如何设计与实现LED显示屏网络直连..doc

如何设计与实现LED显示屏网络直连 摘要：文章针对LED显示屏调试过程中对网络直连的需求，提出了一种网络直连的方法。该方法可自动匹配PC机与LED显示屏IP在同一网段，实现它们之间的网络直连通信，启动系统时自动保存PC机网络配置，退出系统时自动恢复PC机网络配置。通过这种方式使用户不用知道LED显示屏的IP地址，也不用修改PC机的IP，便可实现PC机与LED显示屏之间的网络通信，让用户方便、高效地调试LED显示屏，并为类似的应用提供了一种可借鉴的解决方案。 关键字：显示屏,服务器,PC,LED 引言 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。 1主要功能需求分析和模型构建 对于网络直连，硬件如图1所示，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。 但采用这种方式，如果事先不知道显示屏的IP地址，将很难进行通信。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：其一，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;其二，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;其三，DHCP为固定IP方式，在实际应用中显然不太好;其四，退出系统时，不能恢复PC机原有的网卡配置信息。 基于此，经过研究，本文提出一种新的网络直连方法，可以实现网络直连、自动获取IP地址以及实现PC机网卡配置信息保存和恢复等功能，克服当前实现方法的不足，提高可靠性、稳定性和时效性等各方面性能，其系统模型如图2所示，主要功能和工作流程如下： (1)启动系统时，检索、访问PC机的所有网卡，并保存其网卡配置信息，供退出系统时恢复;(2)启动网络直连进程;(3)广播IP地址请求数据包;(4)返回IP地址数据包;(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;(8)退出系统时，根据(1)保存的网卡配置信息，恢复PC机网卡的原始状态。 在以上流程中，(2)～(6)是核心过程，它模拟DHCP服务，实现PC机广播请求IP地址，获取PC机IP地址并设置，上传LED显示屏IP地址，完成网络直连通道的建立，是进行网络直连操作时必做的步骤;(1)和(8)是启动和退出系统时所做的保存PC机网卡配置信息和恢复网卡配置信息操作;(7)是在完成网络直连通道后进行的显示屏控制的一般操作。本文重点介绍前两者。 2关键功能的设计和实现 2.1保存PC机网卡配置信息 用来调试显示屏的PC机，一般是一机多用，在调试显示屏的同时，还用来办公、上网，其网卡IP地址可能是固定的或自动获取的。在做网络直连时，可能会改变其IP地址，为了不影响用户的工作，退出时需要自动恢复其IP地址。而要做到这一点，可在启动LED控制软件时，读取当前网卡配置信息，如IP地址、网卡名、MAC地址、网卡类型、是否是自动配置I