數(shù)據(jù)幀路由裝置和led顯示控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)幀路由裝置和LED顯示控制系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)幀路由裝置包括邏輯處理模塊以及四個雙向數(shù)據(jù)端口；每兩個雙向數(shù)據(jù)端口形成一對同組端口；邏輯處理模塊，用于當(dāng)其中一對同組端口中的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)幀丟失時，控制另一對同組端口與所述其中一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)所有同組端口均有一個雙向數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)幀丟失時，控制其中一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口與另一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)只有一個雙向數(shù)據(jù)端口能夠接收到數(shù)據(jù)幀時，控制所述雙向數(shù)據(jù)端口在接收到數(shù)據(jù)幀后反向回傳所述數(shù)據(jù)幀。本發(fā)明能夠大大提高系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】數(shù)據(jù)幀路由裝置和LED顯示控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED顯示控制技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED材料技術(shù)工藝的提升與采購成本的極速下降，LED顯示屏以突出的優(yōu)勢成為平板顯示的主流產(chǎn)品之一，并在社會經(jīng)濟的許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要包括:
[0003](I)證券交易、金融信息顯示。
[0004](2)機場航班動態(tài)信息顯示。民航機場建設(shè)對信息顯示系統(tǒng)的要求非常明確，LED顯示屏是航班信息顯示系統(tǒng)FIDS (Flight informat1n Display system)的首選產(chǎn)品。
[0005](3)港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。以LED顯示系統(tǒng)為主體的信息系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)、列車到發(fā)揭示系統(tǒng)、票務(wù)信息系統(tǒng)等共同構(gòu)成客運樞紐的自動化系統(tǒng)，成為國內(nèi)火車站和港口技術(shù)發(fā)展和改造的重要內(nèi)容。
[0006](4)體育場館信息顯示。LED顯示屏作為比賽信息顯示和比賽實況播放的的主要手段已取代了傳統(tǒng)的燈光及CRT顯示屏，在現(xiàn)代化體育場館成為必備的比賽設(shè)施。
[0007](5)道路交通信息顯示。智能交通系統(tǒng)(ITS)的興起，在城市效通、高速公路等領(lǐng)域，LED顯示屏作為可變情報板、限速標(biāo)志等，得到普遍采用。
[0008](6)安防監(jiān)控、調(diào)度指揮中心信息顯示。安防監(jiān)控、電力調(diào)度、車輛動態(tài)跟蹤、車輛調(diào)度管理等，也在逐步采用高密度的LED顯示屏。
[0009](7)郵政、電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。
[0010](8)廣告媒體新產(chǎn)品。除單一大型戶內(nèi)、戶外顯示屏做為廣告媒體外，集群LED顯示屏廣告系統(tǒng)、列車LED廣告發(fā)布系統(tǒng)等也已得到采用并正在推廣。
[0011](9)演出和集會。大型顯示屏越來越普遍的用于公共和政治目的的視頻直播，如在我國建國50周年大慶、世界各地的新千年慶典等重大節(jié)日中，大型顯示屏在播放實況和廣告信息發(fā)布方面發(fā)揮了卓越的作用。
[0012](10)展覽會，LED顯示大屏幕作為展覽組織者提供的重要服務(wù)內(nèi)容之一，一些較大的LED大屏幕的專業(yè)性租賃公司與大規(guī)模的制造商向參展商提供有償租賃服務(wù)。
[0013]LED顯示屏控制系統(tǒng)(LED Display Control System)也稱LED顯示屏控制器/LED顯示屏控制卡。它是組成LED顯示屏的核心部件，由發(fā)送端(內(nèi)置發(fā)送卡、外置發(fā)送盒)/多個接收卡(又稱掃描卡)及相關(guān)輔助單元構(gòu)成。
[0014]在實際使用時，由一個發(fā)送單元通過有線傳輸介質(zhì)串聯(lián)驅(qū)動多個(大多數(shù)情況下不少于40個)接收單元，再由每個接收單元控制一定面積的LED發(fā)光顯示單元完成顯示工作。
[0015]由于整個系統(tǒng)拓撲呈串聯(lián)型，只有在所有單元均正常工作時，系統(tǒng)才可以有效的傳遞信息。
[0016]系統(tǒng)框圖如圖1所示，如由3行5列顯示單元構(gòu)成的顯示系統(tǒng)。其網(wǎng)絡(luò)拓撲簡化如圖2所示。
[0017]由圖1和圖2可見，本例由一個發(fā)送端和15個呈串聯(lián)分布的接收單元構(gòu)成，如果任意單元或其間的鏈路中斷，整個系統(tǒng)將無法正常工作。
[0018]假設(shè)其中每個接收單元的可靠性為達到了 99.99%，接收單元間通訊鏈路的可靠性為99%，則本例的接收子系統(tǒng)總體可靠性為:(未計入發(fā)送單元可靠性數(shù)據(jù))
