音頻線控制多臺顯示器應用

陳梅金

摘 要：多臺顯示器的組合和拼接使用，已經越來越流行應用于教育、展廳、金融顯示場所和大屏幕組合。但是在對這些所有組合起來的顯示器，需要做到調整顯示屏幕一致，則需要對顯示設計一種適用的調整控制方式。文章通過對音頻線控制多臺顯示器畫面的調整設置研究，更好更快地控制每一臺顯示器，經濟高效。

關鍵詞：RS232；音頻線；接口；調整命令

1 顯示器發展概述

顯示器簡單的理解和作用就是用來對信號源（PC等信號）的顯示，但隨著社會的發展，以及人們對顯示品質追求也是越來越高。例如屏幕不夠大了、只有控制自己手上的一臺顯示不能滿足到對其他顯示器也需要控制的目的了等等。所以很多設計團隊就開始設計多臺無邊框的顯示器進行拼接組合設計，通過不同的通信方式對所有連接起來的顯示器進行統一控制的設計。在不同場合不同需求對顯示器的應用的多樣化，本文提出用一種通過簡單的音頻線對每一臺連接的顯示器進行通信或說發送命令控制的設計，從而達到控制所有顯示器機臺的方法，我們采用軟件和硬件相組合進行調整控制，以便達到經濟高效控制適用的設計調整目的。本設計可以靈活應用于兩臺或多臺顯示器在教學、展廳，以及大屏幕等領域。

2 系統簡介

2.1 系統組成

系統由顯示器和音頻線連接組成。顯示器是由電源板、主板、按鍵板，以及顯示面板構成。電源板提供5 V和12 V的電源給我們控制核心板—主板，主板上控制運行的核心IC是Scaler IC，我們用的是當前市面比較流程的Mstar的圖像處理器，還有它周邊的Flash IC，EEPROM IC和RS232模塊。軟件代碼加載燒錄在Flash IC中，相關用戶存儲數據存放在EEPROM中，通過Scaler IC運行調用控制[1-2]。

當然需要實現多臺控制，少不了的是通信控制，本設計是通過RS232串口通信方式對多臺顯示器進行通信調整控制的。整個組合起來的系統結構如圖1所示。

2.2 RS232通信

RS232基本特性是它的傳輸波特率可以根據需要及電路特性自行定義，一定保證通信雙方的波特率一致；它可以實現全雙工通信（TXD的發送線、RXD的接收線和信號地線組合便可實現全雙工異步串行通信）[3]。

RS232通信是計算機上一種較通用的控制通信協議。傳輸波特率可以根據需要及電路特性自行定義，但應該保證通信雙方的波特率一致，它可以實現全雙工通信。準備好通信的發送線TXD、接收線RXD、信號地線便可實現全雙工異步串行通信。發送線TxD和接收線RxD上：用-3～-15 V來表示邏輯1，用+3 V～+15 V來表示邏輯0。與晶體管邏輯電路（Transistor-Transistor Logic，TTL）和互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，CMOS）高低電平表示的邏輯狀態的規定不同，為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連接，必須在RS232與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換，電平轉換成邏輯數字關系如圖2所示。通過硬件線路和軟體方法實現多臺顯示器之間的通信和控制。

2.3 硬件介紹

硬件部分除了硬件電路相關的電源電路、IC電路和主板電路外，還有一個很重要的顯示器與顯示器之間的連接通信線路，本設計是采用音頻傳輸線作為連接通信線用的，它的線路通過硬件偵測和Scaler的RS232轉換模塊能夠滿足RS232通信命令的調整控制[4]。

我們采用的音頻傳輸線進行命令傳輸。在主板端我們設計兩個端口，并且用硬件方式偵測當前是屬于輸入接口，還是輸出接口，這樣設計是為了保證通信效率和品質更加直接有效。在設計中將音頻線的線路分別對應到我們控制Pin腳上，然后將實物音頻線對顯示器進行連接，從第一臺顯示器（Master）輸出接口到第二臺從機（Slave）的輸入接口，再用第二根音頻線從第二臺顯示器的輸出接口連接到下一臺的連接方式組成多臺連接控制。

