CN107870756B - 一种同步控制多台图形信号发生器的方法及系统 - Google Patents

一种同步控制多台图形信号发生器的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同步控制多台图形信号发生器的方法，将至少2台均包括一可收发同步广播包的可编程逻辑器件进行组网，并指定其中一台图形信号发生器为同步机，其余图形信号发生器作为被同步机；同步机通过以太网交换机定时发送网络同步广播包给局域网内所有的被同步机，被同步机接收到同步广播包后实现图形信号发生器操作同步。本发明还公开了一种实现同步控制多台图形信号发生器的方法的系统。从而实现同步发生器同步操作的目的，无需PC同步，降低了生产成本；提高了同步的精度，可确保永久同步；解决了网络故障及网络延时切图不同步问题；解决了同步机故障后无法同步的问题。

Description

一种同步控制多台图形信号发生器的方法及系统
技术领域
本发明涉及显示模组生产老化测试领域，具体地指一种同步控制多台图形信号发生器的方法及系统。
背景技术
TFT-LCD、OLED等新型平面显示模组是平面显示器的主体组成部分，其制造工艺复杂，需要近百道工序，因此在制造过程中难免会出现各种缺陷。为保证流入到市场上的平面显示器的显示质量及工作稳定性，在产线上通常需要对平面显示模组行老化测试。目前，模组厂商在对平面显示模组行老化测试时，为了便于对平面显示模组进行批量测试及对批量测试结果的识别为了方便测试及判断，要求老化炉中所有的图形信号发生器的操作保持同步，如同时开关电、切图等操作。这些图形信号发生器以一抽一抽的方式放置在老化炉中，类似抽屉，一抽内可以放多台图形信号发生器，所有的图形信号发生器均通过网口连接到交换机实现组网，方便PC进行控制。
为了实现同步，传统的方式有以下两种。
1、通过PC同步。这种方式是通过PC来控制所有的图形信号发生器同步操作。缺点是需要配置一台PC，实时性较低，而且PC不能关机或死机，否则无法同步，也无法在规定的时间内完成老化并在老化时间到期后关机，存在安全隐患，可靠性较差，性能较低。
2、图形信号发生器本地同步。可以设置所有的图形信号发生器以相同的时间间隔进行操作。缺点是每台图形信号发生器的本地时钟基准不同，长时间的误差累积之后，无法保证所有的图形信号发生器在长时间运行后的操作一致。
发明内容
本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种同步精度高、成本低且可确保永久同步的同步控制多台图形信号发生器的方法及系统。
为了实现上述目的，本发明设计了一种同步控制多台图形信号发生器的方法，其特殊之处在于：
将至少2台图形信号发生器通过交换机进行组网，并为每台图形信号发生器设置固定但不同的IP地址；其中，该至少2台图形信号发生器均包括一可收发同步广播包的可编程逻辑器件；
指定其中一台图形信号发生器作为同步机，其余图形信号发生器作为被同步机；
通过该同步机定时向局域网内所有的被同步机发送同步广播包，每个所述被同步机根据该同步广播包进行图像切换操作。
进一步地，所述同步广播包的协议包括：包头、当前切图序号、已运行时间、运行总时间、同步广播包发送间隔和包尾。
进一步地，同步机故障超时，超时间隔达到设定值的被同步机将作为同步机。
进一步地，同步机故障超时的具体操作为：被同步机超时时间超过n个设定的基本超时时间间隔的设定倍数后，则与同步机IP地址最接近的被同步机作为同步机，其中n为被同步机与同步机的IP地址之差。
进一步地，同步操作超时，被同步机按照预先设置的中断时间间隔自行进行切图操作。
进一步地，所述同步广播包具有最高的发送优先级。
本发明还提供了一种实现如上所述的同步控制多台图形信号发生器的方法的系统，其特殊之处在于：
包括至少2台图形信号发生器，以及用于对该至少2台图形信号发生器进行组网通讯的交换机，该至少2台图形信号发生器均设置有固定但不同的IP地址，该至少2台图形信号发生器均包括一可收发同步广播包的可编程逻辑器件；该至少2台图形信号发生器中一台被指定为同步机，其余为被同步机，所述同步机定时向局域网内所有被同步机发送网络同步广播包，每个所述被同步机根据该同步广播包进行图像切换操作。
进一步地，所述可编程逻辑器件上设置有同步包生成器、同步包检测器、定时器、中断选择器和CPU；
同步包生成器用于接收定时器中断脉冲信号，并将同步广播包发送到以太网交换机；
同步包检测器用于接收到同步广播包后触发中断选择器产生中断信号；
中断选择器将产生的中断信号发送给CPU，触发CPU中断，从而控制CPU操作同步；
