CN102509534B - 一种基于网络的组合led显示实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络的组合LED显示实现方法和装置，其装置包括：一与电力线连接的前端模拟接口，用于接收和发送经过调制或解调的数据信息；一电力线网络的物理层和MAC层，用于电力线组网；一微处理器，用于处理接收和发送的数据；一LED驱动，用于给LED供电，所述LED驱动连接对应的LED模块，并在微处理器与MAC层之间设置有串行数据接口和嵌入式内存，用来进行数据传输和存储。本发明基于网络的组合LED显示实现方法和装置由于采用电力线进行针对LED控制信号的数据传输，实现了对LED组合显示的智能化控制，通过电力线通信网络，提供双向宽带通道，供传输LED显示信息和末端功能模块回传信息。

Description

一种基于网络的组合LED显示实现方法和装置

技术领域

本发明涉及一种通信和显示技术领域，特别涉及一种通过电力线通信网络实现的组合LED显示技术方法和装置。 

背景技术

现有技术中，LED凭借其发光效率、紧凑性、安全性和稳定性等的特点，越来越广泛应用于彩色视觉领域。根据LED色度光学特性，改变基色的原色比例而实现色温调节，可调制出颜色丰富、满足各种显示需求的光源。

LED是电流器件，通过调节LED的工作电流控制其基色亮度，实现色差的改变，因此显示的基本原理是基于数据改变LED的供电电流，电流的变化使得不同的基色亮度混合，使LED颜色不断变化。

PWM是目前LED控制的基本方法。其中的脉冲“宽度”，就是脉冲的高电平的时间。PWM信号调节LED亮度时，信号频率是不变的，改变的是脉冲的高电平的时间，即LED的导通时间。这种信号调节亮度相当于调节LED的平均电流，所以电流会变化，由此造成驱动LED颜色亮度变化。

目前比较完整的LED显示控制是LED大屏幕显示，显示区域是一个方块，不同的方块组合形成更大区域组合，显示整体效果，分割组合的原理基于物理连接，其结构单一，显示数据流为规则的单一主流多个支流的分流模式。

现有LED显示数据的传送方式有专用光纤、以太网和RS485网。这几种方式都要另外敷设线路，购置设备组成网络，这样就增加了成本，增加系统的复杂性，不能支持大规模应用。同时，专用光纤组网代价高，不灵活；以太网传输控制距离短；RS485速率低。而多样的世界和现实需求远不只是方块的分割和组合就能实现和满足。对于各种形状的分割组合和互动显示，例如LED艺术造型、山形、建筑物形、水面形、道路形、树形、远程异地组合、景观照明、大规模LED显示等等，现有规则方块的物理组合技术已经无能为力。又如，在要求显示屏幕的多数据源互动时，LED显示末端须同时采集信息回传，现有的技术也无法实现。现有技术中没有网络实现设置，LED电路之间没有通信，无法实现智能或规模化的智能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

为了解决LED联网问题，本发明提出了点、线、面以电力线通信网为纽带的LED显示分割组合模式，实现各种形状和用途的LED显示，并提出了组合模块实现的方法和装置。

更进一步的，为了采集显示末端得到的信息，本发明提出了双向数据模式和互动模式，实现LED显示和同时信息回传和实现互动，并提出一种低成本的双向数据通信实现方法和装置。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种基于网络的组合LED显示实现装置，其设置在LED模块与电力线之间，其中，包括：