[0019]R = (99.99% X 99% )15= 85.88%。
[0020]由于高清晰度電視廣播節(jié)目的興起與普及，作為公眾媒體的LED顯示系統(tǒng)的顯示分辨率也同時急速提升，顯示單元的數(shù)量呈幾何級數(shù)的方式增長，接收結(jié)點的數(shù)量也同時大幅提升，系統(tǒng)的整體可靠性將會急劇降低，已不能滿足相關(guān)市場的技術(shù)標(biāo)準與應(yīng)用環(huán)境提出的穩(wěn)定性要求。
[0021]因此，業(yè)內(nèi)相關(guān)廠商為此提出了以下的可靠性解決方案。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)的第一種解決方案(環(huán)形鏈路備份方案)以如下:
[0023]系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲框圖如圖3所示，本例由一個發(fā)送端和6個呈串聯(lián)分布的接收單元構(gòu)成，與上例不同的是:
[0024]?使用通訊電纜將發(fā)送單元上的空閑端口與最后一個接收單元的空閑端口相連接;
[0025]籲設(shè)置發(fā)送單元的兩個相關(guān)端口處于復(fù)制輸出狀態(tài)(輸出相同的數(shù)據(jù));
[0026]籲允許接收單元處于雙線備份模式；
[0027]如果任意兩個單元間的鏈路斷線，后續(xù)接收單元將自動切換到備用通訊鏈路，如第4與5接收單元間的鏈路中斷，則系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲變?yōu)閳D4所示。
[0028]本方案通過連接發(fā)送與接收單元的空閑端口，構(gòu)成閉合環(huán)路。在環(huán)上任一通訊鏈路發(fā)生中斷時，仍可保持工作，但有兩個或兩個以上的環(huán)上結(jié)點(無論是通訊鏈路或接收單元)失效時，顯示系統(tǒng)依然無法正常運行。
[0029]此時本方案的可靠性為:R = (99.99% *99% )3= 99% ,隨著顯示單元數(shù)量的提升，本方案可靠性會呈指數(shù)下降，用戶將會無法接受。
[0030]現(xiàn)有技術(shù)的第二種解決方案(雙回路雙接收熱備份方案)以如下:
[0031]業(yè)內(nèi)方案提供商增加一并行控制環(huán)路，通過簡單熱冗余的方式，希望進一步提高系統(tǒng)的可靠性，達到客戶提出的相關(guān)需求。
[0032]系統(tǒng)框圖如5所示。
[0033]整個系統(tǒng)依然包含著15個顯示單元和一個(或兩個)發(fā)送單元。其中每個顯示單元內(nèi)置兩個完全相同的接收單元(RX與RA)。發(fā)送單元接收前端的信號，將數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)幀，在所有的輸出端口上復(fù)制輸出。
[0034]正常工作時，每個顯示單元中的兩個接收單元均處于正常工作狀態(tài)，其輸出信號經(jīng)兩者邏輯判定后選擇輸出。
[0035]本方案即使引入第二環(huán)路，也無法完全解決結(jié)點失效問題，只是提高了允許的失效結(jié)點數(shù)量到3個點，在第4點發(fā)生失效時，依然會造成系統(tǒng)無法正常工作。
[0036]例如:在圖5中，上環(huán)RX2-RX3，RX13-RX14間鏈路失效，由于下環(huán)的存在，第3_13顯示單元依然可以借由下環(huán)中正常工作的RA3-RA13接收單元維持正常工作狀態(tài)，即使下環(huán)中繼續(xù)發(fā)生一個鏈路失效也沒有問題。但若在此時，如果下環(huán)存在兩個鏈路失效，則系統(tǒng)依然無法運行。例如下環(huán)的RA4-RA5/RA11-RA12的鏈路失效，則上下兩環(huán)的交集即第5_11號共7個顯示單元將無法顯示。
[0037]以下為本發(fā)明所涉及到的專業(yè)術(shù)語的解釋。
[0038]LED:發(fā)光二極管的簡稱。由含鎵(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成的二極管。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。
[0039]LED顯示控制系統(tǒng):又稱LED顯示屏控制系統(tǒng)(LED Display Control System)/LED顯示屏控制器/LED顯示屏控制卡。它是組成LED顯示屏的核心部件，由發(fā)送端(內(nèi)置發(fā)送卡、外置發(fā)送盒)/接收卡(又稱掃描卡)及相關(guān)輔助單元構(gòu)成。它主要負責(zé)接收來自信號源(如:計算機顯卡接口的畫面、視頻顯示信息、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù))，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)處理，由內(nèi)部通訊鏈路，以分區(qū)驅(qū)動方式生成LED顯示屏所能識別的串行顯示數(shù)據(jù)和掃描控制時序。
[0040]數(shù)據(jù)幀:所謂數(shù)據(jù)幀，就是數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，它包括三部分:幀頭，數(shù)據(jù)部分，幀尾。其中，幀頭和幀尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差錯控制信息等；數(shù)據(jù)部分則包含網(wǎng)絡(luò)層傳下來的數(shù)據(jù)，比如數(shù)據(jù)包。在發(fā)送端，數(shù)據(jù)鏈路層把網(wǎng)絡(luò)層傳下來得數(shù)據(jù)封裝成幀，然后發(fā)送到鏈路上去；在接收端，數(shù)據(jù)鏈路層把收到的幀中的數(shù)據(jù)取出并交給網(wǎng)絡(luò)層。不同的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議對應(yīng)著不同的幀，所以，幀有多種，比如顯示數(shù)據(jù)幀、配置數(shù)據(jù)幀等，其具體格式也不盡相同。