2.4 軟件介紹

有了硬件線路后我們就可以對它進行軟件控制設計了，本文主要介紹顯示器間的音頻線通信部分。但是要通過顯示器控制音頻線的命令傳輸，我們必需在軟件的應用層上設計一個用戶可操作的界面，這個用戶可操作的界面就是用戶調整菜單，我們通常也稱其為屏上顯示（Over Screen Display，OSD）。所以我們軟件部分一定也會有菜單的設計，菜單中包含有用戶可能用到的對顯示器調整控制的所需項目。

軟件通信的中間層和底層的驅動設置簡介如下。首先，需要對串口通信進行初始化設置，包含硬件驅動設置、波特率設置、串口通信方式的設置。其次，軟件通過OSD菜單修改操作值的同時輸出命令到Slave端，Slave端Monitor收到相應命令后給對應Scaler處理相應命令操作。這樣軟件上就可以實現兩臺顯示器間的調整控制。多臺調整控制就是將顯示器都連接起來，按如上調整方式自動類推到下一臺的臺連接控制，即當硬件都連接好之后，一臺接一臺實現命令自動發送到下一臺的調整處理。這部分的軟件流程如圖3所示。最后對調整值進行存儲。

2.5 通信命令建立

一個自主開發能力的公司或企業，一般情況都會規范好用于生產或調試用的專屬工廠命令，所以自有的一套命令規范對一個產品前期的開發工作尤為重要。工廠命令格式一般會參考相關VESA的VCP Feature命令然后添加自身規定的命令首部、尾部和Checksum算法。本文設計方法中的命令在整個Monitor系統菜單中都有應用到命令控制，需要調整項目會涉及較多，所以我們需要對每個調整項目進行命令格式的定義，命令分為Command Header，Command Message和 Command Checksum。

Command Header，指命令的首部，包含命令地址Byte，命令長度Byte，命令讀寫Byte。命令長度會隨著命令信息的長度變化而變化，命令讀寫Byte則根據實際是寫命令還是讀命令進行給定，其他規定好后用固定的命令格式Byte表示。它將引導命令的發送。

Command Message，指命令主要傳輸的調整數據，可以根據需要設計1個或多個Byte，這樣可以基本滿足對應各功能調試或不同數據傳輸的需求。

Command Checksum，指命令的校驗位，一般都放在整條命令的最后，用1個Byte來表示。它將確保命令的傳輸的正確性。

3 系統數據傳輸實現

這些軟件硬件都準備好了之后，我們就可以對顯示器機器進行單臺和多臺組合測試，看其調整設定是否符合預期效果。單臺的測試方法是將音頻線的一端接輸出端口，音頻線的另一端用示波器測試，確認輸出命令是否是正確的波形。準確無誤后就可以接第二臺，用同樣方法確認。如果都沒有問題，我們就可以進行多臺連接確認OSD操作值是否正確，這樣不僅可以測試出軟體的設計是否有缺陷，也可以測試出硬件線路設計是否合理。命令測試我們可以從節能即睡眠模式開始，例如當前顯示器是處于睡眠節能狀態，就可以在第一臺主機按開機鍵進行開機，同時第一臺的顯示器會向從機發送開機指令，由于我們用音頻線連接了多臺的顯示器，所以第二臺從機也會用相同的方式發送指令給第三臺進行控制，從而實現對所有機臺的相關開機或調整操作的控制。

Master Monitor通過調整用戶菜單OSD，由軟件發送出指令，通過硬件音頻電路傳輸到下一臺Monitor。第二臺接收到命令后，軟件做出相應命令的動作處理，達到了相應OSD設置調整所有連接的顯示器，從而實現Monitor一臺接一臺的數據控制。例如，調整顯示器OSD的亮度（Brightness），則操作第一臺的OSD菜單的Brightness項進行調整，效果圖如圖4所示。

4 結語

音頻線控制多臺顯示器的實現方式簡單快捷、經濟實用、在市場應用空間較大，適合教育、展廳、金融屏幕顯示和大屏幕組合等場所使用。相比于原來單臺調整設置的做法，這種新方法可以使得控制統一，控制方便，值得借鑒及推廣使用。

[參考文獻]

[1]楊欣，萊·諾克斯，王玉鳳，等.電子設計從零開始[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]韓旭光. C語言程序設計項目教程[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[3]俞斯樂，侯正信，馮啟明，等.電視原理[M].北京：國防工業出版社，2000.

[4]左瑞娟，武永華.基于RS232接口的液晶電視控制系統[J].有線電視技術，2008（2）：85-87.