一种由微机到LED显示屏的图像信号传输的实现

2007年6月第22卷　第2期山东师范大学学报(自然科学版)Journal of Shandong N ormal University(Natural Science)Jun.2007V ol.22N o.2一种由微机到LED显示屏的图像信号传输的实现杨　勇1) 杨　峰2)(1)山东建筑大学热能学院,250101,济南;　2)山东师范大学信息科学与工程学院,250014,济南∥第一作者34岁,男,讲师)摘要　分析了在LE D显示屏中使用的BMP格式图像的结构,并对现有常用数据通讯的方式做出比较,从实际工程出发,同时选择了RS-232C和RS-485两种接口标准作为通讯方式,微机一侧采用VB编写通讯软件,LE D显示屏一侧采用89C51单片机接收图像信号并控制显示的图像显示.关键词　LE D显示屏;　BMP;　图像传输;　单片机;　VB中图分类号　TP391近年来,平板显示(FPD)技术不断进步,诸如LE D,LC D,PDP和O LE D等显示技术逐渐被大从所熟悉,其中LE D电子显示屏是集光电子技术、微电子技术、计算机技术、信息处理等技术于一体的大型显示屏系统.LE D显示屏可分为双基色、全彩色显示屏.可实现文字显示、表格显示、图片显示、动画播放、视频播放等功能.可应用于证券交易显示;体育场馆信息显示;道路交通信息显示;调度指挥中心信息显示等领域.LE D显示屏技术主要表现在两方面:一是前端显示器件部分,现今的技术已可实现全彩色显示;二是后端控制部分,多数情况下LE D显示屏显示内容的控制是由单片机与微机来实现的,即先由微机将显示屏显示的内容及控制方式传送至安装在LE D显示屏现场的单片机,再由单片机控制前端显示器件的工作状态.从LE D显示屏的使用功能来看,图片的显示占有较多份额,那么,从微机向单片准确、迅速的传送图片数据构成了后端控制的重要组成部分.下面就此问题进行一下探讨.1　常用图像文件格式分析常用图像文件格式可以分为两大类,一类是位图,另一类是矢量图[1].位图是由不同亮度和颜色的像素所组成,适合表现大量的图像细节,可以很好的反映明暗的变化、复杂的场景和颜色,它的特点是能表现逼真的图像效果,但是文件比较大,并且缩放时清晰度会降低并出现锯齿.位图有种类繁多的文件格式,常见的有J PEG、PCX、BMP、PS D、PIC、GIF和TIFF等.矢量图则使用直线和曲线来描述图形,这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等,它们都是通过数学公式计算获得的,所以矢量图形文件一般较小.矢量图形的优点是无论放大、缩小或旋转等都不会失真;缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果,而且显示矢量图也需要花费一些时间.矢量图形主要用于插图、文字和可以自由缩放的徽标等图形.一般常见的文件格式有DXF、W MF、E MF、AI等.从上述比较中不难看出:矢量图像文件虽然较小,并且在制作过程中具有优越的可编辑性,但是,对于LE D显示屏来说,图像只是需要忠于原貌的显示,并不是一个平面设计过程,不需要非常好的可修改性.另外,LE D显示屏的输出是一个点阵,如果使用矢量图像,就还需要一个矢量图像转换为点阵图像过程,使问题更加复杂化.因此,在LE D显示屏上使用位图可使问题简单化.对于每一块LE D显示屏,其尺寸是固定值.也就是说图像的输出点阵是一确定值,这就要求图像经过编辑后需满足显示屏输出点阵的要求.综合比较后,由于BMP文件具有良好的通用性,易用性,可以很好的满足用户在展示图像上的需求,虽然它有文件较大的缺点,但以现有软、硬件技术是可以弥补的,因此,LE D显示屏的图像显示优先考虑BMP文件.2　BMP文件的传输2.1　BMP图像文件格式　BMP一般由4部分组成,如表1所示.表1　位图文件组成结构位图文件的组成结构名称符号位图文件头(bitmap-file header)BIT M APFI LEHE ADER bm fh位图信息头(bitmap-in formation header)BIT M APINFOHE ADER bm ih彩色表(color table)RG BQUAD aC olors[]图象数据陈列字节BY TE aBitmapBits[]收稿日期:2006-08-18位图文件头包含有关于文件类型、文件大小、存放位置等信息;位图信息头包含有位图文件的大小、压缩类型和颜色格式;彩色表包含的元素与位图所具有的颜色数相同,象素的颜色用RG BQUAD 结构来定义;紧跟在彩色表之后的是图象数据字节阵列.图象的每一扫描行由表示图象象素的连续的字节组成,每一行的字节数取决于图象的颜色数目和用象素表示的图象宽度,扫描行是由底向上存储的.2.2　通讯软件 在普通微机上最常用的通讯方式有串口、并口和US B 通讯方式,其中串口通讯方式是应用的较早,技术上非常成熟可靠的一种方式.因此,LE D 显示屏的微机向单片机的数据传送方式可根据现场情况选择RS232或者RS485串口通讯.鉴于VB 的强大的功能及易学易用的特点,可用来编写通讯软件.BMP 图像文件是按照特定的格式存储信息的,即包括上述四部分内容,因此,若想对BMP 文件进行图像数据的传输,首先要取得其结构,在VB 语言中可通过Win32API 调用G etObject 函数来实现[2],声明方式为:Private Declare Function G etObject Lib “gdi32”Alias “G etObjectA ”-(ByVal hObject As Long ,ByVal nC ount As Long ,lpObject As Any )As Long其中,hObject :图形对象的句柄;nC ount :要取回的字节数;lpObject :用于接收对象数据的结构.其次,将指定位图的位复制到一个缓冲区,可通过Win32API 调用G etBitmapBits 函数来实现,声明方式为:Private Declare Function G etBitmapBits Lib “gdi32”(ByVal hBitmap As Long ,-ByVal dwC ount As Long ,lpBits As Any )As Long其中,hBitmap :位图的句柄;dwC ount :复制到缓冲区的字节数;lpBits :缓冲区指针最后,将读取缓冲区数据,通过串口送出,由单片机接收并存储.VB 中的MSC omm32控件专门负责串口通讯,只需设置合适的波特率即可[3].