AMOS-6000工控機多屏顯示的設計及應用

邱錫宏，秦玉利

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

目前，計算機聯鎖系統中鐵路車站站場圖形采用固定分辨率、固定圖元尺寸的顯示方式，當站場圖形超過一臺顯示器的顯示范圍時，需要使用多個顯示器分別顯示全部站場圖形的不同區域[1]。

鐵路的計算機聯鎖廠家多屏顯示主要有兩種方式：

（1）通過單臺機器中裝載多屏卡的方式；

（2）通過多臺機器進行多屏的顯示。

第1種方式涉及多屏卡顯卡與機器兼容性問題，第2種方式涉及到多臺機器顯示同步及同一鼠標跨屏操作等問題。本文選用第1種方式：采用單臺機器，通過主板集成顯示系統進行多屏顯示。該方法能較好地解決上述問題，更好地滿足使用和維護的需要[2]。

1 多屏顯示

根據站場圖形規模，可將站場圖形顯示于1個、2個或3個顯示屏，顯示模式支持Clone模式以及Split分屏模式[3]。

1.1 常用顯示模式

1.1.1 Clone模式

每個屏幕均顯示相同的內容，該模式簡稱為：AAA。適用于僅需要單屏顯示的站場圖形場景。

1.1.2 Split模式

站場圖形擴展顯示在多個屏幕上，每個屏幕顯示站場圖形的一部分，顯示模式簡稱為：ABC。適用于需要雙屏或三屏顯示的站場圖形場景（當為雙屏時，第3屏不顯示）。

顯示模式支持橫屏顯示與豎屏顯示，滿足站場圖形橫向擴展與縱向擴展的需求。

當該計算機為既有在用設備時，針對DOS系統，還需要滿足下述需求。

1.2 現場既有在用設備需求

（1）DOS系統下，在autoexec.bat啟動文件中增加多屏驅動軟件。該軟件具備加載多屏顯示或卸載多屏顯示的功能。

（2）應用軟件中，每個顯示屏的圖形坐標均從（0，0）開始。

（3）通過應用接口軟件，指定屏幕后進行圖形顯示[4]。

（4）單屏、雙屏、三屏顯示均采用支持C語言接口的SVGA256.BGI文件，文件版本為2.4，支持256色模式。

2 設計方法

（1）鐵路車站通常采用視頻圖像陣列（VGA）接口的顯示器，標準主板提供一個VGA接口，兩個高清視頻接口（HDMI），需要設計轉換電路，將HDMI轉換為VGA接口[5]。

（2）標準主板只支持一種顯示模式，對于提供三屏接口的主板，默認顯示模式為“AAA”模式，通過修改基本輸入輸出（BIOS），切換為“ABC顯示模式”。

（3）為確保監控的穩定性，主板設計上增加了屏幕長亮的功能。 也就是當屏幕出現故障的情況進行維修更換時，無需將系統關機或脫機，只要替換掉故障的屏幕即可立即恢復顯示,不會影響在線系統的顯示與運作,同時，可以解決現場部分黑屏問題[6]。

（4）單屏、雙屏、三屏顯示均采用SVGA256.BGI，文件版本為3.2。

（5）盡可能不修改既有應用軟件的代碼。

2.1 硬件設計

AMOS-6000中，將HDMI替換為VGA接口[7]。為了不影響主板的基本架構，保留HDMI顯示控制電路，并在HDMI顯示控制電路與替換后的VGA接口間增加顯示轉換電路，如圖1所示。

2.2 BIOS驅動修改

修改BIOS顯示驅動[8]中的雙屏模式（1 024×768×8 mode）和三屏模式（1 024×768×32 mode），部分代碼如下：

圖1 硬件設計圖

int 10 4f14 8003 xxxx；快速切換顯示屏幕[9]；

int 10：中斷服務向量；4f14：系統服務代碼；8003：變更顯示屏代碼。

int 10 4f14 8003 281

device bit define

ActCrt EQU 00001h；設定緩存器值，點亮VGA屏幕；

DuoView EQU 00080h；設定緩存器值，點亮兩個屏幕；

ActDP6 EQU 00200h；設定緩存器值，點亮內定HDMI2屏幕；

ActDP5 EQU 08000h；設定緩存器值，點亮內定HDMI1屏幕；

……

顯示結果如圖2所示。

圖2 增加BIOS驅動效果多屏顯示圖

2.3 BGI文件修改

由于第3屏顯示分辨率達到32 bit，但DOS系統只有8 bit，需增加1 024×768×32 Mode到基本圖像接口（BGI）文件，作相應適配修改。

當顏色為3時，寄存器AL賦值為3，映射的32 bpp(bit per point)值應該為{ 255，255，0 }。因此，寄存器BX應該存儲MapTable[9] 的地址。寄存器Bl部分將寫{ MapTable[9] ，MapTable[10] ，MapTable[11] ，AL+240 }內容，篩選地址以適應32 bpp輸出。因為32 bit的顏色支持數遠超過8 bit的256色, 如果直接將32 bit的顏色值轉到8 bit, 會造成很多顏色無法顯示。如圖3所示，左邊pixel是32 bit的值, 右邊Displayed colour是8 bit支持的顏色?？梢钥吹?，很多像素值在8 bit中是未被定義的。

圖3 8 bpp到32 bpp顏色映射圖

由此，創建一個8 bpp到32 bpp顏色映射表。代碼如下：

在8 bit顯示下, 透明度不被使用。所以，改用color+240寫最后一個字節（byte），用它來保存最后一個顏色，目的是改善顯示效能。原本8 bit，顯示只有1 byte, 轉換成32 bit，顯示4 bytes, 每一個顏色都必須增加4倍的處理時間。

顯示最后一個顏色的程序如下。如果比對之后，顏色值并沒有改變, 則可以略過這個顯示程序。

在DOS系統下，測試256色不同顏色在黑白底色下顯示效果，如圖4所示， 能夠滿足機器繪圖芯片32 bit處理的要求。

圖4 8 bpp到32 bpp顏色映射效果圖

3 現場應用

通過上述設計，滿足DS6系列計算機聯鎖系統操作表示機當前的各種應用,在DOS系統下的應用 軟件只需替換原有的BGI文件，同時，修改原多屏卡指定屏幕的應用接口函數。AMOS-6000工控機能較好地解決原有在用設備的備品備件問題,已經在既有京滬普速鐵路線車站廣泛使用。

4 結束語

AMOS-6000工控機的應用，能很好地解決計算機聯鎖系統中操作表示機的多屏顯示問題，兼容原有DOS系統的操作界面，支持Windows系統的最大分辨率為1 920×1 080×32，同時，多屏支持橫屏擴展和豎屏擴展，有利于現場的設備維護[10]。