CN105022600A - 计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备及同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，包括：N个节点同步器、N个FIFO存储器和N台节点上位机，N个节点同步器之间通过CAN总线连接，每个节点同步器与每台节点上位机通过RS-232接口连接，每个节点同步器接收节点上位机输出的图形信号，并将图形信号转化成图形数据流，根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器，根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及水平和垂直同步信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出后输出至显示设备。本发明还公开了一种计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法。本发明的技术方案使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂。

Description

计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备及同步方法

技术领域

本发明涉及计算机图形处理领域，更具体地，涉及一种计算机集群拼接系统中的图形同步设备及同步方法。 

背景技术

近年来，在虚拟现实、工程设计、地理空间信息可视化等领域，有越来越多的系统使用多显示器或多投影机显示超高分辨率、超大面积的图形。这类系统往往需要很高的数据处理能力以及对图形的处理能力，计算机集群系统可以提供这类系统所需要的高性能，将超高分辨率图形生成的任务分布在多台计算机上来完成。集群系统还具有可扩展性和模块化的特点，具有很高的灵活性和较高的性价比。在这些系统中，需要解决的一个关键问题是，如果将超高分辨率图形生成的任务按照屏幕区域分配给集群系统中的多台计算计来完成，如何使产生于多台计算机的多个图形输出信号在构成单一的超高分辨率图形时做到平滑无缝，而不会因各显示卡的输出帧率和同步信号相位的不同而产生画面撕裂等问题，此外，有些系统还要求输出的计算机图形信号与一个电视图像信号同步，这也是普通计算机显示系统不能实现的。 

现有的系统中的图形同步设备，同步卡分为主同步卡和从同步卡，卡与卡之间通过串联中继的方式传输参考同步信号以及控制脉冲信号，如果其中的一个卡出现了故障需要更换，或者中继失败，会影响到整个系统的同步输出，并且，控制脉冲信号与参考同步信号在传输过程中抗干扰性差，容易造成同步卡锁相失败或误动作，因此可靠性不强，另外，同步卡与上位机之间是通过PCIe总线连接，而PCIe接口一般设计在机箱内部，因此无法应用在需要将同步设备安装在计算机机箱外部的场合。并且，PCIe接口设备需要使用自行开发的驱动程序，提高了研发成本，而PCIe设备驱动程序的复杂性还容易造成系统工作的不稳定。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备及同步方法，能够解决现有技术中存在的抗干扰性差、可靠性不强、研发成本高的问题。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一方面，提供了一种计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，包括：N个节点同步器、N个FIFO存储器和N台节点上位机，N个节点同步器之间通过CAN总线连接，每个节点同步器与每台节点上位机通过RS-232接口连接，其中，每个节点同步器，用于接收节点上位机输出的图形信号，并将图形信号转化成图形数据流，根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及水平和垂直同步信号，将图形数据 流从FIFO存储器中读出，并将图形数据流转化成图形信号输出至显示设备；每台节点上位机，通过RS-232接口响应节点同步器的暂停播出命令和播出命令，并执行暂停播出命令和播出命令。 

优选地，FIFO存储器预设一个接收暂停阈值、接收继续阈值、发送暂停阈值、发送继续阈值和发送开始阈值。 

优选地，根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器，包括：当FIFO存储器中的图形数据量达到接收暂停阈值时，节点同步器向节点上位机发送暂停播出命令，并禁止向FIFO存储器写入新的图形数据，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量达到接收继续阈值时，节点同步器向节点上位机发送播出命令，并允许向FIFO存储器写入新的图形数据。 

优选地，根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及输出同步信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出包括：当集群中的某个FIFO存储器中的图形数据量低于发送暂停阈值时，与该FIFO存储器对应的节点同步器读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，广播播出暂停命令到CAN总线，其他节点同步器在收到播出暂停命令后，重复输出前一图形帧，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐增加，当图形数据量达到发送继续阈值时，该节点同步器重新启动播出，并向CAN总线广播播出命令，其他节点同步器在收到播出命令后，继续开始播出。 