一与电力线连接的前端模拟接口，用于接收和发送经过调制或解调的数据信息；

一电力线网络的物理层和MAC层，用于电力线组网；

一微处理器，用于处理接收和发送的数据；

一LED驱动，用于给LED供电，所述LED驱动连接对应的LED模块，并在微处理器与MAC层之间设置有串行数据接口和嵌入式内存，用来进行数据传输和存储。

所述的装置，其中，所述物理层为OFDM物理层，所述MAC层为OFDM MAC层。

所述的装置，其中，所述LED模块中的每一个发光点在电力线网络中具有一个物理地址。

所述的装置，其中，所述LED模块中的每一个发光点唯一列入一个点、线或面组合中，并伴随地址结构和特征的变化。

所述的装置，其中，逻辑组合的所述线或面的地址存储在上一层的网关内。

所述的装置，其中，所述LED模块的发光前端设置有感光器，所述感光器采用颜色校正算法和物理地址自动校正。

一种基于网络的组合LED显示实现方法，其包括以下步骤：

由电力线模拟前端的模拟接口接收和发送经过调制或解调的数据信息，调制的数据经过解调为纯数据，或对原始数据进行调制；

经电力线网络的物理层和MAC层进行电力线组网；

由微处理器进行处理接收和发送的数据；

由LED驱动模块驱动LED模块，或从LED模块采集回传的数据。

本发明所提供的一种基于网络的组合LED显示实现方法和装置，由于采用电力线进行针对LED控制信号的数据传输，实现了对LED组合显示的智能化控制，通过电力线通信网络，提供双向宽带通道，供传输LED显示信息和末端功能模块回传信息。

附图说明

图1为本发明基于电力线通信网络的组合LED显示实现方法和装置中智能LED网络拓扑架构示意。

图2为本发明方法和装置中基于LED显示点的自由逻辑组合示意图。

图3为本发明方法和装置的基于电力线通信的智能LED结构示意图。

图4为本发明方法和装置中基于电力线通信的智能LED显示/数据采集处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。

本发明基于网络的组合LED显示实现方法和装置，基于网络的智能处理，对LED的应用起到了促进作用。例如，实现景观LED照明将更加富有艺术性和人性化。具体的示例如把一条河流流域可看做一个流形显示屏，显示河流的污染程度；本地显示表明该点和面的污染，整体统计表明整个流域的污染和变化，而实时显示表明污染的颜色变化，人们可以从各个角度得到不同的直观提示和信息。又如，对人流密度的显示，可在紧急状态为吵杂环境下的人员疏散的提供方向和告警提示，以减少人员的伤亡。

人类发明的LED灯起初是点光源，由于LED有良好的色温特性，视觉的线和面是人们根据用途由点排列组成的。LED的点可以无限艺术化，可以有各种形状和颜色及变化，可以承载不同点的信息。LED线和面都建立在这些点上，可以承载更多更复杂大量的信息。人们的意图属于信息范畴，通过LED显示和信息的纽带结合，就具有了艺术性和感染力，本发明集中信息图像显示屏就是信息与LED平面组合的一个实例。

LED发光需要驱动电流，电源是不必可少的。现代通信技术的发展，使得电力线可以承载宽带信息，通过电力线通信网络，提供双向宽带通道，可供LED显示信息传输和末端功能模块回传信息。

本发明基于网络的组合LED显示实现方法和装置通过电力线组网的最大优点是，不需重新布线，高带宽，电源到哪里，网络就联通到哪里；其连接模式简单，物理安装模式决定其外观样式，信息驱动决定其发光模式，基于电力线网络的LED组网模式如图1所示，其组合方式如图2所示，显示点可以自由组合进行逻辑显示，通过点线面的不同组合实现不同显示表达：

本发明网络的优点就是可以大范围联通，而每一个网络单元有ID地址，可以跨越物理连接而建立任意的逻辑关系；在LED点线面组合体中，不论点、线还是面，最小的个体即为一个网络单元。本发明通过电力线通信网络，提供双向宽带通道，供传输LED显示信息和末端功能模块回传信息。

本发明所述网络单元的标识包括：

ID地址：视同为一个发光体单元在本地电力线网络中的唯一地址，地址可以根据规模和用途分层。

性质：表明是点、线、面。

通信方式：单向还是双向，如果单向，就阻塞反向信息通过。

LED发光体的总数：表明同样驱动模式电流需求数值。

存储能力：可以提供数据存储的能力。

颜色组合：由几个原色组成。对不同颜色的显色特性，处理方式可不同。

校正系数：用于颜色校正。是一个多维数值或矩阵。

时钟：显示同步用的时间基准。

子网关地址：物理子网关的地址。

本发明LED网络的操作包括：

直接显示：对LED模块的开关、调光、调色等操作和状态。

存储：存入数据。

重置：清除全部数据。

逻辑组合：改变地址模式。

本发明基于网络的组合LED显示实现方法和装置，对LED网络的逻辑组合控制规则为：

任何一个发光点在电力线网络中起初有一个物理地址。

一个发光点只能唯一列入一个点、线或面，伴随地址结构和特征的变化。例如，N个点组成为一个面，这个面物理上是一个面，逻辑上可视为一个点。好处是处理逻辑简化，组合灵活。如图2所示。