[0041]熱備份:從廣義上講，就是對于重要的服務(wù)，使用兩臺相同功能的設(shè)備，互相備份，共同執(zhí)行同一服務(wù)。當(dāng)一臺出現(xiàn)故障時，可以由另一臺承擔(dān)服務(wù)任務(wù)，從而在不需要人工干預(yù)的情況下，自動保證系統(tǒng)能持續(xù)提供服務(wù)。
[0042]對于顯示控制系統(tǒng)方面而言，熱備份特指基于使用兩套完全相同的顯示控制系統(tǒng)同時工作的設(shè)備熱備份方案。來自前端設(shè)備的顯示媒體內(nèi)容同時分發(fā)給兩套處于工作狀態(tài)的顯示控制系統(tǒng)。在同一時間內(nèi)只有一套顯示控制系統(tǒng)運行支撐著分區(qū)顯示工作。當(dāng)其中運行著的一套顯示控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法正常工作時，另一套備份顯示控制系統(tǒng)會通過內(nèi)部硬件自診測(一般是通過心跳診斷)將自動激活，保證整套顯示系統(tǒng)在短時間內(nèi)完全恢復(fù)正常使用狀態(tài)。
[0043]結(jié)點:結(jié)點是電路(網(wǎng)絡(luò))中一個支路的端點，或兩個或兩個以上支路的會合點。
[0044]通信鏈路:網(wǎng)絡(luò)中兩個結(jié)點之間的物理通道稱為通信鏈路。
[0045]鏈路，所謂鏈路就是從一個節(jié)點到相鄰節(jié)點的一段物理線路，而中間沒有任何其他的交換節(jié)點。
[0046]根據(jù)通信鏈路的連接方法，可把通信鏈路分為兩類:
[0047](I)點對點連接通信鏈路，這時的鏈路只連接兩個結(jié)點；
[0048](2)多點連接鏈路，指用一條鏈路連接多少個(n>2)結(jié)點。
[0049]根據(jù)通信方式不同，則又可把鏈路分為兩類:(I)單向通信鏈路和(2)雙向通信鏈路。
[0050]傳輸介質(zhì):是指在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類。有線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)備之間實現(xiàn)的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸?shù)搅硪环?，有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。
[0051]發(fā)送單元:也稱發(fā)送卡，英文簡稱:TX。主要負責(zé)與前端信號源的接口，它將信號源提供的圖像與視頻數(shù)據(jù)，按照給定通訊格式封裝成顯示數(shù)據(jù)幀；將從上位機通訊接口(如:USB/串行通訊接口等)獲得的控制數(shù)據(jù)(包含但不限于顯示位置、亮度控制、GAMMA查找表)封裝成控制數(shù)據(jù)幀，通過硬件接口發(fā)送至通訊鏈路。根據(jù)通訊鏈路介質(zhì)的不同，可分為雙絞線(網(wǎng)線)發(fā)送單元和光纖發(fā)送單元兩大類，同樣根據(jù)安裝位置的不同，又可分為(計算機)內(nèi)置發(fā)送卡和獨立外置盒兩類。
[0052]接收單元:也稱接收卡，英文簡稱:RX。接收單元分布安裝于各個顯示單元內(nèi)，主要完成以下功能:
[0053]籲通過自身的兩個雙向全雙工通訊鏈路端口，提供數(shù)據(jù)接收、解碼與中繼轉(zhuǎn)發(fā)工作；
[0054]籲自動根據(jù)控制數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)，完成鏈路邏輯地址的自配置工作，同時同步修改控制數(shù)據(jù)幀對應(yīng)數(shù)據(jù)內(nèi)容，并轉(zhuǎn)發(fā)至后續(xù)接收單元；
[0055]?根據(jù)顯示單元的硬件電路結(jié)構(gòu)特性，生成對應(yīng)的畫面顯示數(shù)據(jù)，在發(fā)送單元的同步控制下，完成顯不畫面的同步刷新顯不;
[0056]?接收提取顯示單元的相關(guān)數(shù)據(jù)，打包成狀態(tài)數(shù)據(jù)幀，通過上行數(shù)據(jù)鏈路，發(fā)送至發(fā)送單元
[0057]LED顯示控制系統(tǒng)目前使用基于千兆以太網(wǎng)物理層接口的雙向多結(jié)點千兆鏈路，其傳輸介質(zhì)為:雙絞線、同軸電纜和光纖。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0058]本發(fā)明的目的之一在于提出一種數(shù)據(jù)幀路由裝置，其能解決目前的LED顯示控制系統(tǒng)的可靠性差的問題。
[0059]本發(fā)明的目的之二在于提出一種LED顯示控制系統(tǒng)，其能解決可靠性差的問題。
[0060]為了達到上述目的之一，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0061]數(shù)據(jù)幀路由裝置，其包括一邏輯處理模塊以及與所述邏輯處理模塊連接的(2n+2)個雙向數(shù)據(jù)端口，η = 1、2、3……;每兩個雙向數(shù)據(jù)端口形成一對同組端口，并且在正常工作狀態(tài)時，一對同組端口的數(shù)據(jù)幀傳輸狀態(tài)為透明直接轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)；
