CN110955400A - 一种显示设备冗余备份方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示设备冗余备份方法，包括配置用于存储信号源显示数据的虚拟缓存接口的步骤；配置与虚拟缓存接口对应的多个具有显示功能的设备fb₁至fb_n的步骤；处理器将信号源显示数据进行分割，并分别于fb₁至fb_n上顺次输出的步骤；当fb_x出现故障时，处理器启动线程将虚拟缓存接口的当前信号源显示数据进行分割，并于设备fb₁至fb_x‑1和/或fb_x+1至fb_n上顺次输出的步骤，其通过配置虚拟缓存帧，并配置多个显示设备，将当前的显示数据进行分割并在多个显示设备上分别显示，当其中某个设备出现故障时，则将缓存帧的当前数据进行重新分割，并将分割后的数据再分别拷贝至余下的正常工作设备中显示，这样，就实现了一屏多用，从软件层面上实现显示设备的冗余备份。

Description

一种显示设备冗余备份方法

技术领域

本发明属于特种显示设备显示技术领域，具体地说，涉及一种显示设备冗余备份方法。

背景技术

特种显示设备由于其运行环境特殊，连续显示运行时间长，因此，现有技术对特种显示设备在运行过程中的可靠性要求也不断提升。为应对设备运行过程中的多种突发情况，应当提供多种相应的应急方法以保障设备的正常运行。

例如，一种常见的方式是采用冗余电源保证电源的正常工作。冗余电源即一种通过芯片控制相同的多个电源的负载均衡，当其中某个或者某部分电源出现故障时，切换正常工作的电源接管负载工作。显然，冗余电源仅能保障电源故障问题，而无法解决显示主板故障问题。

针对上述的可能的主板故障问题，往往只能通过更换显示设备的方式进行处理。然而，更换设备的方式无法应对在设备运行过程中突发的显示故障，且更换设备的过程操作繁琐、更新成本高，显然也失去了应对紧急故障的意义。另一方面，例如，在轨道交通列车上采用的显示设备受到列车空间的限制，无法在列车有限的空间下安装或者置放/备份多块显示设备以应对无法预见出现的故障情况。

有鉴于此，如何通过现有设备在不增加空间占用的前提下，实现设备冗余备份，成为了当下特种显示设备亟需解决的问题。应当对现有技术进行改进，以解决该技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种显示设备冗余备份方法，通过配置虚拟缓存帧，将信号源显示数据分割成多个部分，然后对应地设定多个显示设备，并将分割形成的多个数据部分顺次地在显示设备上显示，这样，当其中一个设备出现显示故障时，可以将信号源显示数据于余下的设备上正常显示，从而实现一屏多用，从软件层面上实现显示设备的冗余备份，简化了备份难度，同时降低了设备维护成本。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种显示设备冗余备份方法，所述冗余备份方法包括：配置用于存储信号源显示数据的虚拟缓存接口的步骤S1；配置与所述虚拟缓存接口对应的多个具有显示功能的设备fb₁至fb_n的步骤S2；处理器将所述信号源显示数据进行分割，并分别于fb₁至fb_n上顺次输出的步骤S3；当fb_x出现故障时，索引所述虚拟缓存接口对应的设备fb₁至fb_n，所述处理器启动线程将所述虚拟缓存接口的当前信号源显示数据进行分割，并于所述设备fb₁至fb_x-1和/或fb_x+1至fb_n上顺次输出的步骤S4。

优选地，所述步骤S1中，所述虚拟缓存接口配置成缓存帧，所述处理器为所述缓存帧配置分配内存和地址，其中，所述缓存帧按照预设的显示段，存储当前显示段的下一显示段的显示数据，所述显示数据为分辨率为a*b的像素图形。

进一步优选的，所述步骤S2中，所述处理器为所述设备fb₁至fb_n分配内存和地址，并为所述设备fb₁至fb_n分配与所述虚拟缓存接口连接的接口，其中，所述设备fb₁至fb_n为系统内创建的多个图形窗口和/或系统虚拟的显示接口。

又进一步优选地，所述步骤S3中，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-2、ab_n-1、ab_n}的n个像素图形，并顺次输出在对应的所述设备fb₁至fb_n上，其中，对于设备fb_x，其上显示的像素图形为ab_x。