定时器用于发送定时脉冲给同步包生成器和中断选择器。
更进一步地，所述可编程逻辑器件上设置有MAC层、网络协议栈，用于图形信号发生器与以太网之间的通讯。
更进一步地，所述可编程逻辑器件上还设置有以太网收发仲裁器，所述以太网收发仲裁器分别与网络协议栈、同步包生成器、同步包检测器和CPU通讯，用于确定网络包发送的优先级及接收包的过滤，且所述以太网收发仲裁器对同步包生成器具有最高的发送优先级。
本发明的优点在于：本发明基于可编程逻辑器件定时发送网络同步广播包，通过交换机转发给局域网内所有的被同步图形信号发生器，实现炉内所有图形信号发生器操作同步。该方法解决了不同图形信号发生器本地时钟基准不同、同步机死机、网络故障等无法同步的缺陷，成本低，安全可靠。
附图说明
图1 为本发明同步控制多台图形信号发生器的方法的系统框图。
图中：MAC层：媒体访问控制子层协议；TCP/IP协议栈：网络协议栈；Eth PacketTx&Rx Arbiter：以太网包收发仲裁器；Sync Packet Generator：同步包生成器；SyncPacket Detetctor：同步包检测器；Timer：定时器；IRQ Mux：中断选择器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
本发明所设计的将至少2台图形信号发生器通过交换机进行组网，并为每台图形信号发生器设置固定但不同的IP地址；其中，该至少2台图形信号发生器均包括一可收发同步广播包的可编程逻辑器件；
指定其中一台图形信号发生器作为同步机，其余图形信号发生器作为被同步机；
通过该同步机定时向局域网内所有的被同步机发送同步广播包，每个所述被同步机根据该同步广播包进行图像切换操作。
其中，同步广播包的协议包括：包头、当前切图序号、已运行时间、运行总时间、同步广播包发送间隔和包尾。当同步机故障超时时，超时间隔达到设定值的被同步机将作为同步机。同步机故障超时的具体操作为：被同步机超时时间超过n个设定的基本超时时间间隔的设定倍数后，则与同步机IP地址最接近的被同步机作为同步机，其中n为被同步机与同步机的IP地址之差。同步操作超时，被同步机按照预先设置的中断时间间隔自行进行切图操作。为了保证同步广播包的实时性，本方法中，同步广播包具有最高的发送优先级。
为方便后续操作，对图形信号发生器进行组网时，将图形信号发生器IP地址进行顺序编号。优选为，IP地址按逐个加1的顺序进行编号，且一般指定起始编号的IP地址为同步机。同步操作超时，被同步机按照预先设置的中断时间间隔自行进行切图操作。同步机故障超时，被同步机超时时间超过n个基本超时间间隔的设定倍数后，则与同步机IP地址最接近的被同步机作为同步机，其中n为被同步机与同步机的IP地址之差。
本发明中， 优选为，被同步机超时时间超过n个基本超时间隔的2倍之后，则与同步机IP地址最接近的被同步机作为同步机。
例如，若同步机的IP地址为192.168.1.10，同步包发送间隔为1S，当该同步机出现故障时，IP地址为192.168.1.11的从同步机在2S超时后未收到同步包，则它将成为新的同步机，以此类推。为了实现上述图形信号发生器同步的方法，
本发明还设计了一种同步控制多台图形信号发生器的，具体结构如下：
在模组老化炉中对图形信号发生器组网时，每个图形信号发生器的IP从一个固定的IP地址开始连续逐个加1的方式进行增加，IP地址可通过图形信号发生器的IP拨码开关设置。图形信号发生器同步方法的系统框图如图1所示，它利用图形信号发生器的FPGA作为同步机的处理器。
当图形信号发生器检测到本机的IP地址为组网的起始IP地址时，将自动作为同步机，而其他IP地址的图形信号发生器则作为被同步设备，在同步机的定时同步广播包控制下，实现整个局域网内图形信号发生器的同步。
本方案由MAC层、TCP/IP Protocol Stack网络协议栈、Eth Packet Tx&RxArbiter以太网包收发仲裁器、Sync Packet Generator同步包生成器、Sync PacketDetetctor同步包检测器、Timer定时器、IRQ Mux中断选择器和CPU处理器组成，所有这些模块均使用FPGA硬件逻辑实现。
1、MAC层、TCP/IP Protocol Stack网络协议栈
为了避免FPGA内嵌软处理器性能较低影响网络性能，同时方便FPGA逻辑收发网络数据包， TCP/IP网络协议栈使用FPGA硬件逻辑实现，具有高带宽、低延时的特点。本发明中FPGA内嵌的处理为NiosII及Microblaze，或者ARM。