[0062]所述邏輯處理模塊，用于當(dāng)其中一對同組端口中的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)幀丟失時，控制另一對同組端口與所述其中一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)所有同組端口均有一個雙向數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)幀丟失時，控制其中一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口與另一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)只有一個雙向數(shù)據(jù)端口能夠接收到數(shù)據(jù)幀時，控制所述雙向數(shù)據(jù)端口在接收到數(shù)據(jù)幀后反向回傳所述數(shù)據(jù)幀。
[0063]優(yōu)選的，η= I。
[0064]優(yōu)選的，所述邏輯處理模塊為一FPGA (Field — Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)。
[0065]優(yōu)選的，所述邏輯處理模塊包括第一 FPGA、第一數(shù)據(jù)通訊模塊、第二 FPGA和第二數(shù)據(jù)通訊模塊，其中一半數(shù)量的同組端口以及第一數(shù)據(jù)通訊模塊均與第一 FPGA連接，另一半數(shù)量的同組端口以及第二數(shù)據(jù)通訊模塊均與第二 FPGA連接，第一數(shù)據(jù)通訊模塊與第二數(shù)據(jù)通訊模塊進行數(shù)據(jù)通訊。
[0066]為了達到上述目的之二，本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案如下:
[0067]LED顯示控制系統(tǒng)，其包括一發(fā)送卡、多個接收卡和二個如本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置；其中一個數(shù)據(jù)幀路由裝置的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口與所述發(fā)送卡的第一輸出端口連接，其剩余的雙向數(shù)據(jù)端口與其中一半數(shù)量的接收卡一一對應(yīng)連接；另一個數(shù)據(jù)幀路由裝置的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口與所述發(fā)送卡的第二輸出端口連接，其剩余的雙向數(shù)據(jù)端口與另一半數(shù)量的接收卡一一對應(yīng)連接；其中一半數(shù)量的接收卡也與另一半數(shù)量的接收卡——對應(yīng)連接。
[0068]為了達到上述目的之二，本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案如下:
[0069]LED顯示控制系統(tǒng)，其包括一發(fā)送卡、多個接收卡和多個如本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置；其中兩個數(shù)據(jù)幀路由裝置與發(fā)送卡連接，多個接收卡通過其余的數(shù)據(jù)幀路由裝置與所述其中兩個數(shù)據(jù)幀路由裝置連接。
[0070]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0071 ] 數(shù)據(jù)幀路由裝置的存在將單一的總線形式的網(wǎng)絡(luò)有機的轉(zhuǎn)換成不同規(guī)模的二維網(wǎng)絡(luò)，使得數(shù)據(jù)幀可以通過多重鏈路以正確的路徑到達指定的接收卡。能夠完全兼容現(xiàn)有各廠商的LED顯示控制系統(tǒng)，能夠?qū)⒂脩衄F(xiàn)有的LED顯示控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無縫升級為構(gòu)成具有多種鏈接拓撲方式的高可靠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0072]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的串聯(lián)型LED顯示控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0073]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的串聯(lián)型LED顯示控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；
[0074]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形鏈路備份方案的LED顯示控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；
[0075]圖4為現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形鏈路備份方案的LED顯示控制系統(tǒng)中有部分接收單元的鏈路中斷后的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；