整个程序的主要功能可由以下语句来完成:Picture.Picture =LoadPicture (路径)’取得一幅BMP 图hBitmap =Picture1.Picture ,Handle ′获得位图的句柄res =G etObject (hBitmap ,Len (bm p ),bm p )′取得BIT M AP 的结构totbyte =bm p.bm WidthBytes 3bm p.bmHeight ′总共要多少BY TE 来存图Redim byteAry (totbyte -1)′将Picturel 中的图信息存在到ByteAryres =G etBitmapBits (hBitmap ,totbyte ,byteAry (0))MSC omm1.Output =byteAry ′将数组byteAry 数据由串口发出3　通讯方式的选择微机与外部设备之间的通信方式,根据其传输距离的不同,传输信息可靠性要求的不同,传输数据波特率的不同,可以选择不同的传输方式.3.1　RS -232C 接口　EI A RS -232C 是异步串行通信应用最广的标准总线.为提高串行通信的抗干扰性和传输距离,RS -232C 将逻辑电平提高到±12V ,使其传输速率达到20K B/s 和传输距离30米.所以,RS -232是一种简单的和通用的(微机都具备)接口方式.3.2　RS -485接口　RS -485标准提供了一种总线式单向平衡传输线路传送数据的方式.传输率最大为10M B/s ,传输距离可达300米,在较低传输率时,传输距离可达1200米.并且可以作到一个发送端通过总线可以接512个接收端,实现一对多的通信方式,其驱动方式如图1所示.图13.3　US B 接口　US B 是一种较新的串行通信标准,为通用串行总线[4].其特点为(1)有4根引线,即信号的收、发端、5V 电源和地.由于提供优质服务5V 电源,所以微机可以通过US B 接口与外设相连并给外设供电而不需外设自己供电,方便使用.(2)波特率高.(3)传输距离短.基于上述分析,我们在硬件电路实现时,同时选择了RS -232C 和RS -485两种接口标准.由于普通微机带有RS -232C 接口,当只有一个LE D 显示屏需要图像信号传输并且传输距离在几十米时,我们可以方便地使用RS -232C 接口进行数据传82山东师范大学学报(自然科学版) 第22卷输.当有多个LE D 显示屏同时需要图像信号传输并且传输距离在几百米时,我们可以选择RS -485接口,所以我们在微机端增加一个RS -232C 到RS -485的电平转换电路即可.不选择US B 接口的原因主要是因为其传输距离太短,一般在几米之内,不能满足要求.4　LE D 显示屏端的数据接收及处理LE D 显示屏的控制核心我们采用MCS -51系列的单片机89C51,其作用是负责接收并存储数据、显示扫描和图像的显示及显示方法等.LE D 显示屏的硬件是由单片机、数据存贮器、串行通信电路、LE D 显示及驱动电路等组成.89C51共有5个中断源,我们使用了两个,一是设置串行口为中断方式,由中断服务程序完成数据接收并存贮到Flash 存贮器中;二是用定时/计数器中断来完成显示扫描工作,我们在SRAM 存贮器中设置一段区域为显存[5],由中断服务程序完成,不断地将显存内的数据送向显示,而主程序主要完成由于Flash 存贮器到显存的数据传输,由于数据传输的先后顺序、快慢的不同,可以作出左移、上移、闪烁、立即、覆盖等效果的出现方式,以及作出出现时间和停留时间长短的选择.单片机内的程序是由4K byte 的汇编程序完成的.5　结 语这种用从微机到显示屏传送BMP 图像信号的方式在实际工程中得到检验,软硬件环境均易满足使用要求,通用性良好,易于操作使用方便,信号的传输稳定;并且具有一定的可拓展空间,用户使用的图像及其显示方式或者显示屏数量变化时,均可做出调整,满足需求.6　参考文献[1]　侯　阳.微机图形文件格式集粹[M].北京:学苑出版社,1993[2]　刘炳文,李凤华.Visual Basic6.0W in32API 程序设计[M].北京:清华大学出版社,2001.330～336[3]　范逸之,陈立元.利用Visual Basic 实现串并行通讯技术[M].北京:清华大学出版社,2001.79～88[4]　石东海.单片机数据通信技术从入门到精通[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.104～105[5]　杨　峰,张　黎,王立克,等.二值图像中基于连通集的滤波算法[J ].山东师范大学学报(自然科学版),2006,21(2):26～29REALIZATION OF GRAPH SIGNAL TRANSMISSION FROMMICROCOMPUTER TO L ED SCREENY ang Y ong 1) Y ang Feng 2)(1)School of Thermal Energy Engineering ,Shandong Jianzhu University ,250101,Jinan ,China ;　2)School of In formation Science and Engineering ,Shandong N ormal University ,250014,Jinan ,China )Abstract The structure of BMP graph used in LE D screen is analyzed ,and a series of m odes of data communication is com pared.In fact ,RS -232C and RS -485communication m odes are used at the same time.VB is used as programming language to write communication s oftware.SC M is used to receive data and to control showing of LE D screen.K ey w ords LE D screen ;　BMP ;　graph signal transmission ;　SC M ;　VB 92第2期杨　勇,等:一种由微机到LE D 显示屏的图像信号传输的实现。