逻辑组合的线和面的地址存储在上一层的网关内。

在网络范围内根据需求进行任意的逻辑组合。

这个组合的重点在于显示效果和互动。

发光前端有感光器的可采用颜色校正算法和物理地址自动校正，这也是目前LED显示的难点，通过网络可以迎刃而解。因为双向网络连通到了最末一端，通过反馈控制直接植入自动校正的算法，而不是没有网络情况下的复杂处理方法。

为了简化LED联网应用的复杂度，降低成本，本发明方法实现时可以采用LED驱动与电力线网络处理芯片合二为一的办法，制成一个网络LED驱动芯片。该网络LED驱动芯片的架构如图3所示包括：一个电力线模拟前端的模拟接口，用于接收和发送经过调制或解调的数据信息；一个电力线网络的物理层和MAC层，即OFDM物理层和OFDM MAC层（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用技术），用于电力线组网；一个微处理器，用于处理接收和发送的数据；一个LED驱动，用于给LED供电；所述LED驱动连接对应的LED模块。在微处理器与OFDM MAC层之间设置有串行数据接口和嵌入式内存，用来进行数据传输和存储。

本发明智能LED数据处理流程，如图4所示，包括：电力线前端接收和发送调制的数据，用于LED驱动；调制的数据经过解调为纯数据；或对原始数据进行调制成待发送数据；由本地微处理器MPU进行数据处理；相应驱动LED，或从LED前端采集数据。

本发明基于网络的组合LED显示实现方法和装置，至少有以下优势：

1、增加LED应用的规模和模式，例如大规模的艺术LED景观照明，城市美化，道路美化，LED人文艺术造型等。

2、形成网络规模后，可以增加节能，例如路灯在深夜无人时启动省电，而需要时自动唤醒，节能同时增加了LED使用寿命。

3、智能化、人性化、艺术化照明，同时具有照明、节能、美化、信息显示、互动、医疗、远程控制等功能。例如家庭室内照明，组网后可由一个遥控器控制所有的灯，可以远程控制，产生很多的新的智能模式和视觉模式，提升生活品质。而非电力线通信方式，需要另外的数据总线，成本增加，处理复杂度增加，难于推广。

4、有助于LED生产制造的模块化、多样性和实用性，专注于点，组合成线、面，变化多样，资源可重复利用和共享。

5、节省数据传输通路带来的成本，以发光显示为主体的网络，可以附加各种增值用途。例如，照明同时兼顾景观，信息提示、告警等功能。

6、可以进行生物光源、互动光源的大规模应用。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于网络的组合LED显示实现装置，其设置在LED模块与电力线之间，其特征在于，包括：

一与电力线连接的前端模拟接口，用于接收和发送经过调制或解调的数据信息；

一电力线网络的物理层和MAC层，用于电力线组网；

一微处理器，用于处理接收和发送的数据；

一LED驱动，用于给LED供电，所述LED驱动连接对应的LED模块，并在微处理器与MAC层之间设置有串行数据接口和嵌入式内存，用来进行数据传输和存储；

所述物理层为OFDM物理层，所述MAC层为OFDM MAC层；

所述LED模块中的每一个发光点在电力线网络中具有一个物理地址；

所述LED模块中的每一个发光点唯一列入一个点、线或面组合中，并伴随地址结构和特征的变化；

所述LED模块的发光前端设置有感光器，所述感光器采用颜色校正算法和物理地址自动校正；

物理地址根据规模和用途分层。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，逻辑组合的所述线或面的地址存储在上一层的网关内。

3.一种基于网络的组合LED显示实现方法，其包括以下步骤：

由电力线模拟前端的模拟接口接收和发送经过调制或解调的数据信息，调制的数据经过解调为纯数据，或对原始数据进行调制；

经电力线网络的物理层和MAC层进行电力线组网；

由微处理器进行处理接收和发送的数据；

由LED驱动模块驱动LED模块，或从LED模块采集回传的数据；

所述物理层为OFDM物理层，所述MAC层为OFDM MAC层；

所述LED模块中的每一个发光点在电力线网络中具有一个物理地址；

所述LED模块中的每一个发光点唯一列入一个点、线或面组合中，并伴随地址结构和特征的变化；

所述LED模块的发光前端设置有感光器，所述感光器采用颜色校正算法和物理地址自动校正；

物理地址根据规模和用途分层。