[0076]圖5為現(xiàn)有技術(shù)的雙回路雙接收熱備份方案的LED顯示控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0077]圖6為本發(fā)明實施例一的數(shù)據(jù)幀路由裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0078]圖7為本發(fā)明實施例二的數(shù)據(jù)幀路由裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0079]圖8為本發(fā)明實施例三的數(shù)據(jù)幀路由裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0080]圖9為本發(fā)明實施例四的LED顯示控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0081]圖10為本發(fā)明實施例五的LED顯示控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0082]下面，結(jié)合附圖以及【具體實施方式】，對本發(fā)明做進一步描述。
[0083]目前，產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計按照可靠性的高低通常分為以下幾個級別:
[0084]1.民用級可靠性:低可靠、低成本的設(shè)計級別，滿足日常消費需求；通常設(shè)備按照5X8小時的穩(wěn)定性設(shè)計，甚至在設(shè)計時根本無需考慮可靠性，只要能實現(xiàn)出來就可以了。系統(tǒng)的運行通常能滿足每天正常工作8小時左右的可靠運行，并經(jīng)常出現(xiàn)宕機、復(fù)位、業(yè)務(wù)中斷等現(xiàn)象。
[0085]2.商用級可靠性:中等可靠、中等成本的設(shè)計級別，設(shè)備的穩(wěn)定性能夠滿足連續(xù)多天可靠運行，但系統(tǒng)會出現(xiàn)宕機、復(fù)位等現(xiàn)象，業(yè)務(wù)偶爾中斷，產(chǎn)品通常用硬件結(jié)合軟件實現(xiàn)。
[0086]3.運營級可靠性:系統(tǒng)按7*24小時連續(xù)不間斷運行設(shè)計，可靠性極高，極少出現(xiàn)宕機、復(fù)位現(xiàn)象。同時，業(yè)務(wù)不應(yīng)出現(xiàn)中斷，出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷則視為產(chǎn)品事故，產(chǎn)品通常用純硬件實現(xiàn)，硬件在設(shè)計上進行冗余備份、負載均衡等可靠性設(shè)計措施。
[0087]現(xiàn)有的主流LED顯示控制系統(tǒng)的備份技術(shù)都是在現(xiàn)有硬件的基礎(chǔ)上，通過使用部件、鏈路冗余的方法，達到部分的可靠性要求。由現(xiàn)有技術(shù)的例子可以看到，用戶即使是使用了兩套LED顯示控制系統(tǒng)組成了雙閉環(huán)，也沒法達到現(xiàn)代安全監(jiān)控系統(tǒng)與分布式媒體發(fā)布系統(tǒng)所期待的7*24小時運營級可靠性要求。
[0088]其主要的缺點在于，可靠性相對較差的通訊鏈路(電纜、接插件)沒有構(gòu)成二維網(wǎng)絡(luò)，依然是串聯(lián)形式的總線拓撲架構(gòu)，總線環(huán)路之間沒有數(shù)據(jù)備份、交換機制，對于任意結(jié)點并沒有提供額外的傳輸路徑，所以系統(tǒng)的整體可靠性無法達到有效的改善。
[0089]本發(fā)明通過在保持原有系統(tǒng)主要硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上，在外部線纜間接入數(shù)據(jù)幀路由裝置或者在接收卡中融入數(shù)據(jù)幀路由裝置，達到構(gòu)成二維多路徑傳輸?shù)募軜?gòu)，從而在不大幅度提高成本的前提下，達到較為理想的可靠性指標(biāo)。同樣為現(xiàn)有已安裝的系統(tǒng)提供相同的無縫升級解決方案。
[0090]實施例一
[0091]如圖6所示，一種數(shù)據(jù)幀路由裝置，其包括一邏輯處理模塊以及與所述邏輯處理模塊連接的四個支持千兆率通訊的雙向數(shù)據(jù)端口，四個雙向數(shù)據(jù)端口分別記為雙向數(shù)據(jù)端口 A、雙向數(shù)據(jù)端口 B、雙向數(shù)據(jù)端口 C和雙向數(shù)據(jù)端口 D。本實施例的邏輯處理模塊為一FPGA。本實施例的數(shù)據(jù)幀路由裝置可由外圍支持電路驅(qū)動，外圍支持電路由外部電源與配置電路構(gòu)成，負責(zé)電源的不間斷提供與工作狀態(tài)的配置工作。雙向數(shù)據(jù)端口 A和雙向數(shù)據(jù)端口 B形成一對同組端口，雙向數(shù)據(jù)端口 C和雙向數(shù)據(jù)端口 D形成另一對同組端口。并且在正常工作狀態(tài)時，一對同組端口的數(shù)據(jù)幀傳輸狀態(tài)為透明直接轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，即不管數(shù)據(jù)幀的類型，將無條件的將各類數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至同組端口，如:A到B，B到A，C到D，D到C。
[0092]LED顯示控制系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)幀根據(jù)協(xié)議和用途區(qū)分，通常以下兩大類構(gòu)成:
[0093]1.控制類協(xié)議數(shù)據(jù)幀:包括但不限于位置配置數(shù)據(jù)幀、亮度控制幀、GAMMA查找表配置幀等多種；
[0094]2.顯示數(shù)據(jù)廣播數(shù)據(jù)幀:僅只有包含全部顯示信息的顯示數(shù)據(jù)幀一種。