再进一步优选地，所述信号源显示数据分割成的n个像素图形的分辨率相同或者不同

进一步优选地，所述步骤S4中，所述处理器启动线程将所述信号源显示数据分割，并顺次输出于所述设备fb₁至fb_x-1和/或fb_x+1至fb_n上，其中，当顺次输出在所述设备fb₁至fb_x-1上时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_x-3、ab_x-2、ab_x-1}的x-1个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_y，其上显示的像素图形为ab_y；当顺次输出在所述设备fb_x+1至fb_n上时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-x-2、ab_n-x-1、ab_n-x}的n-x个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_z，其上显示的像素图形为ab_z；当顺次输出在所述设备fb₁至fb_x-1和fb_x+1至fb_n上时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-3、ab_n-2、ab_n-1}的n-1个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_w，其上显示的像素图形为ab_w。

更进一步优选地，当所述设备为fb₁和fb₂时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂}的两个分辨率为(a/2)*b或a*(b/2)的2个像素图形，其中，所述设备fb₁显示信号源显示数据的左侧/上侧部分，所述设备fb₂显示信号源显示数据的右侧/下侧部分，则当所述设备fb₁出现故障时，所述处理器将所述信号源显示数据整体输出在所述设备fb₂上。

优选地，还包括用于将不同的视频数据转换成低电平差分信号输出的步骤。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、配置虚拟缓存帧，并配置与该缓存帧对应的多个显示设备，处理器分别为缓存帧和各个显示设备分配内存和地址，将缓存帧当前的显示数据进行分割，并在配置出的多个显示设备上分别显示，当其中某个设备出现故障时，则将缓存帧的当前数据进行重新分割，并将分割后的数据再分别拷贝至余下的正常工作设备中显示，这样，就实现了一屏多用，从软件层面上实现了显示设备的冗余备份；

2、设置配置程序，配置操作系统的相应的协议，从而将编写后的驱动作为系统图形窗口实现的模块编译，驱动中定义设备显示的高宽比、像素等数据，这样，当应对紧急状况时，只需要通过配置程序，即可以实现显示设备的快速切换复位显示；

3、通过视频数据转换芯片将视频数据转换成统一的低电平差分信号进行传输，以实现对不同信号源的不同数据进行整合，显著改善了显示设备信号传输的适用性，实现了对不同数据的支持。

附图说明

图1为流程图，示出了本发明的一个实施例中显示设备冗余备份方法的流程；

图2为示意图，示出了本发明的该实施例中显示设备冗余备份方法的过程；

图3为状态图，示出了本发明的实施例一中显示设备显示的当前帧的状态；

图4为状态图，示出了图3所示的显示设备中第一显示设备出现故障时，第二显示设备下一显示段的显示状态；

图5为状态图，示出了本发明的实施例二中显示设备显示的当前帧的状态；

图6为状态图，示出了图5所示的显示设备中第五显示设备出现故障时，余下显示设备的一种显示状态；

图7为状态图，示出了图5所示的显示设备中第五显示设备出现故障时，余下显示设备的另一种显示状态；

其中：10、帧缓存；20、显示设备；21、第一显示设备；22、第二显示设备；23、第三显示设备；24、第四显示设备；25、第五显示设备；26、第六显示设备。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的一种显显示设备冗余备份方法实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

需要说明的是，本发明实施例中所使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图1为流程图，示出了本发明的一个实施例中显示设备冗余备份方法的流程。如图1所示，在本发明的该实施例中所述的显示设备冗余备份方法包括如下步骤：

步骤S1、配置用于存储信号源显示数据的虚拟缓存接口；

步骤S2、配置与所述虚拟缓存接口对应的多个具有显示功能的设备fb₁至fb_n；

步骤S3、处理器将所述信号源显示数据进行分割，并分别于fb₁至fb_n上顺次输出；

步骤S4、当fb_x出现故障时，索引所述虚拟缓存接口对应的设备fb₁至fb_n，所述处理器启动线程将所述虚拟缓存接口的当前信号源显示数据进行分割，并于所述设备fb₁至fb_x-1和/或fb_x+1至fb_n上顺次输出。

