基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置及方法，该装置包括主控芯片NUC980和多个LED控制芯片74HC164PW，每个LED控制芯片通过8个GPIO与8个LED灯连接，主控芯片通过2个GPIO口与一个LED控制芯片对接，一个时钟引脚，一个数据引脚，所有LED控制芯片共用一个RST引脚；该方法通过运行于Linux应用层的多LED控制程序来控制多个LED灯工作：初始化时，通过mmap系统函数，映射GPIO的寄存器地址到应用程序空间，映射之后返回指针数据类型；对指针地址进行读写，即可控制LED的时序信号和DATA信号。该装置及方法电路结构简单，实现成本低，控制快速、高效。高效。高效。

【技术实现步骤摘要】
基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置及方法


[0001]本专利技术属于数据通信
，具体涉及一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置及方法。

技术介绍

[0002]在超过24个串口转TCP/UDP的服务器上，当每个串口同时收发数据时，能实时同步让48个LED指示灯闪烁，指示数据的收发情况。由于服务器本身使用了24个串口，不管使用哪种总线对接串口数据转换芯片，都将使用大量的芯片本身的GPIO引脚。对于上述情况，需使用到48个GPIO，因此如果采用旧的实现方案，芯片本身必须具备大量的GPIO，不利于降低硬件的成本，且硬件选型局限性较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置及方法，该装置及方法电路结构简单，实现成本低，控制快速、高效。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置，包括主控芯片NUC980和多个LED控制芯片74HC164PW，每个LED控制芯片通过8个GPIO与8个LED灯连接，主控芯片通过2个GPIO口与一个LED控制芯片对接，一个时钟引脚，一个数据引脚，所有LED控制芯片共用一个RST引脚。
[0005]进一步地，包括6个LED控制芯片74HC164PW，6个LED控制芯片共用一个RST引脚，从而通过13个GPIO口控制48个LED灯。
[0006]本专利技术还提供了一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制方法，通过运行于Linux应用层的多LED控制程序来控制多个LED灯工作：初始化时，通过mmap系统函数，映射GPIO的寄存器地址到应用程序空间，映射之后返回指针数据类型；对指针地址进行读写，即可控制LED的时序信号和DATA信号，从而控制多个LED灯工作。
[0007]进一步地，采用模块化软件设计，串口和TCP/UDP互相转发程序单独一个进程，多LED控制程序单独一个进程，通过UDP进行进程通信。
[0008]进一步地，采用openwrt uloop 框架开发基于UDP协议的进程间通信程序，uloop 库使用epoll 网络框架进行第二次封装，通过epoll进行高性能的网络通信数据开发，UDP数据的接收不需要使用多线程技术，只监听epoll事件，系统自动通告read和write事件，再通过回调函数read数据，从而达到异步接收数据的目的。
[0009]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：提供了一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置及方法，该装置使用少量的CPU GPIO口，即可扩展GPIO控制多个LED，电路结构简单，降低了硬件成本。该方法在Linux应用态开发多LED控制程序，在应用程序中即可实现对LED控制芯片74HC164PW的控制，控制方式简单高效。此外，该方法3. 采用mmap内存映射控制GPIO寄存器，满足了74HC164PW时序要求，从而可以快速、高效地控制GPIO。
附图说明
[0010]图1是本专利技术实施例的装置电路原理图。
[0011]图2是本专利技术实施例中LED控制芯片的电路原理图。
[0012]图3是本专利技术实施例的控制原理图。
具体实施方式
[0013]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0014]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0015]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0016]如图1、2所示，本实施例提供了一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置，包括主控芯片NUC980和多个LED控制芯片74HC164PW，每个LED控制芯片通过8个GPIO与8个LED灯连接，主控芯片通过2个GPIO口与一个LED控制芯片对接，一个时钟引脚，一个数据引脚，所有LED控制芯片共用一个RST引脚。
[0017]在本实施例中，包括6个LED控制芯片74HC164PW，6个LED控制芯片共用一个RST引脚，从而通过13个GPIO口控制48个LED灯。
[0018]为了实现对上述装置的控制，本实施例提供了基于内存映射的串行输入并行输出LED控制方法，通过运行于Linux应用层的多LED控制程序来控制多个LED灯工作：初始化时，通过mmap系统函数，映射GPIO的寄存器地址到应用程序空间，映射之后返回指针数据类型；对指针地址进行读写，即可控制LED的时序信号和DATA信号，从而控制48个LED灯工作。本专利技术通过内存映射，将GPIO的寄存器地址直接映射到应用层，映射过后，GPIO变成指针类型的地址，通过赋值操作即可对这些GPIO的电平进行控制，满足74HC164PW芯片时序，从而避免使用系统调用。本实施例的控制原理如图3所示。
[0019]在本实施例中，采用模块化软件设计，串口和TCP/UDP互相转发程序单独一个进程，多LED控制程序单独一个进程，通过UDP进行进程通信，便于软件的维护和敏捷开发。
[0020]在本实施例中，采用openwrt uloop 框架开发基于UDP协议的进程间通信程序，uloop 库使用epoll 网络框架进行第二次封装，通过epoll进行高性能的网络通信数据开发，UDP数据的接收不需要使用多线程技术，只需要监听epoll事件，系统自动通告read和write事件，再通过回调函数read数据，从而达到异步接收数据的目的，避免创建新线程来阻塞监听UDP数据，降低系统的性能。
[0021]本专利技术采用UDP通信可以提高通信效率，避免数据延时，ms（毫秒）之能完成信号的传输，从而使得人眼观测起来，串口数据的收发和LED的闪烁是同步进行的，从而达到同步的效果。
[0022]以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非是对本专利技术作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的
技术实现思路
加以变更或改型为等同变化的等
效实施例。但是凡是未脱离本专利技术技术方案内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本专利技术技术方案的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置，其特征在于，包括主控芯片NUC980和多个LED控制芯片74HC164PW，每个LED控制芯片通过8个GPIO与8个LED灯连接，主控芯片通过2个GPIO口与一个LED控制芯片对接，一个时钟引脚，一个数据引脚，所有LED控制芯片共用一个RST引脚。2.根据权利要求1所述的基于内存映射的串行输入并行输出LED控制装置，其特征在于，包括6个LED控制芯片74HC164PW，6个LED控制芯片共用一个RST引脚，从而通过13个GPIO口控制48个LED灯。3.一种基于权利要求1或2所述装置的基于内存映射的串行输入并行输出LED控制方法，其特征在于，通过运行于Linux应用层的多LED控制程序来控制多个LED灯工作：初始化时，通过mmap系统函数，映射GPIO的寄存器地址到应用程序空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福旭，李宏达，周素青，郑俊强，王伟生，周晓雪，李文杰，吴孝焕，肖家明，郑礼鋆，卢雪莲，黄燕婷，吴农文，赵泽洋，石远航，庄振聪，李弘哲，陈静怡，翁昕晨，刘涛，涂其文，陈宇，
申请(专利权)人：福建信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：