2、Timer定时器
Timer定时器的主要作用按照CPU配置的间隔定时，定时周期到了之后，将产生一个定时中断脉冲信号irq1，分别送给Sync Packet Generator和IRQ Mux，同时启动新一轮的定时，它是图形信号发生器同步定时核心，它有三个作用。
1）图形信号发生器的同步机
当同步间隔到达之后，定时器产生定时中断，发送给Sync Packet Generator，触发Sync Packet Generator发送同步广播包给以太网交换机，以太网交换机再将同步广播包转发给局域网内的所有图形信号发生器，这些图形信号发生器接收到的同步广播包将进入Sync Packet Detector模块，若Sync Packet Detector模块检测到同步广播包，将产生定时中断脉冲信号irq2并送给IRQ Mux模块。
2）同步操作超时
在某些情况下发生网络超时或网络故障时，为了保证被同步的图形信号发生器正常同步操作，当被同步机计时超过同步间隔时，被同步机的Timer定时器将按同样触发中断脉冲irq1给IRQ Mux，IRQ Mux将根据策略输出irq中断信号给CPU，触发CPU进行操作，实现图形信号发生器同步的目的。如果同步超时之后收到了同步广播包，则被同步机的Timer会被清零，否则Timer出现同步机故障超时。
3）同步机故障超时
为了防止同步机死机或通信异常，提高系统可靠性，本同步系统具有同步机故障超时功能。超时的基本单位时间为每次发同步包的时间。如果被同步的图形信号发生器在同步操作超时后仍未收到同步广播包，则Timer会继续计时，一旦超时时间超过n个基本超时间隔后的2倍，，说明同步机制出现故障，则与同步机IP地址最接近的被同步机将重新作为同步机，从而提高可靠性。其中，n为被同步机与同步机的IP地址之差。本设计中被同步机超时间隔设置为本机超时间隔的2倍，也可根据需求自行设置被同步机的超时倍数。
例如，若同步机的IP地址为192.168.1.10，同步包发送间隔为1S，当该同步机出现故障时，IP地址为192.168.1.11的从同步机在2S超时后未收到同步包，则它将成为新的同步机，以此类推。
3、Sync Packet Generator同步包生成器
图形信号发生器同步机的Sync Packet Generator在Timer的定时驱动下发送同步广播包，经过Eth Packet Tx&Rx Arbiter仲裁后发送至TCP/IP Protocol Stack模块封装后经网口发送至以太网交换机，最后被从同步机接收并处理。
同步包生成器生成的同步广播包的协议如表1所示。
表1 同步广播包协议
包头 当前切图序号 已运行时间 运行总时间 发送间隔 包尾
1）包头
代表同步广播包有效内容的开始。
2）当前切图序号
在老化炉中，图形信号发生器最主要作用就是按照PC下发的测试文件配置点屏并循环切图。为了提高系统可靠性，防止网络通信异常，同步广播包中包含了当前的切图序号，这样即使网络超时或丢包，被同步的图形信号发生器也能在切图超时后实现正确的切图。
3）已运行的时间
图形信号发生器从开电开始所运行的时间，单位为S。当同步机出现故障无法继续同步时，新的同步机会以这个运行时间为基准，继续计时。
4）运行总时间
图形信号发生器需要运行的总时间，单位为S。图形信号发生器将已运行时间和运行总时间进行比较，若达到总运行时间，则图形信号发生器将关闭输出。
5）发送间隔
图形信号发生器发送同步包的间隔时间，单位为S。当同步机出现故障无法继续同步时，新的同步机会以这个发送间隔发送同步包。
6）包尾
代表同步广播包有效内容的结束。
4、Sync Packet Detector同步包检测器
被同步的图形信号发生器收到同步广播包后，Eth Packet Tx&Rx Arbiter将接收的同步包发给Sync Packet Detector，Sync Packet Detector按照表1所示的包协议解析包的内容，然后赋值给FPGA内部的寄存器，如果此时Timer没有出现接收超时，即网络故障或网络延时或无同步包，则Sync Packet Detector产生同步中断脉冲irq2给IRQ Mux。
5、IRQ Mux中断选择器
IRQ Mux主要用于将Timer及Sync Packet Detector产生的中断脉冲信号irq1和irq2发送给CPU，触发CPU中断，从而实现CPU的同步操作。
1）若本机为同步机
IRQ Mux直接将Timer产生的定时中断irq1给CPU。
2）若本机为被同步机