[0095]它們可以根據(jù)相應(yīng)的通訊協(xié)議由數(shù)據(jù)幀中指定位置的特征字節(jié)加以區(qū)分。
[0096]發(fā)送卡在工作時，將信號源提供的圖像與視頻數(shù)據(jù)，按照給定通訊格式封裝成顯示數(shù)據(jù)幀以不間斷廣播的方式通過硬件接口發(fā)送至通訊鏈路。同時，根據(jù)需要定時將由上位機通訊接口(如:USB/串行通訊接口等)獲得的控制數(shù)據(jù)(包含但不限于顯示位置設(shè)定、亮度控制、GAMMA查找表)封裝成控制數(shù)據(jù)幀也發(fā)送至通訊鏈路。
[0097]其中，控制數(shù)據(jù)幀中的用于顯示位置設(shè)定的位置配置數(shù)據(jù)幀是系統(tǒng)配置軟件根據(jù)顯示單元的物理位置，按照其連接順序打包的，其內(nèi)容和實際顯示單元的物理位置一一對應(yīng)，必須由指定的通訊鏈路加以傳送。
[0098]位置配置數(shù)據(jù)幀是由配置軟件根據(jù)端口鏈接接收單元的順序構(gòu)建的配置數(shù)據(jù)包，其典型結(jié)構(gòu)如下:幀頭、起始字節(jié)、數(shù)據(jù)指針字節(jié)、有效數(shù)據(jù)段0、有效數(shù)據(jù)段1、有效數(shù)據(jù)段2……有效數(shù)據(jù)段n、校驗字節(jié)。
[0099]幀頭和起始字節(jié)表示這個是位置配置數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)包，有效數(shù)據(jù)段包含對應(yīng)接收卡的相關(guān)配置數(shù)據(jù)(如:起始位置、單元尺寸、亮度、掃描方式等工作信息)，有效數(shù)據(jù)段的數(shù)量等同于發(fā)送端口上所鏈接的接收卡數(shù)量，每一接收卡配置數(shù)據(jù)段在數(shù)據(jù)包中的順序位置與其在對應(yīng)發(fā)送端口上鏈接順序相同。
[0100]當(dāng)發(fā)送卡發(fā)送位置配置數(shù)據(jù)幀時，數(shù)據(jù)指針字節(jié)的值是16進值的數(shù)值0"0χ00Η"，但它被第一個接收卡接收后，第一個接收卡會取出數(shù)據(jù)包中的有效數(shù)據(jù)段O配置自己的工作狀態(tài)，同時把數(shù)據(jù)指針字節(jié)的值加I成為"0X01H"后，通過后向鏈路發(fā)送至第2個接收卡。
[0101]通過數(shù)據(jù)指針字節(jié)的自增益，每個接收卡可以準確的取得自己工作參數(shù)配置數(shù)據(jù)，從而保證整個LED顯示控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)有效的工作。
[0102]工作時，F(xiàn)PGA接收來自四個雙向數(shù)據(jù)端口的通訊數(shù)據(jù)，A-B端口間、C-D端口間處于透明轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，各種協(xié)議包數(shù)據(jù)將雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)至同組的對應(yīng)端口，除位置配置數(shù)據(jù)幀外的控制數(shù)據(jù)也同樣雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)；如果任意端口發(fā)生數(shù)據(jù)鏈路中斷事件，F(xiàn)PGA將根據(jù)內(nèi)置的路由表將不同類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)端口，不同的備份使用環(huán)境要求有著不同的路由表一一對應(yīng)。當(dāng)FPGA判斷到有雙向數(shù)據(jù)端口發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時(可通過數(shù)據(jù)接收超時狀態(tài)進行判斷，一般來說鏈接丟失意味著對應(yīng)的通訊電纜中斷或者對應(yīng)方向的設(shè)備故障)，其根據(jù)路由表進行如下控制:
[0103]當(dāng)雙向數(shù)據(jù)端口 A的數(shù)據(jù)幀丟失時，數(shù)據(jù)幀由雙向數(shù)據(jù)端口 C、雙向數(shù)據(jù)端口 D與雙向數(shù)據(jù)端口 B進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)，而位置配置數(shù)據(jù)幀由于存在著物理地址映射邏輯關(guān)系，所以不轉(zhuǎn)發(fā)，斷點后續(xù)的各接收卡由發(fā)送卡的備份端口(如第二輸出端口)提供的反向的位置配置數(shù)據(jù)幀支持完成配置；
[0104]當(dāng)雙向數(shù)據(jù)端口 A和雙向數(shù)據(jù)端口 D的數(shù)據(jù)幀丟失時，數(shù)據(jù)幀由雙向數(shù)據(jù)端口 B與雙向數(shù)據(jù)端口 C進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)，而位置配置數(shù)據(jù)幀由于存在著物理地址映射邏輯關(guān)系，所以不轉(zhuǎn)發(fā)，斷點后續(xù)的各接收卡由發(fā)送卡提供的正向、反向的位置配置數(shù)據(jù)幀支持完成配置；
[0105]當(dāng)雙向數(shù)據(jù)端口 A、雙向數(shù)據(jù)端口 B和雙向數(shù)據(jù)端口 C都發(fā)生數(shù)據(jù)幀丟失時，即只有雙向數(shù)據(jù)端口 D能夠接收到數(shù)據(jù)幀時，雙向數(shù)據(jù)端口 D在接收到數(shù)據(jù)幀后反向回傳所述數(shù)據(jù)幀，而位置配置數(shù)據(jù)幀丟棄不轉(zhuǎn)發(fā)，其他各接收卡可由接收到的正向、反向位置配置數(shù)據(jù)幀支持完成配置。