优选地，当节点同步器为控制节点同步器时，与之对应的节点上位机为控制节点上位机，控制节点同步器在收到控制节点上位机 开始命令后，当达到发送开始阈值时，还用于广播播出启动命令到CAN总线。 

优选地，时钟信号及水平和垂直同步信号是由节点同步器中的定时生成模块基于参考视频信号生成的。 

优选地，定时生成模块包括：视频同步分离单元和锁相环，其中：视频同步分离单元，从参考视频信号中分离出参考视频信号的水平定时信号和垂直定时信号；锁相环，用于生成频率及相位与水平定时信号和垂直定时信号相锁定的符合输出图形格式的像素时钟信号及水平和垂直同步信号。 

另一方面，提供了一种计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，包括：N个节点同步器分别接收与之对应的节点上位机输出的图形信号，并将图形信号转化成图形数据流；其中，N个节点同步器之间通过CAN总线连接，每个节点同步器与每台节点上位机通过RS-232接口连接；每个节点同步器根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器；每台节点上位机，通过RS-232接口响应节点同步器的暂停播出命令和播出命令，并执行暂停播出命令和播出命令；根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及水平和垂直同步信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出；将读出的图形数据流转化成图形信号后输出至显示设备。 

优选地，FIFO存储器预设一个接收暂停阈值、接收继续阈值、发送暂停阈值、发送继续阈值和发送开始阈值。 

优选地，根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器，包括：当FIFO存储器中的图形数据量达到接收暂停阈值时，节点同步器向节点上位机发送暂停播出命令，并禁止向FIFO存储器写入新的图形数据，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量达到接收继续阈值时，节点同步器向节点上位机发送播出命令，并允许向FIFO存储器写入新的图形数据。 

优选地，根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及输出同步信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出包括：当集群中的某个FIFO存储器中的图形数据量低于发送暂停阈值时，与该FIFO存储器对应的节点同步器读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，广播播出暂停命令到CAN总线，其他节点同步器在收到播出暂停命令后，重复输出前一图形帧，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐增加，当图形数据量达到发送继续阈值时，该节点同步器重新启动播出，并向CAN总线广播播出命令，其他节点同步器在收到播出命令后，继续开始播出。 

优选地，在节点同步器向节点上位机发送暂停播出命令之后，该方法还包括：节点上位机响应暂停播出命令，暂停播出新的图形帧。 

优选地，在节点同步器向节点上位机发送播出命令之后，该方法还包括：节点上位机响应播出命令，播出下一图形帧。 

优选地，时钟信号及水平和垂直同步信号是由节点同步器中的定时生成模块基于参考视频信号生成的，包括：从参考视频信号中 分离出参考视频信号的水平定时信号和垂直定时信号；定时生成模块中的锁相环生成频率及相位与水平定时信号和垂直定时信号相锁定的符合输出图形格式的像素时钟信号及水平和垂直同步信号。 

优选地，当节点同步器为控制节点同步器时，与之对应的节点上位机为控制节点上位机，控制节点同步器在收到控制节点上位机开始命令后，当达到发送开始阈值时，广播播出启动命令到CAN总线。 

本发明的技术效果： 

1.本发明利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统； 

2.集群中的每台上位机安装一个图形同步卡，卡与卡之间通过CAN总线连接，布线方式为总线型，当其中的一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响到其他同步卡之间的通讯，并且抗干扰性强，通讯可靠； 

3.系统通过为每一个同步卡提供一路参考视频信号来传输参考定时信息，信号的抗干扰能力强，传输可靠，并且，星型的连接方式使得当一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响其他同步卡的工作； 

4.由于图形同步卡与上位机之间通过RS-232连接，替代了现有系统中卡与上位机之间通过PCIe连接的方式，RS-232接口成本低，并且使设备可以安装在上位机外面，安装方式更加灵活； 

5.由于本发明的技术方案使用了简单的RS-232接口，不需要写复杂的PCIe设备驱动程序，减少了研发时间，降低了研发成本，也提高了系统可靠性。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1示出了根据本发明实施例一的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备的结构示意图； 