具体地说，在该实施例中，显示设备采用linux系统，配置虚拟缓存接口的步骤是通过linux系统下的帧缓存(framebuffer)实现，即通过编写基于x协议的应用，从而通过该应用调用服务器(xserver)生成图形界面。帧缓存按照预设的显示间隔，存储下一显示间隔的显示数据，所述显示数据为分辨率为a*b的像素图形。

图2为示意图，示出了本发明的该实施例中显示设备冗余备份方法的过程。参看图2，定义帧缓存10(framebuffer)，并为帧缓存10提供内存和地址，并定义该帧缓存10下对应的N个帧缓存framebuffer1至framebufferN，定义framebuffer1至framebufferN对应的显示设备20(fb₁至fb_n)，配置显示设备20(fb₁至fb_n)的内存和地址，以及显示设备20在系统下对应的配置文件dev_fb₁至dev_fb_n。显示设备20可以是设备的多个物理接口对应的多个独立显示器，也可以是于单个显示器上创建的多个窗口，还可以是系统虚拟出的多个显示设备。将显示数据按照显示帧数分成多段，定义每一段为一个显示段，则显示设备20显示当前帧至下一个显示间隔起始帧之间的数据，而帧缓存存储下一个显示段的图像。例如，将显示数据分成多段，每段帧数间隔为320帧，则当前显示设备20显示0帧至319帧，帧缓存10存储320帧至639帧。

显示时，处理器将信号源显示数据进行分割，并分别于显示设备20(fb₁至fb_n)上顺次输出。显示数据存储的分辨率为a*b的像素图形，其中a为宽度比，b为高度比，则按照宽度或者高度，将像素图形分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-2、ab_n-1、ab_n}的n个像素图形，并在对应的显示设备20(fb₁至fb_n)上顺次输出，对于显示设备20中的fb_x，则其上显示的图形为ab_x。在该实施例中，为了便于分割和显示，是将像素图形分割成n个分辨率相同的图形，例如，将分辨率2560*1024的像素图形，按照宽度分割成10个分辨率相同的图形，则每个图形的分辨率为256*1024。然而，在实际显示中，出于不同的显示需要，例如放大显示，分组显示或者对比显示的需要，也可以将当前像素图形按照显示设备分辨率分割成相应的多个不同分辨率的图像予以显示。

当n个显示设备20中的某一个显示设备fb_x出现故障时，处理器索引虚拟缓存接口对应的所有显示设备20(fb₁至fb_n)，以及设备对应的配置文件dev_fb₁至dev_fb_n。然后，处理器启动线程将帧缓存存储的下一个显示段进行重新分割，并于余下的显示设备20上进行显示。

由于像素图像是顺次输出，则将图像分割后在余下的设备上显示的方式可以包括三种，即假设fb₁至fb_n中的第x个设备fbx出现故障，则可以在fb₁至fb_x-1的x-1个设备上显示，也可以在fb_x+1至fb_n的n-x个设备上显示，还可以在包含fb₁至fb_x-1和fb_x+1至fb_n的余下全部n-1个设备上显示。

当顺次输出在fb₁至fb_x-1上时，处理器将帧缓存存储的信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_x-3、ab_x-2、ab_x-1}的x-1个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_y，其上显示的像素图形为ab_y；当顺次输出在设备fb_x+1至fb_n上时，处理器将帧缓存存储的信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-x-2、ab_n-x-1、ab_n-x}的n-x个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_z，其上显示的像素图形为ab_z；当顺次输出在设备fb₁至fb_x-1和fb_x+1至fb_n上时，处理器将帧缓存存储的信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-3、ab_n-2、ab_n-1}的n-1个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_w，其上显示的像素图形为ab_w。

需要说明的是，显示过程中信号源显示数据对应的信号、数据格式、接口可能不同。例如数据可能包括LVDS信号和HDMI信号，则可以通过视频转换芯片将HDMI信号转换为LVDS信号后输出。例如，可以采用LT8668ex作为视频转换芯片实现信号转换功能。

实施例一

图3为状态图，示出了本发明的实施例一中显示设备显示的当前帧的状态。如图3所示，在本发明的该实施例中，于系统驱动层虚拟一个帧缓存framebuffer5，并提供该帧缓存的访问接口，通过该访问接口，使得系统应用层可以直接读取framebuffer5中的数据。

