拼接屏显示器ID的设计应用

陈梅金

（福建联捷电子有限公司 福建省福清市 350001）

拼接屏是安装在墙壁上，形成一块大屏幕，操控整个大屏幕是用户的一个难题。如何能够让用户对产品使用起来更加舒适？这显然成为设计人员需要考虑的问题。从用户使用角度考虑，在超大图像的应用方面，各项技术是“各花入各眼”，在不同的领域发挥着各种不同的优势[1]。本设计提出两种方案，方案1 是通过PC 软件工具对拼接屏PD（Public Display）发送控制指令，来达到整体控制和局部控制的目的；方案2 通过RC（Remot Control）对PD 进行红外遥控操作。对提出的两种方案进行综合考量，本设计主要采用方案2。RC 对PD 进行OSD(On Screen Display)菜单操控，这样对当前激烈竞争的市场占有也会有更大的把握，对用户的实际要求也更加有信心。针对提出的第2 种方案会对市面上不同用户的需求使用起来更加简单，所以会按照RC 控制拼接墙的应用方法进行设计，同时提出一种通过RS232 指令控制对整面拼接墙进行ID 控制的应用。

1 拼接屏硬件系统设计

本设计硬件主要模块分为电源模块、GPIO 扩展控制模块、图像处理器Scaler(MSDxxx) IC 模块、RS232 信号传输模块、IR 线路模块、信号接口模块，以及信号分配器模块。整个硬件系统方框图如图1所示。

电源模块主要负责将220V 电源转成12V、5V、3.3V、1.8V、1.15V，以便提供给不同IC进行供电。12V主要为液晶面板提供电源，5V 主要为USB 电源提供电源，3.3V 为大部分电路或上拉电阻提供电源，1.8V 主要为暂存设备提供电源，1.15V 主要为Scaler IC 提供电源。GPIO 扩展控制模块主要针对Scaler IC GPIO 口不足而进行扩展应用，它负责GPIO 口控制。图像处理器Scaler IC 模块主要负责对信号进行图像处理、功能应用、显示控制等处理。RS232 信号传输模块主要负责对控制指令的传输和转接，以便完成整个拼接屏指令功能控制。IR 线路模块主要负责RC 的信号传输，以便于对整个拼接屏的控制。信号接口模块主要信号的输入与输出处理。信号分配器模块主要是通过分配器IC 进行将HDMI 信号进行输入输出处理。

1.1 RS232通信模块

本设计主要是通过对RS232 来实现拼接屏的功能控制[2]，所以将以RS232 为主要模块来介绍。RS232 硬件电路设计主要是提供Video Wall 功能控制和ID 控制控制的命令通路，如图2所示。

RS232 电路我们通常使用USB 口转串口再将指令输入到PD LAN 接口，LAN 接口收到指令后通过MAX232CPWR IC 再将RS232 信号转换成TTL 信号传输给Scaler IC 处理。由于我们是应用于Video Wall 技术，所以RS232 指令还需要传输给下一个机台，从而设计了RS232 OUTPUT 接口，以便完成所有机台的命令功能的执行。RS232 INPUT 有TX_IN 与RX_IN 两根Pin 脚，RX_IN 由PC TX 信号发送进来，进入到RS232 MAX232CPWR IC 的R2IN Pin 脚，再由转换IC 的R2OUT Pin 输出到P232_RX，最后通过RS232 Switch IC 送给Scaler 处理，此通路是PC 发送命令给PD。RS232 Switch 线路如图3所示。在RS232 Switch IC 和Scaler IC 收到信号后也会做处理，Scaler IC 收到指令后会返回一个ACK 由P232_TX 传到RS232 Switch IC 再传回给PC，但RS232 Switch IC收到还有一个重要的任务是将P232_RX 发来的信息通过N232_TX Pin 传回给RS232 MAX232CPWR IC 的TIIN 引脚，并由TIOUT 传给TX_OUT 给拼接屏的下一个机台。如此完成所有机台命令控制。