图2示出了根据本发明实施例二的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备的结构示意图； 

图3示出了根据本发明实施例三的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备的结构示意图； 

图4示出了根据本发明实施例四的计算机集群拼接显示系统中的图形节点同步器设置在节点上位机内部的结构示意图； 

图5示出了根据本发明实施例五的计算机集群拼接显示系统中的图形节点同步器设置在节点上位机外部的结构示意图； 

图6示出了根据本发明实施例六的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法的流程图； 

图7示出了根据本发明实施例七的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法的具体处理流程图； 

图8示出了根据本发明实施例八的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法中节点上位机处理流程图。 

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 

实施例一 

图1示出了根据本发明实施例一的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备的结构示意图；如图1所示，包括：N个节点同步器10、N个FIFO存储器20和N台节点上位机30，N个节点同步器10之间通过CAN总线连接，每个节点同步器10与每台节点上位机30通过RS-232接口302连接，其中， 

每个节点同步器10，用于接收节点上位机20输出的图形信号，并将图形信号转化成图形数据流，根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器20，并根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号 及水平和垂直同步信号，将图形数据流从FIFO存储器20中读出，并将图形数据流转化成图形信号输出至显示设备。 

其中，接收到的图形信号可以为VGA等模拟信号，也可以为DVI、HDMI等数字信号； 

其中，FIFO存储器20预设一个接收暂停阈值、接收继续阈值、发送暂停阈值、发送继续阈值和发送开始阈值； 

每台节点上位机30，通过RS-232接口302响应节点同步器10的暂停播出命令和播出命令，并执行暂停播出命令和播出命令，RS-232接口302设置在节点上位机30内部。 

具体操作为： 

当FIFO存储器20中的图形数据量达到接收暂停阈值时，节点同步器10向节点上位机30发送暂停播出命令，并禁止向FIFO存储器20写入新的图形数据，此后，FIFO存储器20中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量达到接收继续阈值时，节点同步器20向节点上位机30发送播出命令，并允许向FIFO存储器20写入新的图形数据； 

当集群中的某个FIFO存储器20中的图形数据量低于发送暂停阈值时，与该FIFO存储器20对应的节点同步器10读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，广播播出暂停命令到CAN总线，其他节点同步器10在收到播出暂停命令后，重复输出前一图形帧，此后，FIFO存储器20中 的图形数据量逐渐增加，当图形数据量达到发送继续阈值时，该节点同步器10重新启动播出，并向CAN总线广播播出命令，其他节点同步器10在收到播出命令后，继续开始播出。 

本发明的实施例中，利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统；集群中的每台上位机安装一个图形同步卡，卡与卡之间通过CAN总线连接，布线方式为总线型，当其中的一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响到其他同步卡之间的通讯，并且抗干扰性强，通讯可靠；系统通过为每一个同步卡提供一路参考视频信号来传输参考定时信息，信号的抗干扰能力强，传输可靠，并且，星型的连接方式使得当一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响其他同步卡的工作；由于图形同步卡与上位机之间通过RS-232连接，替代了现有系统中卡与上位机之间通过PCIe连接的方式，RS-232接口成本低，并且使设备可以安装在上位机外面，安装方式更加灵活；由于本发明的技术方案使用了简单的RS-232接口，不需要写复杂的PCIe设备驱动程序，减少了研发时间，降低了研发成本，也提高了系统可靠性。 

实施例二 

图2示出了根据本发明实施例二的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备的结构示意图，如图2所示，当节点同步器10为控制节点同步器时，与之对应的节点上位机30为控制节点上位机，其 余的N-1个节点同步器10为显示节点同步器，与之对应的节点上位机10为显示节点上位机，显示节点同步器通过CAN总线与控制节点同步器相互通讯，控制节点同步器10在收到控制节点上位机30开始命令后，当达到发送开始阈值时，还用于广播播出启动命令到CAN总线。 

