LED显示屏网络直连的设计

引言

　　在LED显示屏工程应用中，显示屏一般在出厂前要做好参数配置、调试、点亮，并做节目测试，否则由于现场条件限制，这些工作很难开展。在做调试和节目测试时，可通过串口和网口进行通信，而随着网络普及和速度的提升，网络通信方式被更多的用户采用，即用户通过集线器或网络直连的方式与显示屏通信。其中通过集线器，PC 机和显示屏IP 可不在同一个网段；而网络直连时，PC 机和显示屏的IP 地址必须在同一个网段。不管采用哪一种方法，都必须知道两者的IP 地址才能进行通信。但在调试过程中，由于LED 控制卡太多、放置时间太长或由不同的人进行配置，有时用户可能不知道显示屏的IP 地址，这样就很难开展工作了。另外，出厂配置的IP 地址和现场安装的IP 地址可能不一样，并且现场安装的显示屏IP 地址由于用户千差万别，其IP 地址段也不一样。这样一来，在调试过程中，需要反复修改显示屏或PC 机的IP 地址，带来很大的工作量。因此，基于应用中的这些问题，有用户提出能否采用网络直连的方式，无需知道LED 显示屏的IP 地址，也不用修改PC 机的IP 就可实现PC 机与LED 显示屏网络通信，让用户更方便地调试LED 显示屏。通过市场调研，有些软件声称实现了LED 显示屏网络直连的方式，但在具体实现上并不能令人满意，例如稳定性、可靠性和时效性等方面并不如意。经过研究，本文提出一种新的网络直连的方法，可以很好地解决这些问题，让用户方便、可靠、高效地调试显示屏。

　　1 主要功能需求分析和模型构建

　　对于网络直连，硬件如图1 所示，用网络直连线将PC 机和显示屏连接起来，然后手动设置它们的IP 地址在同一个网段，即可进行通信了。

　　但采用这种方式，如果事先不知道显示屏的IP地址，将很难进行通信。为了达到不知道显示屏IP地址也能实现PC 机与显示屏直连通信的目的，可借助DHCP 服务原理来解决：即设置LED 显示屏为某固定IP 地址的DHCP 服务器，设置PC 机网卡为自动获取IP 地址的方式，通过DHCP 服务功能，自动配置PC 机的网卡IP 地址，这样网络连接通道就建立了。有些开发商就采用这种方式实现了网络直连，但这种方法存在一些问题：其一，由于UDP 通信为不连接通信，其通信可靠性要差一些，容易失败；其二，只能通过 *** 作系统自带的系统完成，没有干预，用户不能设置超时，有时等待时间太长，最长为60 秒；其三，DHCP 为固定IP 方式，在实际应用中显然不太好；其四，退出系统时，不能恢复PC 机原有的网卡配置信息。

　　基于此，经过研究，本文提出一种新的网络直连方法，可以实现网络直连、自动获取IP 地址以及实现PC 机网卡配置信息保存和恢复等功能，克服当前实现方法的不足，提高可靠性、稳定性和时效性等各方面性能，其系统模型如图2 所示，主要功能和工作流程如下：

　　（1）启动系统时，检索、访问PC 机的所有网卡，并保存其网卡配置信息，供退出系统时恢复；（2）启动网络直连进程；（3）广播IP 地址请求数据包；（4）返回IP 地址数据包；（5）解包，获取PC 机和LED 显示屏的IP 地址，设置PC 机的IP 地址；（6）返回LED 显示屏的IP 地址，关闭网络直连，完成通信通道的建立；（7）建立PC 机和LED 显示屏的通信通道后，即可对显示屏进行读/ 写参数、发送节目、开关屏等通信控制 *** 作；（8）退出系统时，根据（1）保存的网卡配置信息，恢复PC 机网卡的原始状态。

　　在以上流程中，（2）～（6） 是核心过程，它模拟DHCP 服务，实现PC 机广播请求IP 地址，获取PC机IP 地址并设置，上传LED 显示屏IP 地址，完成网络直连通道的建立，是进行网络直连 *** 作时必做的步骤；（1）和（8）是启动和退出系统时所做的保存PC机网卡配置信息和恢复网卡配置信息 *** 作；（7）是在完成网络直连通道后进行的显示屏控制的一般 *** 作。本文重点介绍前两者。