一种LED灯光屏幕控制系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LED灯光屏幕控制系统，包括以太网通信模块，以太网通信模块分别与客户端和数据接收模块连接，数据接收模块与参数设置模块、数据缓存输出模块连接；数据接收模块为控制核心，数据缓存输出模块为缓存核心。本发明专利技术还公开了一种LED灯光屏幕控制系统的实现方法。本发明专利技术基于ARTNET协议、以太网通信协议、DMX512协议使用MCU芯片STM32F407ZET6和FPGA实现双本地IP八端口数据输出，在性能方面有很高的提升，方便了使用者的操作，实现了数据实时高效的传输和处理，是非常有价值前景的技术。

A LED light screen control system and its implementation method

The invention discloses a LED light screen control system, which comprises an Ethernet communication module, an Ethernet communication module respectively connected with a client and a data receiving module, a data receiving module connected with a parameter setting module and a data buffer output module, a data receiving module as the control core and a data buffer output module as the buffer. The core. The invention also discloses a method for realizing the LED light screen control system. The invention uses MCU chip STM32F407ZET6 and FPGA to realize dual-local IP eight-port data output based on ARNET protocol, Ethernet communication protocol and DMX512 protocol. It has a high performance improvement, facilitates user operation, realizes real-time and efficient data transmission and processing, and is a very valuable and promising technology.

【技术实现步骤摘要】
一种LED灯光屏幕控制系统及其实现方法
本专利技术涉及LED灯光屏幕技术，具体来说是一种LED灯光屏幕控制系统及其实现方法。
技术介绍
随着科技的发展，人们对产品的需求也在不断的提升，在照明领域人们已经不满足于基本照明功能的实现，对照明的场景使用、渲染效果、价值成本等有更高的追求。LED照明技术快速发展为LED灯光屏幕的使用打下了很好的基础，如今LED灯光屏幕在景观照明、商业广告、舞台灯光表演等领域有非常重要的用途。市场上现有的LED灯光屏幕的控制技术基本上都是低性能的四端口数据输出的控制板。这种控制方法使用了低性能的MCU作为控制核心，数据的接收处理和缓存输出过程都在MCU内进行，给MCU造成严重的运行压力和存储压力，从而导致了显示效果帧数低、数据交互能力低、数据缓存量小。在参数设置时使用手动按键、显示屏方式或者直接固定参数给使用者造成使用和功能体验上不方便，参数设置也比较麻烦也导致设备匹配过程繁琐。在大型的工程上面使用时为了提高效果就需要增加控制板数量同时搭配交换机从而导致了资源浪费、成本高等。所以发展LED灯光屏幕的控制技术是非常有价值的。在传统的LED灯光屏幕控制技术上进行技术提高、降低成本、提高数据的交互能力和显示效果是非常有价值的。将数据的接收处理过程和缓存输出过程分开进行可以有效的提高整体性能。MCU中的STM32F407ZET6芯片具有高速的运行处理速度、DMA传输功能、FSMC总线传输功能、串口传输功能、IIC传输功能、高效的定时器、以太网接口等，结合这些功能可以实现实时快速的大数据量的传输和计算处理。FPGA中的EP4CE6E22C8具有灵活的配置使用方式和大的内部内存，可以在FPGA中划分大的存储单元用于存储短时间需要输出的大量数据，同时根据DMX512协议配置相应的输出功能向显示屏传输数据。两个处理单元通过FSMC总线方式连接交互可以保证高效的数据交互。使用串口功能通过上位机传输参数很方便，将参数存储于24c02存储单元中，在需要是直接读取就可以不用每次去设置参数。STM32F407ZET6芯片具有以太网接口，可以很方便的接入以太网PHY芯片实现以太网传输的功能。虽然整体的硬件芯片成本有所增加但是整体的运行效果成倍的提高，使每个硬件资源都得到了合理有效的使用。对于大工程来说节约了很多成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种基于ARTNET协议、以太网通信协议、DMX512协议使用MCU芯片STM32F407ZET6和FPGA实现双本地IP八端口数据输出的高效LED灯光屏幕控制系统。本专利技术另一目的在于提供一种LED灯光屏幕控制系统的实现方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种LED灯光屏幕控制系统，包括以太网通信模块，以太网通信模块分别与客户端和数据接收模块连接，数据接收模块与参数设置模块、数据缓存输出模块连接；数据接收模块为控制核心，数据缓存输出模块为缓存核心。所述数据接收模块包括MCU芯片，MCU芯片上分别设有以太网接口、串口、IIC通信接口和FSMC总线接口；以太网接口与以太网通信模块连接，串口、IIC通信接口与参数设置模块连接，FSMC总线接口与数据缓存输出模块连接。所述参数设置模块包括第一芯片，第一芯片与串口连接，IIC通信接口与第二芯片连接。所述第一芯片为74LVC4245芯片；第二芯片为24C02芯片。所述MCU芯片为STM32F407ZET6芯片。所述数据缓存输出模块为FPGA，FPGA芯片为EP4CE6E22C8芯片。上述的LED灯光屏幕控制系统的实现方法，包括以下步骤：(1)、开启系统后，数据接收模块从参数设置模块中读取参数，如果读取不到或者需要重新设置参数就会等待上位机从串口下发的参数；(2)、当读取到参数后，写入到以太网通信模块中的芯片和应答命令中，在电脑上的MADRIX3软件设置相同的参数，进行电脑和以太网通信模块的设备识别匹配；(3)、当匹配成功后就可以建立以太网网络；(4)、数据接收模块进行数据处理；(5)、数据缓存输出模块进行缓存和输出。所述数据接收模块工作时，包括如下步骤：(1)、启动以太网DMA中断功能；接收来自以太网的数据包；(2)、将通过以太网MAC层校验的数据包进行以太网IP层校验；(3)、将通过以太网IP层校验的数据包进行UDP层校验；(4)、去掉校验信息，保存数据信息；(5)、每次保存数据信息时，查看10ms定时器是否开启，如果没有则开启，此时，接收到数据包为一帧数据中第一个到达的数据包，如果开启则将定时器计数值清零；(6)、读取接收到的数据包的数据信息的第14位，这位信息标志这个数据包对应那个数据输出端口在一帧数据中，将这个数据包缓存并将对应接收标志位置1；(7)、查看接收标志数值，当检测到一帧数据中的8个数据包都接收到时，将一帧数据中的8个数据包进行排序并将完整的一帧数据通过DMA和FSMC功能发送给数据缓存输出模块。所述数据缓存输出模块工作时，包括如下步骤：(1)、配置数据缓存输出模块的15个端口为地址总线，配置数据缓存输出模块的8个端口为数据总线，将地址总线和数据总线与数据接收模块的FSMC接口的地址总线和数据总线对应相连；(2)、根据DMX512协议配置数据缓存输出模块的8个端口为数据输出端口，输出波特率为250kbs；(3)、在数据缓存输出模块中创建两个5KB字节的内存区域，每个内存区域内依次创建8个528字节的内存区域用来存储一帧数据中正确排序的8个数据包数据；数据接收模块由于存储空间小但是性能高所以用于数据实时快速的接收，而数据缓存输出模块由于存储空间大功能配置方便所以用来缓存数据接收模块实时正确接收的数据，当一帧数据接收完全是数据缓存输出模块再将数据输出；(4)、接收来自数据接收模块的数据，每次读取528个字节的数据依次存储于8个528字节的内存区域中；(5)、修改第18位数据为0，删除前17位数据，将8个内存区域一一对应8个输出端口，加入起始位和前导码进行数据输出；(6)、有两块5KB字节的内存区域都能进行数据存储和输出，但数据存储和输出时要保证不同时操作同一块内存，这样就可以避免内存冲突实现“乒乓缓存”，可以保证数据存储和数据输出同时进行，提高效率。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：1、可以实现最高40帧每秒的效果显示能力，同时显示帧数可以动态可调。2、通过上位机和串口快速方便的设置参数，通过24c02存储芯片来保存参数。3、使用高性能的MCU快速接收数据并对数据进行完整性和正确性处理，提高实时的数据接收能力和计算能力。4、使用FPGA对大量实时数据进行“乒乓缓存”，在FPGA中配置输出功能实现数据存储和输出同时进行，提高显示效果。附图说明图1为一种LED灯光屏幕控制系统的连接示意图；图2为一种LED灯光屏幕控制系统的流程框图；图3为本专利技术中参数设置模块的连接示意图；图4为本专利技术中数据缓存输出模块处的连接示意图。具体实施方式为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1：如图1～4所示，一种LED灯光屏幕控制系统，包括以太网通信模块，以太网通信模块分别与客户端和数据接收模块连接，数据接收模块与参数设置模块、数据缓存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED灯光屏幕控制系统，其特征在于：包括以太网通信模块，以太网通信模块分别与客户端和数据接收模块连接，数据接收模块与参数设置模块、数据缓存输出模块连接；数据接收模块为控制核心，数据缓存输出模块为缓存核心。

