稳定性。作为进一步优化，步骤四中所述三维数据传输到主控fpga板中进行数据处理，并将数据存储于两片ddr2，其具体方式为：三维显示数据由计算机发出，经由gpu处理产生可以由led直接显示的二维信息，经virtextm-5开发板的电光转模块将数据流转换为光信号传入光纤，光信号在数据接收端经过光电转换模组的处理还原为电信号进入主控fpga中，主控fpga将收到的数据包去冗余，然后按照与端的数据协议进行解码，然后判断当前数据类型，根据不同功能的帧数据进行相应的处理，处理好的三维数据按照同分发fpga解码板之间的数据协议进行再编码，并按照数据所对应的显示区块进行分割，将属于同一区块的数据整合在一起，并将整合好的数据存入ddr2缓存，采用双ram的方式实现大数据量的实时“乒乓缓存”。作为进一步优化，步骤五中所述主控fpga板将三维数据采用sata数据线以lvds格式传输到分控fpga板，分控fpga板控制led驱动板上的led驱动芯片，完成led屏的显示，其具体方式为：主控fpga板将三维数据采用sata数据线以lvds格式传输到20块分控fpga板，每块小分发板再向3片led驱动板传输数据，分控fpga板与led驱动板由51pin排线连接，每两条排线控制led驱动板上的30只led驱动芯片，完成led屏的显示。本发明的有益效果在于：本发明的一种基于led三维显示系统的数据传输方法，本发明通过多模光纤传输技术实现旋转led显示系统中海量数据的传输，利用pci-e3.0x16总线技术提升系统总线传输能力，实现了实时体素化以及数据的实时更新，最后通过主控fpga板以及分控fpga对三维数据进行实时处理，将三维数据信息传输给led驱动电路进而实现led屏的显示。本发明可适用于led三维显示系统的数据传输，该基于led三维显示系统的数据传输方法能够有效的解决led三维显示系统中三维数据传输和管理困难的问题，良好推动led三维显示技术的发展。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明提供的一种基于led三维显示系统的数据传输方法的示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。如图1所示，本发明的一种基于led三维显示系统的数据传输方法，其具体的方式为：在led三维显示系统中柱面屏由led柱面屏和狭缝光栅组成，其中狭缝光栅的狭缝数为200，led柱面屏旋转一周产生横向显示1000个像素，纵向显示420个像素，每个像素含有64个视角的图像，每个视角的颜色位数为256色，即为8bit。根据以上系统数据可知，led三维显示图像的一周数据量为：bcir＝1000(横向分辨率)×420(纵向分辨率)×64(视角数)×8位＝246mbit在led三维显示系统中，led旋转一周的所产生的图像为一个动态帧图像，为保证人眼看到三维显示图像的连续性，即需显示系统一秒钟内显示30个动态帧图像，则在无数据压缩的情况下，电脑需要传输出7.38gbit数据。在本实例中，旋转led三维显示中每次led与狭缝光栅的某一条缝相交时，从光栅外观察到的led即为一个像素，假设光栅一周上有n条细缝，led的转速为ω1，光栅的转速为ω2，led与光栅相向转动，则led每转一圈与光栅缝相交次数为：在本旋转led三维显示系统运行时，纵向分辨率为420，led的转速为30rpm，光栅的转速为120rpm，狭缝光栅的狭缝数为200，则led柱面屏旋转一周产生的横向显示像素个数为：图1中的102是引入多模光纤传输技术实现led显示系统中海量数据的传输，其具体方式为：通过多模光纤将计算机与led显示系统连接，计算机通过多模光纤将每秒7.38gbit的数据量传输到led显示系统。在led三维显示系统中，计算机与显示系统之间传输距离低于100m，短距离光纤传输主要采用单模光纤以及多模光纤两种传输方式。本专利引入多模光纤传输技术，相较于单模光纤，多模光纤有着更低的材料成本以及更为简便的维护性。在本实例中，要实现三维显示数据的实时显示，即需要满足显示数据每秒更新30帧，就需要建立起一条从计算机到led屏幕驱动电路的通信信道。led全景三维显示系统每秒钟三维裸数据吞吐量为7.38gbit，算上帧头帧尾以及冗余数据等非有效数据，吞吐量接近于7.8gbit/s。由于极大的吞吐量，仅光纤传输技术适用于本系统的数据传输。光纤传输主要采用单模光纤以及多模光纤两种传输方式，两种光纤传输方式区别如下：对比单模光纤传输技术与多模光纤传输技术，本专利采用多模光纤传输技术，相较于单模光纤，多模光纤有着更低的材料成本以及更为简便的维护性。图1中的103是利用pci-e3.0x16总线技术提升系统总线传输能力，其具体方式为：作为三维显示数据源，计算机的传输带宽成为限制数据传输速度的第一个环节。若采用一般计算机中的pci总线传输方式，则数据吞吐量远远不能达到实时传输的7.38gbit/s数据的要求，即便采用pci-e2.0x16方式，虽然其总线带宽高达8gbit/s，但由于实际操作系统和软件编程效率的限制，实际的pci总线吞吐效率最高只能达到理论值的60％，而计算机中的pci总线为双向通信信道，同时还要担负系统各进程的数据传递以及实时体素化过程中的数据通信开销，使得总线带宽无法支撑起7.38gbit/s的传输速率，因此本专利选择pci-e3.0x16总线传输技术。这样做的好处在于，pci-e3.0x16的数据带宽为16gbit/s，即使在实际操作系统和软件编程效率的限制的情况下，也远远满足总线带宽7.38gbit/s的传输速率，保证传输的实时性以及稳定性。在本实例中，不同总线方案传输带宽是不同的，具体传输带宽如下表所示：pci-e1.0pci-e2.0pci-e3.0x10.25gbps0.5gbps1gbpsx41gbps2gbps4gbpsx82gbps4gbps8gbpsx164gbps8gbps16gbps图1中的104是三维数据传输到主控fpga板中进行数据处理，并将数据存储于两片ddr2，其具体方式为：三维显示数据由计算机发出，经由gpu处理产生可以由led直接显示的二维信息，经virtextm-5开发板的电光转模块将数据流转换为光信号传入光纤，光信号在数据接收端经过光电转换模组的处理还原为电信号进入主控fpga中，主控fpga将收到的数据包去冗余，然后按照与端的数据协议进行解码，然后判断当前数据类型，根据不同功能的帧数据进行相应的处理，处理好的三维数据按照同分发fpga解码板之间的数据协议进行再编码，并按照数据所对应的显示区块进行分割，将属于同一区块的数据整合在一起，并将整合好的数据存入ddr2缓存，采用双ram的方式实现大数据量的实时“乒乓缓存”。图1中的105是主控fpga板将三维数据采用sata数据线以lvds格式传输到分控fpga板，分控fpga板控制led驱动板上的led驱动芯片，完成led屏的显示。其具体方式为：主控fpga板将三维数据采用sata数据线以lvds格式传输到20块分控fpga板，每块小分发板再向3片led驱动板传输数据。分控fpga板与led驱动板由51pin排线连接。每两条排线控制led驱动板上的30只led驱动芯片，完成led屏的显示。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页12