其中，节点同步器10上设置有CAN总线收发模块102，用于接收CAN总线发来的命令或者发送命令到CAN总线。 

在整个集群拼接显示系统中，还可以设置数个备用节点同步器，当系统中某个节点同步器出现故障时，可以启用备用节点同步器，更好的保证了系统的可靠性。 

实施例三 

图3示出了根据本发明实施例三的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备的结构示意图，如图3所示，系统中的时钟信号及水平和垂直同步信号是由节点同步器10中的定时生成模块104基于参考视频信号生成的，其中，定时生成模块104包括：视频同步分离单元1042和锁相环1044，其中： 

视频同步分离单元1042，用于从参考视频信号中分离出参考视频信号的水平定时信号和垂直定时信号；； 

锁相环1044，用于生成频率及相位与水平定时信号和垂直定时信号相锁定的符合输出图形格式的像素时钟信号及水平和垂直同步信号。 

参考视频信号是由外部的模拟黑场发生器产生，然后输入到视频同步分离单元1042。 

实施例四 

图4示出了根据本发明实施例四的计算机集群拼接显示系统中的图形节点同步器设置在节点上位机内部的结构示意图；如图4所示，节点同步器10设置在节点上位机30的内部，此时，节点上位机30中的RS-232接口302设置在主板上，节点同步器10还设置有RS-232收发模块106，与RS-232接口302连接，节点同步器10通过RS-232收发模块106与节点上位机30进行通讯。 

如果节点同步器10空间不够设置各个接口及模块，还可以分为扩展卡和主卡。 

实施例五 

图5示出了根据本发明实施例五的计算机集群拼接显示系统中的图形节点同步器设置在节点上位机外部的结构示意图；如图5所示，节点同步器10设置在节点上位机30的外部，在节点上位机30的主机上设置有RS-232接口302，RS-232收发模块106与RS-232接口302连接。 

实施例六 

图6示出了根据本发明实施例六的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法的流程图；如图6所示，该方法，包括： 

步骤S601，N个节点同步器分别接收与之对应的节点上位机输出的图形信号，并将图形信号转化成图形数据流； 

其中，N个节点同步器之间通过CAN总线连接，通过CAN总线收发模块进行通讯；每个节点同步器与每台节点上位机通过RS-232接口连接，通过RS-232收发模块与节点同步器进行通讯； 

其中，接收到的图形信号可以为：DVI、HDMI等格式，为串行数字信号；数字图形数据流为并行数据流； 

步骤S602，每个节点同步器根据同步接收逻辑将图形数据流写入FIFO存储器； 

其中，FIFO存储器预设一个接收暂停阈值、接收继续阈值、发送暂停阈值、发送继续阈值和发送开始阈值； 

步骤S603，每台节点上位机，通过RS-232接口响应节点同步器的暂停播出命令和播出命令，并执行暂停播出命令和播出命令； 

具体的，当FIFO存储器中的图形数据量达到接收暂停阈值时，节点同步器向节点上位机发送暂停播出命令，并禁止向FIFO存储器写入新的图形数据，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当图形数据量达到接收继续阈值时，节点同步器向节点上位机发送播出命令，并允许向FIFO存储器写入新的图形数据； 

在节点同步器向节点上位机发送暂停播出命令之后，该方法还包括：节点上位机响应暂停播出命令，暂停播出新的图形帧； 

在节点同步器向节点上位机发送播出命令之后，该方法还包括：节点上位机响应播出命令，播出下一图形帧； 

步骤S604，根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及水平和垂直同步信号，将图形数据流从FIFO存储器中读出； 

其中，时钟信号及水平和垂直同步信号是由节点同步器中的定时生成模块基于参考视频信号生成的，包括：从参考视频信号中分离出参考视频信号的水平定时信号和垂直定时信号；定时生成模块中的锁相环生成频率及相位与水平定时信号和垂直定时信号相锁定的符合输出图形格式的像素时钟信号及水平和垂直同步信号； 

具体的，当集群中的某个FIFO存储器中的图形数据量低于发送暂停阈值时，与该FIFO存储器对应的节点同步器读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，广播播出暂停命令到CAN总线，其他节点同步器在收到播出暂停命令后，重复输出前一图形帧，此后，FIFO存储器中的图形数据量逐渐增加，当图形数据量达到发送继续阈值时，该节点同步器重新启动播出，并向CAN总线广播播出命令，其他节点同步器在收到播出命令后，继续开始播出。 