【技术特征摘要】
1.一种LED灯光屏幕控制系统，其特征在于：包括以太网通信模块，以太网通信模块分别与客户端和数据接收模块连接，数据接收模块与参数设置模块、数据缓存输出模块连接；数据接收模块为控制核心，数据缓存输出模块为缓存核心。2.根据权利要求1所述的LED灯光屏幕控制系统，其特征在于：所述数据接收模块包括MCU芯片，MCU芯片上分别设有以太网接口、串口、IIC通信接口和FSMC总线接口；以太网接口与以太网通信模块连接，串口、IIC通信接口与参数设置模块连接，FSMC总线接口与数据缓存输出模块连接。3.根据权利要求2所述的LED灯光屏幕控制系统，其特征在于：所述参数设置模块包括第一芯片，第一芯片与串口连接，IIC通信接口与第二芯片连接。4.根据权利要求3所述的LED灯光屏幕控制系统，其特征在于：所述第一芯片为74LVC4245芯片；第二芯片为24C02芯片。5.根据权利要求4所述的LED灯光屏幕控制系统，其特征在于：所述MCU芯片为STM32F407ZET6芯片。6.根据权利要求5所述的LED灯光屏幕控制系统，其特征在于：所述数据缓存输出模块为FPGA，FPGA芯片为EP4CE6E22C8芯片。7.根据权利要求1～6任一项所述的LED灯光屏幕控制系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、开启系统后，数据接收模块从参数设置模块中读取参数，如果读取不到或者需要重新设置参数就会等待上位机从串口下发的参数；(2)、当读取到参数后，写入到以太网通信模块中的芯片和应答命令中，在电脑上的MADRIX3软件设置相同的参数，进行电脑和以太网通信模块的设备识别匹配；(3)、当匹配成功后就可以建立以太网网络；(4)、数据接收模块进行数据处理；(5)、数据缓存输出模块进行缓存和输出。8.根据权利要求7所述的LED灯光屏幕控制系统的实现方法，其特征在于，所述数据接收模块工作时，包括如下步骤：(1)、启动以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杭宾，郑慧伟，吴飞翔，卢琦，
申请(专利权)人：横店集团得邦照明股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33