然后，通过虚拟配置模块配置与framebuffer5对应的fb设备，并为每一fb设备配置内存和地址。再定义两显示设备，分别为第一显示设备21和第二显示设备22。

参看图3，当前显示段显示的像素图形分辨率为2560*1024，显示内容为(1 2)。将预设显示间隔设定为320帧，则在当前的正常显示的状态下，将需要显示的内容分隔成第一部分和第二部分，在该实施例中，将0帧至319帧的显示内容中，第一部分为分辨率为1280*1024内容为1的像素图形，第二部分为分辨率为1280*1024内容为2的像素图形。实际中，是将第一部分和第二部分的内容分别拷贝至第一显示设备21和第二显示设备22对应的dev_fb1和dev_fb2配置文件中，并予以保存。

图4为状态图，示出了图3所示的显示设备中第一显示设备出现故障时，第二显示设备下一显示段的显示状态。如图4所示，当第一显示设备21出现故障时，则处理器将framebuffer5内存储的下一显示段，即320帧至639帧的数据显示至第二显示设备22上，即，将dev_fb1和dev_fb2的内容合并，并重新写入配置文件dev_fb2中。则参看图4，在第二显示设备22中，显示了分辨率1280*1024内容为(1 2)的像素图形。

实施例二

图5为状态图，示出了本发明的实施例二中显示设备显示的当前帧的状态。如图5所示，在该实施例中，于系统层虚拟帧缓存framebuffer5，并提供该帧缓存的访问接口，通过该访问接口，使得系统应用层可以直接读取帧缓存内的数据。

接着，通过虚拟配置模块配置与farmbuffer5对应的fb设备，包括fb₁至fb₄，定义为第三显示设备23、第四显示设备24、第五显示设备25以及第六显示设备26。

参看图5，在当前显示段中，显示的像素图形分辨率为2560*1024，显示内容为(1 23 4)。将预设显示间隔设定为320帧，则在当前的正常显示的状态下，将需要显示的内容分隔成第一部分、第二部分、第三部分以及第四部分，在该实施例中，将0帧至319帧的显示内容中，第一部分为分辨率640*1024内容为1的像素图形，第二部分为分辨率640*1024内容为2的像素图形，第三部分为分辨率640*1024内容为3的像素图形，第四部分为分辨率640*1024内容为4的像素图形。实际中，是将第一部分、第二部分、第三部分和第四部分的内容分别拷贝至第三显示设备23、第四显示设备24、第五显示设备25和第六显示设备26对应的dev_fb3、dev_fb4、dev_fb5和dev_fb6配置文件中，并予以保存。

假设在下一个显示段，第五显示设备25出现故障无法正常显示，图6为状态图，示出了图5所示的显示设备中第五显示设备出现故障时，余下显示设备的一种显示状态。图7为状态图，示出了图5所示的显示设备中第五显示设备出现故障时，余下显示设备的另一种显示状态。

如图6所示，当第五显示设备25出现故障时，则处理器将framebuffer5内存储的下一显示段，即320帧至639帧的数据显示至第三显示设备23和第四显示设备24上，即，将dev_fb3至dev_fb6的内容合并，并重新切割成内容分别为(1 2)和(3 4)的两个分辨率为640*1024的像素图形，并分别对应写入配置文件dev_fb3和dev_fb4中。则参看图6，在第三显示设备23中，显示了分辨率640*1024内容为(1 2)的像素图形，在第四显示设备24中，显示了分辨率640*1024内容为(3 4)的像素图形。

再参看图7，在另一种显示状态中，当第五显示设备25出现故障时，是将framebuffer5内存储的下一显示段的像素图形显示在第六显示设备上，即，将dev_fb3至dev_fb6的内容合并，并重新写入配置文件dev_fb6中。则参看图7，在第六显示设备26中，显示了分辨率640*1024内容为(1 2 3 4)的像素图形。

需要说明的是，在本发明的上述实施例中，当某个显示设备出现故障后，处理器对帧缓存内的数据进行重新分割时，可以在配置程序或者X应用中添加相应的模块，对分割后的像素图形的宽高比进行相应的调整和缩放，从而保证显示效果的完整和清楚，避免画面失真，或者显示内容残缺。