当节点同步器为控制节点同步器时，与之对应的节点上位机为控制节点上位机，其余的N-1个节点同步器为显示节点同步器，与之对应的节点上位机为显示节点上位机，显示节点同步器通过CAN总线与控制节点同步器相互通讯，控制节点同步器在收到控制节点 上位机开始命令后，当达到发送开始阈值时，广播播出启动命令到CAN总线。 

步骤S605，将读出的图形数据流转化成图形信号后输出至显示设备。 

本发明的实施例利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，使输出到显示系统的各图形信号的帧率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统；集群中的每台上位机安装一个图形同步卡，卡与卡之间通过CAN总线连接，布线方式为总线型，当其中的一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响到其他同步卡之间的通讯，并且抗干扰性强，通讯可靠；系统通过为每一个同步卡提供一路参考视频信号来传输参考定时信息，信号的抗干扰能力强，传输可靠，并且，星型的连接方式使得当一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响其他同步卡的工作；由于图形同步卡与上位机之间通过RS-232连接，替代了现有系统中卡与上位机之间通过PCIe连接的方式，RS-232接口成本低，并且使设备可以安装在上位机外面，安装方式更加灵活；由于本发明的技术方案使用了简单的RS-232接口，不需要写复杂的PCIe设备驱动程序，减少了研发时间，降低了研发成本，也提高了系统可靠性。 

实施例7 

图7示出了根据本发明实施例七的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法的具体处理流程图；如图7所示，系统中同步处理步骤如下： 

系统启动步骤如下： 

步骤S701，系统初始化； 

步骤S702，同步器时钟锁定？若是，执行步骤S703，若否，返回步骤S701； 

步骤S703，通知节点上位机节点同步器准备好； 

步骤S704，收到节点上位机开始命令？若否，返回步骤S703，若是，执行步骤S705和步骤S706； 

在系统启动后，FIFO存储器的写入逻辑执行奇数步骤，FIFO存储器的读出逻辑执行偶数步骤；当系统启动后，FIFO存储器写入逻辑的执行步骤即 

步骤S705，接收图形帧数据； 

步骤S707，接收到节点上位机结束命令？若是，结束，若否，执行步骤S709； 

步骤S709，FIFO存储器达到接收暂停阈值？若是，执行步骤S811，若否，返回步骤S705； 

步骤S711，停止接收； 

步骤S713，通知节点上位机暂停输出图形信号； 

步骤S715，达到接收继续阈值？若否，返回步骤S713，若是，返回步骤S705。 

当系统启动后，FIFO存储器读出逻辑的执行步骤即 

步骤S706，是否控制节点？若是，执行步骤S708，若否，执行步骤S712； 

步骤S708，达到发送开始阈值？若是，执行步骤S710，若否，返回步骤S706； 

步骤S710，广播播出启动命令； 

步骤S712，收到播出启动命令？若是，执行步骤S714，若否，执行步骤S706； 

步骤S714，输出图形帧数据； 

步骤S716，接收到节点上位机结束命令？若是，结束，若否，执行步骤S718； 

步骤S718，FIFO存储器达到发送暂停阈值？若是，执行步骤S720，若否，执行步骤S728； 

步骤S720，广播播出暂停命令； 

步骤S722，重复输出前一图形帧； 

步骤S724，达到发送继续阈值？若是，执行步骤S726，若否，返回步骤S722； 

步骤S726，广播播出命令，返回步骤S714； 

步骤S728，接收到播出暂停命令？若是，执行步骤S730，若否，返回步骤S714； 

步骤S730，重复输出前一图形帧； 

步骤S732，接收到播出命令？若否，返回步骤S730，若是，返回步骤S714。 

实施例八 

图8示出了根据本发明实施例八的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法中节点上位机处理流程图；如图8所示， 

