CN111324321A - 显示控制卡、显示控制系统和交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种显示控制卡和采用该种显示控制卡显示控制系统及交通工具。所述显示控制卡包括：处理器，以及分别与所述处理器连接的存储器、可编程逻辑器件和以太网模块。所述可编程逻辑器件用于输出显示数据和显示控制信号。所述以太网模块包括：以太网交换芯片，与所述处理器连接、并且用于将属于所述显示控制卡的数据发送给所述处理器以及将不属于所述显示控制卡的数据转发出去；第一网口，与所述以太网交换芯片连接；以及第二网口，与所述以太网交换芯片连接。本发明实施例的显示控制系统成本较低且可靠性较高。

Description

显示控制卡、显示控制系统和交通工具

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示控制卡、一种显示控制系统以及一种交通工具。

背景技术

在一些多终端场合，为了便于统一管理，通常会使用交换机将这些终端级联起来，通过交换机可以将接入的信息重新生成，再通过内部处理转发到指定的端口，达到自动寻址和交换的作用，从而避免出现端口冲突的问题，防止传输冲突、提升网络吞吐量，这样使用PC上位机软件进行显示控制管理显得游刃有余。此外，由于双绞线(网络通信传输介质)的通讯距离只有100米，在一些终端间隔相对较远的场合，需要增加交换机进行级联中继，不仅可以增加带载终端数量，而且可以控制更远的终端。但是这样的连接多终端的方式具有以下缺点：1、网络接口可靠性不高，如果接口松弛或脱落，PC上位机软件将无法操作终端；2、网络延迟和成本较高，在一些场合级联多级交换机，不仅增加成本，而且在对终端进行控制和发送信号时会出现明显的网络延时。3、当交换机设备出现故障时，整个网络会陷入瘫痪。

发明内容

本发明的实施例提供一种成本较低且可靠性较高的显示控制卡、显示控制系统和交通工具。

一方面，提供了一种显示控制卡，包括：处理器，以及分别与所述处理器连接的存储器、可编程逻辑器件和以太网模块；其中，所述可编程逻辑器件用于输出显示数据和显示控制信号；所述以太网模块包括：以太网交换芯片，与所述处理器连接、并且用于将属于所述显示控制卡的数据发送给所述处理器以及将不属于所述显示控制卡的数据转发；第一网口，与所述以太网交换芯片连接；以及第二网口，与所述以太网交换芯片连接。

在本发明的一个实施例中，所述以太网模块还包括连接在所述以太网交换芯片和所述第一网口及所述第二网口之间的路径选择器，当所述显示控制卡正常工作时，所述路径选择器设置为使得所述第一网口、所述第二网口分别连通所述以太网交换芯片，当所述显示控制卡失效时，所述路径选择器设置为使得所述第一网口与所述第二网口连通。

在本发明的一个实施例中，所述路径选择器包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器的第一静触点与所述第二继电器的第一静触点连接，所述第一网口连接于所述第一继电器的动触点，所述第二网口连接于所述第二继电器的动触点，所述以太网交换芯片分别连接于所述第一继电器的第二静触点和所述第二继电器的第二静触点；当所述显示控制卡正常工作时，所述第一继电器将所述第一网口与所述以太网交换芯片连通，所述第二继电器将所述第二网口与所述以太网交换芯片连通；当所述显示控制卡失效时，所述第一继电器和所述第二继电器将所述第一网口与所述第二网口连通。

在本发明的一个实施例中，所述以太网模块还包括连接在所述以太网交换芯片与所述路径选择器之间的网络变压器。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制卡1还包括与所述可编程逻辑器件连接的内存。

另一方面，提供了一种显示控制系统，包括：支持生成树协议的交换机，所述交换机的端口连接有多个第一显示控制卡，所述多个第一显示控制卡分别为前述任意一种显示控制卡，所述多个第一显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口和/或所述第二网口依次串联，并且所述多个第一显示控制卡中的位于首尾的第一显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口或所述第二网口连接于所述交换机。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制系统还包括多个一一对应地连接所述多个第一显示控制卡各自的所述可编程逻辑器件的显示单元板。

在本发明的一个实施例中，所述交换机的端口还连接有多个第二显示控制卡，所述第二显示控制卡分别为前述任意一种显示控制卡，所述多个第二显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口和/或所述第二网口依次串联，并且所述多个第二显示控制卡中的位于首尾的第二显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口或所述第二网口连接于所述交换机。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制系统包括多个所述交换机，且多个所述交换机依次级联。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制系统还包括两个上位机，依次级联的多个所述交换机中的位于首尾的交换机一一对应地与两个所述上位机连接。