[0106]實施例二
[0107]如圖7所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于:邏輯處理模塊包括第一 FPGA、第一數(shù)據(jù)通訊模塊、第二 FPGA和第二數(shù)據(jù)通訊模塊。雙向數(shù)據(jù)端口 A、雙向數(shù)據(jù)端口 B以及第一數(shù)據(jù)通訊模塊均與第一FPGA連接，雙向數(shù)據(jù)端口 C、雙向數(shù)據(jù)端口 D以及第二數(shù)據(jù)通訊模塊均與第二 FPGA連接，第一數(shù)據(jù)通訊模塊與第二數(shù)據(jù)通訊模塊進行數(shù)據(jù)通訊。
[0108]并且，第一 FPGA與第一接收卡進行集成，還用于通過第一顯示接口電路驅(qū)動第一顯示單元。第二 FPGA與第二接收卡進行集成，還用于通過第二顯示接口電路驅(qū)動第二顯示單元。
[0109]也就是說，本實施例將接收卡進行定制，兩個相互通信的接收卡可構(gòu)成一個本實施例的數(shù)據(jù)幀路由裝置。
[0110]實施例三
[0111]如圖8所示，本實施例與實施例一的區(qū)別在于FPGA還連接一顯示接口電路，直接將接收卡定制成數(shù)據(jù)幀路由裝置。
[0112]實施例四
[0113]如圖9所示，一種LED顯示控制系統(tǒng)，其包括一發(fā)送卡TX、接收卡RX1-RX6和兩個如實施例一所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置L1、L2。數(shù)據(jù)幀路由裝置LI的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口與所述發(fā)送卡TX的第一輸出端口連接，其剩余的雙向數(shù)據(jù)端口與接收卡RX1-RX3 —一對應(yīng)連接。數(shù)據(jù)幀路由裝置L2的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口與所述發(fā)送卡的第二輸出端口連接，其剩余的雙向數(shù)據(jù)端口與接收卡RX4-RX6——對應(yīng)連接。接收卡RX1-RX3也與接收卡RX4-RX6——對應(yīng)連接。
[0114]在實施例中，數(shù)據(jù)幀路由裝置被設(shè)置成為I分3的分線器環(huán)路備份狀態(tài)。
[0115]不難看出，在實施例中，只要同一接收卡的兩個通訊鏈路沒有同時中斷，均不影響系統(tǒng)正常工作，同樣L1、L2只要有一個正常工作，系統(tǒng)仍然可以保持運行。
[0116]本實施例的可靠性為:
[0117]R = (1-(1-Raga *R數(shù)據(jù)帔路由裝置*R線纜)*(i_R線纜噸數(shù)據(jù)帔路由裝置噸線纜接收單元*尺線纜))*R
接收單元
[0118]= (1-(1-99 % *99.99 % *99 % )*(1_99 % *99.99 % *99 % *99.99 %*99% ))*99.99%= 99.93%
[0119]整體可靠性為:R= (99.93% )6= 99.58%
[0120]與現(xiàn)有技術(shù)的雙回路雙接收熱備份方案相比可見，即使在很小規(guī)模的案例中，通過使用簡單的分配備份方式，也可有效的提高系統(tǒng)的整體可靠性。
[0121]實施例五
[0122]如圖10所示，一種LED顯示控制系統(tǒng)，其包括一發(fā)送卡TX、接收卡RX1-RX16和如實施例一所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置L1-L6。數(shù)據(jù)幀路由裝置LI和數(shù)據(jù)幀路由裝置L2分別與發(fā)送卡TX連接，數(shù)據(jù)幀路由裝置LI和數(shù)據(jù)幀路由裝置L2也相互連接，數(shù)據(jù)幀路由裝置LI還與接收卡RXl、RX5連接，數(shù)據(jù)幀路由裝置L2還與接收卡RX9、RX13連接，接收卡RX5、RX6、RX9、RXlO均與數(shù)據(jù)幀路由裝置L3形成“X”型連接，接收卡RX2、RX3、RX6、RX7均與數(shù)據(jù)幀路由裝置L4形成“X”型連接，接收卡RX10、RX11、RX14、RX15均與數(shù)據(jù)幀路由裝置L5形成“X”型連接，接收卡RX7、RX8、RXlU RX12均與數(shù)據(jù)幀路由裝置L6形成“X”型連接，接收卡RXl與接收卡RX2連接，接收卡RX13與接收卡RX14連接，接收卡RX3與接收卡RX4連接，接收卡RX15與接收卡RX16連接。
[0123]在本實施例中，共使用6個被設(shè)置成為自動路由備份狀態(tài)的數(shù)據(jù)幀路由裝置，發(fā)送卡TX的兩個輸出端口同時接到L1、L2，完成對主干線路的熱冗余備份。
[0124]可以看出，每個接收卡至發(fā)送卡TX都存在著多個傳輸路徑，且隨著接收卡數(shù)量的增加，其可能的傳輸路徑將呈多次方的規(guī)模迅速增加。也就是說，在本實施例中LED顯示控制系統(tǒng)規(guī)模越大，系統(tǒng)整體可靠性越高。
[0125]在本實施例中，可能造成LED顯示控制系統(tǒng)故障的發(fā)生概率如下:
[0126]A.顯示單元自身故障，其發(fā)生概率為I，R接收卡=1-99.99%= 0.01% ；
[0127]B.連接接收卡的兩根電纜同時斷線，其發(fā)生概率為(1-R賴)*(1_R賴)=(1-99% )*(1-99% ) = 0.01% ；
[0128]C.兩個相鄰的數(shù)據(jù)幀路由裝置同時故障，其發(fā)生概率為(1-)*Q-R?