节点上位机处理步骤如下： 

步骤S801，程序启动； 

步骤S802，节点同步器准备好？若否，返回步骤S801，若是，执行步骤S803； 

步骤S803，是否控制节点？若是，执行步骤S804，若否执行步骤S805； 

步骤S804，所有显示节点准备好？若是，执行步骤S806，若否返回步骤S803； 

步骤S805，收到启动命令？若是，执行步骤S807，若否，返回步骤S803； 

步骤S806，广播启动命令； 

步骤S807，播出第一帧图形帧； 

步骤S808，播出下一图形帧； 

步骤S809，收到用户停止命令？若否，执行步骤S810，若是，程序结束； 

步骤S810，收到同步器暂停命令？若是，执行步骤S811，若否，执行步骤S808； 

步骤S811，暂停播出； 

步骤S812，收到同步器播出命令？若是，返回步骤S808，若否，返回步骤S811。 

本发明的上述实施例利用计算机集群共同生成由多个图形拼接形成的单一超高分辨率图形，使输出到显示系统的各图形信号的帧 率和同步信号相位精确一致，系统整体输出画面平滑无撕裂，图形质量优于基于软件帧率同步的系统；集群中的每台上位机安装一个图形同步卡，卡与卡之间通过CAN总线连接，布线方式为总线型，当其中的一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响到其他同步卡之间的通讯，并且抗干扰性强，通讯可靠；系统通过为每一个同步卡提供一路参考视频信号来传输参考定时信息，信号的抗干扰能力强，传输可靠，并且，星型的连接方式使得当一个同步卡出现故障时，可以独立进行更换，不会影响其他同步卡的工作；由于图形同步卡与上位机之间通过RS-232连接，替代了现有系统中卡与上位机之间通过PCIe连接的方式，RS-232接口成本低，并且使设备可以安装在上位机外面，安装方式更加灵活；由于本发明的技术方案使用了简单的RS-232接口，不需要写复杂的PCIe设备驱动程序，减少了研发时间，降低了研发成本，也提高了系统可靠性。 

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (15)

1.一种计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，其特征在于，包括：N个节点同步器、N个FIFO存储器和N台节点上位机，所述N个节点同步器之间通过CAN总线连接，每个所述节点同步器与每台节点上位机通过RS-232接口连接，其中，

每个所述节点同步器，用于接收所述节点上位机输出的图形信号，并将所述图形信号转化成图形数据流，根据同步接收逻辑将所述图形数据流写入所述FIFO存储器，并根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及水平和垂直同步信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出，并将所述图形数据流转化成图形信号输出至显示设备；

每台所述节点上位机，通过所述RS-232接口响应所述节点同步器的暂停播出命令和播出命令，并执行所述暂停播出命令和所述播出命令。

2.根据权利要求1所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，其特征在于，所述FIFO存储器预设一个接收暂停阈值、接收继续阈值、发送暂停阈值、发送继续阈值和发送开始阈值。

3.根据权利要求2所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，其特征在于，所述根据同步接收逻辑将所述图形数据流写入所述FIFO存储器，包括：

当所述FIFO存储器中的图形数据量达到所述接收暂停阈值时，所述节点同步器向所述节点上位机发送所述暂停播出命令，并禁止向所述FIFO存储器写入新的图形数据，此后，所述FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当所述图形数据量达到所述接收继续阈值时，所述节点同步器向所述节点上位机发送所述播出命令，并允许向所述FIFO存储器写入新的图形数据。

4.根据权利要求2所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，其特征在于，所述根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及输出同步信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出包括：

当集群中的某个所述FIFO存储器中的图形数据量低于所述发送暂停阈值时，与该FIFO存储器对应的所述节点同步器读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，广播播出暂停命令到所述CAN总线，其他所述节点同步器在收到所述播出暂停命令后，重复输出前一图形帧，此后，所述FIFO存储器中的图形数据量逐渐增加，当所述图形数据量达到所述发送继续阈值时，该节点同步器重新启动播出，并向所述CAN总线广播播出命令，其他所述节点同步器在收到所述播出命令后，继续开始播出。

5.根据权利要求2所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，其特征在于，当所述节点同步器为控制节点同步器时，与之对应的节点上位机为控制节点上位机，所述控制节点同步器在收到所述控制节点上位机开始命令后，当达到所述发送开始阈值时，还用于广播播出启动命令到所述CAN总线。