又一方面，提供了一种交通工具，所述交通工具设置有显示控制系统，所述显示控制系统包括：支持生成树协议的交换机，多个显示控制卡和多个显示屏；其中，所述多个显示控制卡连接所述交换机，所述多个显示控制卡分别为前述任意一种显示控制卡，所述多个显示控制卡通过线缆以及各自的所述第一网口和/或所述第二网口依次串联形成至少一个显示控制卡串，并且同一个显示控制卡串中位于首尾的显示控制卡通过线缆以及各自的所述第一网口或所述第二网口连接于所述交换机；以及每一个所述显示屏连接至所述多个显示控制卡之一。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制系统包括多个所述交换机，且多个所述交换机依次级联。

在本发明的一个实施例中，所述显示控制系统还包括两个上位机，依次级联的多个所述交换机中位于首尾的交换机一一对应地与两个所述上位机连接。

上述技术方案可以具有如下一个或多个优点：由于包括支持生成树协议(STP)的交换机并且在第一显示控制卡中设置了以太网交换芯片，本发明实施例的显示控制系统可以直接采用网线连接彼此相邻的第一显示控制卡，避免采用交换机连接彼此相邻的第一显示控制卡，因此具有成本较低的优点，同时由于第一显示控制卡中设置了双网口(即第一网口和第二网口)且多个第一显示控制卡中位于首尾的第一显示控制卡均连接于支持STP功能的交换机，因此本发明实施例的显示控制系统具有双网口网络冗余备份功能，如果显示控制系统中某个节点出现断路故障，第一显示控制卡将与交换机配合避开故障点，保证显示控制系统的正常工作，可见本发明实施例的显示控制系统具有可靠性较高的优点。此外，由于显示控制卡配置有经由路径选择器实现的网络Bypass功能，其可以进一步提升可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的显示控制卡的结构示意图；

图2为图1中的显示控制卡的进一步的结构示意图；

图3A为图1中的显示控制卡的进一步的结构示意图；

图3B为图3A中的显示控制卡实现网络Bypass功能时的状态示意图；

图4A为本发明第二实施例的显示控制系统的结构示意图；

图4B是图4A的显示控制系统中的某个节点出现断路故障时的一个状态示意图；

图5为图4A中的显示控制系统的进一步的结构示意图；

图6为本发明实施例的继电器的原理示意图。

【主要元件符号说明】

1、300、500：显示控制卡

10：处理器

20：存储器

30：可编程逻辑器件

40：以太网模块

41：以太网交换芯片

42、43：网口

44：路径选择器

441、442：继电器

45：网络变压器

50：内存

100：显示控制系统

200：交换机

400：显示单元板

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

如图1所示，本发明第一实施例提供了一种显示控制卡1，包括：处理器10(例如ARM9处理器)，以及分别与处理器10连接的存储器20(例如NandFlash存储器)、可编程逻辑器件30(例如FPGA)和以太网模块40。

其中，可编程逻辑器件30用于输出显示数据和显示控制信号，以太网模块40包括：以太网交换芯片41、网口42和网口43，以太网交换芯片41与处理器10连接、并且用于将属于显示控制卡1的数据(即需要由显示控制卡1的处理器10和可编程逻辑器件30处理成显示数据和显示控制信号的数据)发送给处理器10以及将不属于显示控制卡1的数据转发出去；网口42用于输入或输出信号、并且与以太网交换芯片41连接；网口43用于输出或输入信号、并且与以太网交换芯片41连接。

需要说明的是，上述的连接可以为直接地将二者相互连接，同时也可以为间接地通过中间零部件将二者相互连接。此外，作为举例，以太网交换芯片41例如采用88E6020交换芯片，但本发明并不以此为限。

进一步地，为了进一步提高可靠性，本发明实施例的显示控制卡1可以支持网络Bypass功能。如图2所示，以太网模块40还包括连接在以太网交换芯片41、网口42和第二网口43之间的路径选择器44，当显示控制卡1正常工作时，路径选择器44设置为使得网口42、第二网口43分别(例如经由网络变压器45)连接于以太网交换芯片41，以便于信号传输到显示控制卡1的处理器10和可编程逻辑器件30而处理成显示数据和显示控制信号；当显示控制卡1失效时，路径选择器44设置为使得网口42与网口43连通，从而当显示控制卡1失效(例如显示控制卡1出现断电、硬件故障、电源故障、软件死机等)时，信号可以通过网口42和网口43继续向连接于显示控制卡1的下一级终端传递，由此保证该下一级终端的正常运行，从而实现网络Bypass功能。