IRQ Mux 将Sync Packet Detector产生的同步中断irq2输出给CPU。当同步机Timer出现超时，被同步机的IRQ Mux将被同步机Timer的超时中断发送给CPU。
6、Eth Packet Tx&Rx Arbiter以太网包收发仲裁器
FPGA内部有多个以太网发送及接收源，Eth Packet Tx&Rx Arbiter用于确定网络包发送的优先级及接收包的过滤。
1）发送功能
CPU和Sync Packet Generator都可以发送以太网包，为了保证同步的实时性，Sync Packet Generator具有最高的发送优先级。
2）接收功能
Eth Packet Tx&Rx Arbiter可以根据网络协议包的内容进行过滤，然后将包发给正确的接收模块。如同步广播包只发送给Sync Packet Detector，而其它的包则发给CPU。
本发明的优点在于：
1、无需PC同步，降低了生产成本；
2、提高了同步的精度，可确保永久同步；
3、解决了网络故障及网络延时切图不同步问题；
4、解决了同步机故障后无法同步的问题。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种同步控制多台图形信号发生器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将至少2台图形信号发生器通过交换机进行组网，并为每台图形信号发生器设置固定但不同的IP地址；其中，该至少2台图形信号发生器均包括一可收发同步广播包的可编程逻辑器件；
指定其中一台图形信号发生器作为同步机，其余图形信号发生器作为被同步机；
通过该同步机定时向局域网内所有的被同步机发送同步广播包，每个所述被同步机根据该同步广播包进行图像切换操作。
2.根据权利要求1所述的同步控制多台图形信号发生器的方法，其特征在于：所述同步广播包的协议包括：包头、当前切图序号、已运行时间、运行总时间、同步广播包发送间隔和包尾。
3.根据权利要求1所述的同步控制多台图形信号发生器的方法，其特征在于：同步机故障超时，超时间隔达到设定值的被同步机将作为同步机。
4.根据权利要求1所述的同步控制多台图形信号发生器的方法，其特征在于：同步机故障超时的具体操作为：被同步机超时时间超过n个设定的基本超时时间间隔的设定倍数后，则与同步机IP地址最接近的被同步机作为同步机，其中n为被同步机与同步机的IP地址之差。
5.根据权利要求1所述的同步控制多台图形信号发生器的方法，其特征在于：同步操作超时，被同步机按照预先设置的中断时间间隔自行进行切图操作。
6.根据权利要求1所述的同步控制多台图形信号发生器的方法，其特征在于：所述同步广播包具有最高的发送优先级。
7.一种同步控制多台图形信号发生器的系统，其特征在于：
包括至少2台图形信号发生器，以及用于对该至少2台图形信号发生器进行组网通讯的交换机，该至少2台图形信号发生器均设置有固定但不同的IP地址，该至少2台图形信号发生器均包括一可收发同步广播包的可编程逻辑器件；该至少2台图形信号发生器中一台被指定为同步机，其余为被同步机，所述同步机定时向局域网内所有被同步机发送网络同步广播包，每个所述被同步机根据该同步广播包进行图像切换操作。
8.根据权利要求7所述的同步控制多台图形信号发生器的系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件上设置有同步包生成器、同步包检测器、定时器、中断选择器和CPU；
同步包生成器用于接收定时器中断脉冲信号，并将同步广播包发送到以太网交换机；
同步包检测器用于接收到同步广播包后触发中断选择器产生中断信号；
中断选择器将产生的中断信号发送给CPU，触发CPU中断，从而控制CPU操作同步；
定时器用于发送定时脉冲给同步包生成器和中断选择器。
9.根据权利要求8所述的同步控制多台图形信号发生器的系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件上设置有MAC层、网络协议栈，用于图形信号发生器与以太网之间的通讯。
10.根据权利要求9所述的同步控制多台图形信号发生器的系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件上还设置有以太网收发仲裁器，所述以太网收发仲裁器分别与网络协议栈、同步包生成器、同步包检测器和CPU通讯，用于确定网络包发送的优先级及接收包的过滤，且所述以太网收发仲裁器对同步包生成器具有最高的发送优先级。
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