由于以上技术方案的采用，从而与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

1、配置虚拟缓存帧，并配置与该缓存帧对应的多个显示设备，处理器分别为缓存帧和各个显示设备分配内存和地址，将缓存帧当前的显示数据进行分割，并在配置出的多个显示设备上分别显示，当其中某个设备出现故障时，则将缓存帧的当前数据进行重新分割，并将分割后的数据再分别拷贝至余下的正常工作设备中显示，这样，就实现了一屏多用，从软件层面上实现了显示设备的冗余备份；

2、设置配置程序，配置操作系统的相应的协议，从而将编写后的驱动作为系统图形窗口实现的模块编译，驱动中定义设备显示的高宽比、像素等数据，这样，当应对紧急状况时，只需要通过配置程序，即可以实现显示设备的快速切换复位显示；

3、通过视频数据转换芯片将视频数据转换成统一的低电平差分信号进行传输，以实现对不同信号源的不同数据进行整合，显著改善了显示设备信号传输的适用性，实现了对不同数据的支持。

以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种显示设备冗余备份方法，其特征在于，所述冗余备份方法包括：

配置用于存储信号源显示数据的虚拟缓存接口的步骤S1；

配置与所述虚拟缓存接口对应的多个具有显示功能的设备fb₁至fb_n的步骤S2；

处理器将所述信号源显示数据进行分割，并分别于fb₁至fb_n上顺次输出的步骤S3；

当fb_x出现故障时，索引所述虚拟缓存接口对应的设备fb₁至fb_n，所述处理器启动线程将所述虚拟缓存接口的当前信号源显示数据进行分割，并于所述设备fb₁至fb_x-1和/或fb_x+1至fb_n中中的一个或者多个设备上顺次输出的步骤S4。

2.根据权利要求1所述的显示设备冗余备份方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述虚拟缓存接口配置成缓存帧，所述处理器为所述缓存帧配置分配内存和地址，其中，

所述缓存帧按照预设的显示段，存储当前显示段的下一显示段的显示数据，所述显示数据为分辨率为a*b的像素图形。

3.根据权利要求2所述的显示设备冗余备份方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述处理器为所述设备fb₁至fb_n分配内存和地址，并为所述设备fb₁至fb_n分配与所述虚拟缓存接口连接的接口，其中，

所述设备fb₁至fb_n为系统内创建的多个图形窗口和/或系统虚拟的显示接口。

4.根据权利要求2所述的显示设备冗余备份方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-2、ab_n-1、ab_n}的n个像素图形，并顺次输出在对应的所述设备fb₁至fb_n上，其中，

对于设备fb_x，其上显示的像素图形为ab_x。

5.根据权利要求4所述的显示设备冗余备份方法，其特征在于，所述信号源显示数据分割成的n个像素图形的分辨率相同或者不同。

6.根据权利要求2所述的显示设备冗余备份方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述处理器启动线程将所述信号源显示数据分割，并顺次输出于所述设备fb₁至fb_x-1和/或fb_x+1至fb_n上，其中，

当顺次输出在所述设备fb₁至fb_x-1上时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_x-3、ab_x-2、ab_x-1}的x-1个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_y，其上显示的像素图形为ab_y；

当顺次输出在所述设备fb_x+1至fb_n上时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-x-2、ab_n-x-1、ab_n-x}的n-x个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_z，其上显示的像素图形为ab_z；

当顺次输出在所述设备fb₁至fb_x-1和fb_x+1至fb_n上时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂、ab₃…ab_n-3、ab_n-2、ab_n-1}的n-1个分辨率相同的像素图形，对于设备fb_w，其上显示的像素图形为ab_w。

7.根据权利要求4所述的显示设备冗余备份方法，其特征在于，当所述设备为fb₁和fb₂时，所述处理器将所述信号源显示数据分割成{ab₁、ab₂}的两个分辨率为(a/2)*b或a*(b/2)的2个像素图形，其中，

所述设备fb₁显示信号源显示数据的左侧/上侧部分，所述设备fb₂显示信号源显示数据的右侧/下侧部分，则当所述设备fb₁出现故障时，所述处理器将所述信号源显示数据整体输出在所述设备fb₂上。

8.根据权利要求1-7任一项所述显示设备冗余备份方法，其特征在于，还包括用于将不同的视频数据转换成低电平差分信号输出的步骤。

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