具体地，如图2所示，路径选择器44例如包括继电器441和继电器442，继电器441的第一静触点与继电器442的第一静触点连接，网口42连接于继电器441的动触点，网口43连接于继电器442的动触点，以太网交换芯片41分别连接于继电器441的第二静触点和继电器442的第二静触点。当显示控制卡1正常工作时，继电器441和继电器442各自的动触点与各自的第二静触点连接，从而使得继电器441将网口42与以太网交换芯片41连通，继电器442将网口43与以太网交换芯片41连通；当显示控制卡1失效时，继电器441和继电器442各自的动触点与各自的第一静触点连接，从而使得继电器441和继电器442将网口42与网口43连通。

更具体地，以太网模块40还包括连接在以太网交换芯片41与路径选择器44之间的网络变压器45，从而能够利用网络变压器45增强信号强度，使信号能够传输更远的距离，同时将以太网交换芯片41、处理器10、可编程逻辑器件30等元件与外部隔离，大大提高芯片端抗干扰能力的同时增加了对芯片端的保护(例如防止雷击)；此外，当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V，有的PHY芯片是3.3V)的网口时，网络变压器45能够避免对彼此设备造成影响。

需要说明的是，本发明实施例的显示控制卡1可以根据传输的需要采用多根信号线来传输信号，同时路径选择器44也可以包括多个继电器441和多个继电器442来实现路径选择器44的功能；例如，如图3A所示，本发明实施例的显示控制卡通过4根信号线(信号线1(TD+)、信号线2(TD-)、信号线3(RD+)、信号线6(RD-))传输信号，路径选择器44则可包括四个继电器441和四个继电器442。其中，四个继电器441各自的第一静触点与四个继电器442各自的第一静触点通过四根信号线一一对应地连接，网口42通过四根信号线连接于四个继电器441各自的动触点，网口43通过四根信号线连接于四个继电器442各自的动触点，四个继电器441各自的第二静触点和四个继电器442各自的第二静触点各自通过四根信号线连接于网络变压器45，网络变压器45连接于以太网交换芯片41。

进一步具体地，显示控制卡1还包括与可编程逻辑器件30连接的内存50例如DDR2内存。

第二实施例

结合图4A和图1、图2及图3A所示，本发明第二实施例提供一种显示控制系统100，包括：支持STP功能的交换机200，交换机200的端口连接有多个显示控制卡300，各个显示控制卡300分别可以采用前述第一实施例中相关于图1、图2或图3A的显示控制卡1，故其具体结构在此不再赘述。各个显示控制卡300通过网线以及各自的网口42和/或网口43依次串联，并且依次串联的多个显示控制卡300中的位于首尾的显示控制卡300分别通过网线以及各自的网口42或网口43连接于交换机200，以形成一个环路。

需要说明的是，STP(Spanning Tree Protocol)是生成树协议的英文缩写，该协议的原理是按照树的结构来构造网络拓扑，消除网络中的环路，避免由于环路的存在而造成广播风暴问题，因此支持STP功能的交换机则是支持生成树协议的交换机。

进一步地，结合图5和图1及图2所示，显示控制系统100例如还包括多个一一对应地连接多个显示控制卡300各自的可编程逻辑器件30的显示单元板400，从而可编程逻辑器件30可以将显示数据和显示控制信号输出至对应的显示单元板400，显示单元板400可以根据显示数据和显示控制信号进行显示。

另外，交换机200的端口例如还连接有多个显示控制卡500，各个显示控制卡500例如分别可以采用前述第一实施例中相关于图1、图2或图3A的显示控制卡1，故其具体结构在此不再赘述。各个显示控制卡500通过网线以及各自的网口42和/或网口43依次串联，并且依次串联的多个显示控制卡500中的位于首尾的显示控制卡500通过网线以及各自的网口42或网口43连接于交换机200。各个显示控制卡500用于提供显示数据和显示控制信号至与其连接的显示单元板(图5未绘出)以实现信息显示。

更具体地，显示控制系统100包括多个交换机200；多个交换机200依次级联，以便于在一些间隔相对较远或者相互独立的终端(例如地铁的各个车厢)上布置本发明实施例的显示控制系统100。

进一步具体地，显示控制系统100例如还包括两个上位机600；依次级联的多个交换机200中的位于首尾的交换机200一一对应地与两个上位机600连接，以便于对所有显示控制卡300、500进行管理。