據(jù)幀路由裝置)
[0129]= (1-99.99% )*(1_99.99% ) = 0.000001% ；
[0130]可以看出，在本實施例中，隨著顯示單元的規(guī)模上升，整體可靠性并沒有下降，反而隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴大而直線上升。
[0131]使用本發(fā)明，廠商可以用增加不到30%控制系統(tǒng)成本，即可將現(xiàn)有系統(tǒng)的可靠性提升2-3個數(shù)量級，而且這是在保持與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容性的前提下達到的，這也就意味著現(xiàn)有的已安裝的LED顯示控制系統(tǒng)可以通過無縫升級的方法有效的提高可靠性，而且投資僅為其他類似方案的30%。
[0132]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.數(shù)據(jù)幀路由裝置，其特征在于，包括一邏輯處理模塊以及與所述邏輯處理模塊連接的(2n+2)個雙向數(shù)據(jù)端口，η = 1、2、3……；每兩個雙向數(shù)據(jù)端口形成一對同組端口，并且在正常工作狀態(tài)時，一對同組端口的數(shù)據(jù)幀傳輸狀態(tài)為透明直接轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)； 所述邏輯處理模塊，用于當(dāng)其中一對同組端口中的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)幀丟失時，控制另一對同組端口與所述其中一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)所有同組端口均有一個雙向數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)幀丟失時，控制其中一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口與另一對同組端口中的另一個雙向數(shù)據(jù)端口進行實時雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)只有一個雙向數(shù)據(jù)端口能夠接收到數(shù)據(jù)幀時，控制所述雙向數(shù)據(jù)端口在接收到數(shù)據(jù)幀后反向回傳所述數(shù)據(jù)幀。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置，其特征在于，n=1
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置，其特征在于，所述邏輯處理模塊為一FPGA。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置，其特征在于，所述邏輯處理模塊包括第一FPGA、第一數(shù)據(jù)通訊模塊、第二 FPGA和第二數(shù)據(jù)通訊模塊，其中一半數(shù)量的同組端口以及第一數(shù)據(jù)通訊模塊均與第一 FPGA連接，另一半數(shù)量的同組端口以及第二數(shù)據(jù)通訊模塊均與第二 FPGA連接，第一數(shù)據(jù)通訊模塊與第二數(shù)據(jù)通訊模塊進行數(shù)據(jù)通訊。
5.LED顯示控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一發(fā)送卡、多個接收卡和二個如權(quán)利要求1-4任一項所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置；其中一個數(shù)據(jù)幀路由裝置的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口與所述發(fā)送卡的第一輸出端口連接，其剩余的雙向數(shù)據(jù)端口與其中一半數(shù)量的接收卡一一對應(yīng)連接；另一個數(shù)據(jù)幀路由裝置的其中一個雙向數(shù)據(jù)端口與所述發(fā)送卡的第二輸出端口連接，其剩余的雙向數(shù)據(jù)端口與另一半數(shù)量的接收卡一一對應(yīng)連接；其中一半數(shù)量的接收卡也與另一半數(shù)量的接收卡一一對應(yīng)連接。
6.LED顯示控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一發(fā)送卡、多個接收卡和多個如權(quán)利要求1-4任一項所述的數(shù)據(jù)幀路由裝置；其中兩個數(shù)據(jù)幀路由裝置與發(fā)送卡連接，多個接收卡通過其余的數(shù)據(jù)幀路由裝置與所述其中兩個數(shù)據(jù)幀路由裝置連接。
【文檔編號】G09G3/32GK104486211SQ201410751421
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】祁峰, 劉秋河 申請人:深圳視爵光旭電子有限公司