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LED显示屏网络直连的设计与实现

时间:2021-08-25 来源:深圳晶元全彩科技设备有限公司 点击:

关键词:LED显示屏/网络直连
 
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。
 
主要功能需求分析和模型构建:
对于网络直连,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。
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:
1.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;
2.只能通过操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;
3.DHCP为固定IP方式,在实际应用中显然不太好;
4.退出系统时,不能恢复PC机原有的网卡配置信息;
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、开关屏等通信控制操作。
 
借鉴DHCP服务原理,构建网络直连通道。要实现PC机和LED显示屏网络直连通信,必须解决两个关键问题:
其一,让PC机和LED显示屏在同一个网段;
其二,知道LED显示屏的IP地址。
除此之外,还要解决多网卡、无线网卡对网络直连的干扰等现象。借鉴DHCP原理,主要解决思路如下:
在PC机端设计一个网络直连控制进程;
需要网络直连时,启动该进程,通过Windows相关网络API函数和注册表信息,确定与LED显示屏连接的非无线网卡,将其MAC地址放入构建请求IP地址的UDP数据包中,然后广播出去,同时启动内部UDP包捕获子进程;
LED显示屏收到请求IP地址的UDP包后,根据本身IP地址,构造一个PC机的IP地址,将其广播出去,为了不引起混乱,这里构建的是伪DHCP包,正常的Windows客户端收到该UDP包时,并不会自动改变其IP地址;
网络直连控制进程的UDP包捕获子进程接收到分配的IP地址的UDP包后,解包得到PC机的IP地址和LED显示屏的IP地址;
设置PC机网卡IP地址,上传LED显示屏的IP地址给控制软件,成功后,关闭网络直连控制进程,完成网络直连通道的建立。
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