6.根据权利要求1所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，其特征在于，所述时钟信号及水平和垂直同步信号是由所述节点同步器中的定时生成模块基于参考视频信号生成的。

7.根据权利要求6所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步设备，其特征在于，所述定时生成模块包括：视频同步分离单元和锁相环，其中：

所述视频同步分离单元，用于从所述参考视频信号中分离出所述参考视频信号的水平定时信号和垂直定时信号；

所述锁相环，用于生成频率及相位与所述水平定时信号和垂直定时信号相锁定的符合输出图形格式的像素时钟信号及水平和垂直同步信号。

8.一种计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，包括：

N个节点同步器分别接收与之对应的节点上位机输出的图形信号，并将所述图形信号转化成图形数据流；

其中，所述N个节点同步器之间通过CAN总线连接，每个所述节点同步器与每台节点上位机通过RS-232接口连接；

每个所述节点同步器根据同步接收逻辑将所述图形数据流写入FIFO存储器；

每台所述节点上位机，通过所述RS-232接口响应所述节点同步器的暂停播出命令和播出命令，并执行所述暂停播出命令和所述播出命令；

根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及水平和垂直同步信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出；

将读出的所述图形数据流转化成图形信号后输出至显示设备。

9.根据权利要求8所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，所述FIFO存储器预设一个接收暂停阈值、接收继续阈值、发送暂停阈值、发送继续阈值和发送开始阈值。

10.根据权利要求9所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，所述根据同步接收逻辑将所述图形数据流写入所述FIFO存储器，包括：

当所述FIFO存储器中的图形数据量达到所述接收暂停阈值时，所述节点同步器向所述节点上位机发送所述暂停播出命令，并禁止向所述FIFO存储器写入新的图形数据，此后，所述FIFO存储器中的图形数据量逐渐减少，当所述图形数据量达到所述接收继续阈值时，所述节点同步器向所述节点上位机发送所述播出命令，并允许向所述FIFO存储器写入新的图形数据。

11.根据权利要求9所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，根据同步输出逻辑，基于系统的时钟信号及输出同步信号，将所述图形数据流从所述FIFO存储器中读出包括：

当集群中的某个所述FIFO存储器中的图形数据量低于所述发送暂停阈值时，与该FIFO存储器对应的所述节点同步器读出当前帧的全部图形数据后，重新将读指针置于该帧的开始处，重复播出该帧，同时，广播播出暂停命令到所述CAN总线，其他所述节点同步器在收到所述播出暂停命令后，重复输出前一图形帧，此后，所述FIFO存储器中的图形数据量逐渐增加，当所述图形数据量达到发送继续阈值时，该节点同步器重新启动播出，并向所述CAN总线广播播出命令，其他所述节点同步器在收到所述播出命令后，继续开始播出。

12.根据权利要求9所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，在所述节点同步器向所述节点上位机发送所述暂停播出命令之后，该方法还包括：

所述节点上位机响应所述暂停播出命令，暂停播出新的图形帧。

13.根据权利要求9所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，在所述节点同步器向所述节点上位机发送所述播出命令之后，该方法还包括：

所述节点上位机响应所述播出命令，播出下一图形帧。

14.根据权利要求8所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，所述时钟信号及水平和垂直同步信号是由节点同步器中的定时生成模块基于参考视频信号生成的，包括：

从所述参考视频信号中分离出所述参考视频信号的水平定时信号和垂直定时信号；

所述定时生成模块中的锁相环生成频率及相位与所述水平定时信号和垂直定时信号相锁定的符合输出图形格式的像素时钟信号及水平和垂直同步信号。

15.根据权利要求9所述的计算机集群拼接显示系统中的图形同步方法，其特征在于，当所述节点同步器为控制节点同步器时，与之对应的节点上位机为控制节点上位机，所述控制节点同步器在收到所述控制节点上位机开始命令后，当达到所述发送开始阈值时，广播播出启动命令到所述CAN总线。