图1：系统方框图

图2：RS232 命令传输线路图

图3：RS232 Switch 线路图

图4：ID 设置流程图

图5：IR 控制流程

1.2 IR通路

本设计采用红外遥控器进行遥控处理。遥控器将按键码经过信号调制后，由载波信号发射出去，在PD 端通过IR 接收头将信号进行接收解调后，再将按键码传输给Scaler 进行对应功能处理[3]。本设计IR 通路是由PHONE JACK（耳机接口）接收，分成两路处理，一路进入到Scaler IC 进行功能处理，另一路通过LAN 口Output 到下一个机台，这样以达到整个拼接屏遥控器的功能控制。

2 拼接屏软件系统设计

拼接屏软件系统主要完成整个拼接屏的信号源的显示和ID 设定显示，软件系统处理过程是先获取到信源信号，再根据用户拼接屏设定和拼接的数量进行Scaling 处理，达到信号的缩放显示。用户的人机交互控制将由UI 或叫OSD（On Screen Display）界面实现功能控制处理。基于本设计为拼接屏的ID 应用设计开发，所以主要阐述RS232 指令ID 控制部分和遥控器控制ID 方法。

2.1 RS232指令设置ID

为了实现整个拼接屏的指令控制，软件的RS232 指令部分需要与PC Tool 端协议好指令格式，本设计指令格式由指令头、指令类型、指令长度、指令功能码和校验码构成。同时根据硬件特性，将RS232 控制设置成不同的控制状态，以达到全面拼接屏的控制。控制状态分成主控制模式状态、监听模式状态、反馈模式状态和独立模式状态。这4 种控制模式状态说明如下：

（1）主控制模式状态主要完成指令从一个机台传送到下一个机台，并且可以接收到ACK 指令；

（2）监听模式状态，所有机台处理监听状态。指令从一个机台传送到下个机台，并且指令可以传给当前机台处理；

（3）反馈模式状态，用于信息回传。主要完成从前一个机台发送来的指令并将当前机台的信息ACK 给前一个机台，但只能设置一台机器处理；

（4）独立模式状态主要完成单个机台控制和开始ID 设置前的设定模式。

当所有拼接屏都连接成一个视频墙的时候，此时为了控制到所有机台，需要给每个机台分配一个ID 地址，同时为了控制方便，本设计采用了自动分配ID 的设计方法来给每个机台分配ID。相关指令设置ID 的流程如图4所示。

为了达到ID 准确无误的设置，Command 设置ID 流程图过程，将说明如下：

（1）用户在OSD 中添加好拼接屏的行、列数目作为计算拼接屏的物理地址位置（按行、列设定的直观位置）；

（2）执行OSD 的自动分配ID 按钮，开始向外广播发送准备配置ID 指令，同时将所有机台的模式都设置成独立模式状态；

（3）根据IR 接入的位置，软体可以侦测到接入Pin，则设定接入IR 的机台为拼接屏的第一台，设置完成后进入主控模式状态；

（4）接下来每个机台都按ID+1 的计算方式设置自己的ID，设置ID 完成后都将自己设置成主控模式；

（5）最后一台机器设置好ID 后，进入回传模式并发送ID 设置结束指令给前面机台，同时将所有机台模式都设定成监听模式。

2.2 IR指令控制

IR 指令控制主要完成遥控器发出红外指令给拼接屏，拼接屏接收到指令后，结合当前机台位置，Bypass 将指令传送给下个机台，Scaler 来响应遥控器控制，同时执行相关功能设定控制。控制流程图如图5所示。

3 总结

拼接屏显示器ID 的自动分配功能的应用，大大方便了终端用户对拼接屏组合控制的使用。同时将有利于整个拼接屏的工程施工拼接，受到品牌客户的赞赏。这种设计方法已经投入小批量生产，值得推广借鉴。