在本实施例中，显示控制系统100由于包括支持STP功能的交换机200、并且在显示控制卡300中设置了以太网交换芯片41，本实施例的显示控制系统100可以直接采用网线连接彼此相邻的显示控制卡300，避免采用交换机连接彼此相邻的显示控制卡300，因此具有成本较低的优点；此外，由于显示控制卡300中设置了双网口(例如网口42和43网口)且依次串联的多个显示控制卡300中位于首尾的两张显示控制卡300均连接于支持STP功能的交换机200，因此本实施例的显示控制系统100具有双网口网络冗余备份功能，如果显示控制系统100中某个节点出现断路故障，例如图4B所示，显示控制卡300将与交换机200配合避开故障点，保证显示控制系统的正常工作，可见本发明实施例的显示控制系统100具有可靠性较高的优点。

为更清楚地理解本发明前述实施例，特举一个具体实例进行说明如下：

该具体实例为一种在交通工具例如地铁列车上实际应用的整体方案，例如地铁列车共六节车厢，每节车厢有车侧显示屏四个，车门显示屏八个，车头显示屏和车次显示屏各一个，每个显示屏均需要配置一张本发明实施例的显示控制卡。以第一节车厢为例，车厢一侧六张显示控制卡和另一侧八张显示控制卡分别以串联的方式连接起来形成两个显示控制卡串，而每一个显示控制卡串中第一张显示控制卡和最后一张显示控制卡直接与交换机连接，从而各自形成一个环路(即第一节车厢形成两个环路)。

需要说明的是上述显示屏例如是由本发明实施例中的显示单元板400(例如LED显示屏)构成。

承上述，网络的传输，其实就是网络信号在双绞线上的传输，作为一种电子信号，在双绞线中传输时，必然要受到电阻和电容的影响，这就导致了网络信号的衰减和畸变。信号的衰减或者畸变达到一定的程度，就会影响到信号的有效、稳定传输。根据IEEE802.3标准要求，集线设备和网卡端口的PHY芯片只保证100米的驱动能力，对更远的传输距离则不作保证。

由于传输距离不宜过长，在每节车厢增加了一个交换机实现级联中继。虽然级联数目理论上没有限制，但是实际应用一般不建议超过四级，因为当级连层数较多，层与层之间存在较大的收敛比时，边缘节点之间由于经历了较多的交换和缓存，将会导致网络不稳定、丢包严重、延时增加等问题，甚至会导致网络风暴，使得整个网络设备陷入瘫痪状态。因此，为防止网络风暴、提高网络通信效率，系统采用具备STP功能的交换机，且上位机软件分别接入在第一节和第六节车厢的交换机中，便于对所有显示控制卡的管理。上位机软件通过交换机便可管理对应IP地址的显示控制卡，实现对显示屏的控制功能(如亮度调节、开关屏、网络参数设置、校时、信息回读、版本显示等)和播放功能(支持动画、图片、时钟、字库字幕、区域边框媒体等)。

生成树协议STP可应用于在网络中建立树形拓扑，其主要应用是为了避免局域网中的单点故障、网络回环，解决成环以太网网络的“广播风暴”问题，从某种意义上说是一种网络保护技术，可以消除由于失误或者意外带来的循环连接。STP也提供了为网络提供备份连接的可能，可构成以太环网的双重保护。

下面将具体介绍Bypass和多网口备份的实现原理。

Bypass，是带宽管理设备的模块之一，是旁路单元或旁路保护的意思。Bypass功能是指在网络设备失效(例如断电、硬件故障、电源故障、软件死机等)后，可以通过特定的触发状态让两个网络不通过网络设备系统，直接在物理上导通，相当于一根网线。

本发明实施例中，硬件上实现Bypass主要使用的是继电器，继电器主要连接两个Bypass网口的各个网口信号线上，以其中一根信号线来说明继电器的工作方式。

如图6所示，以电源触发为例，当断电情况下，继电器内的开关会挑拨到1的状态，例如将网口42的Rx端直接和网口43的Tx导通；而设备上电后，开关将会导通到2上，也即网口42的Rx端与网口42对应的以太网交换芯片连通。

综上所述，本实施例的交通工具例如地铁列车具有：

1、双网口网络冗余备份功能：列车上的布线采用级联方式，如果某个节点出现断路故障，显示控制卡配合专用设备，可以通过另一个网口避开故障点，确保列车正常工作，例如图4B所示。

2、网络Bypass功能：列车上的布线采用级联方式，如果有显示控制卡出现故障或者断电，例如图3B所示，显示控制卡会通过继电器切换，将网络信号避开故障或者断电的显示控制卡，以实现网络Bypass功能，确保列车的正常功能显示。

此外，可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和/或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元/模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元/模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元/模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种显示控制卡，其特征在于，包括：处理器，以及分别与所述处理器连接的存储器、可编程逻辑器件和以太网模块；其中，所述可编程逻辑器件用于输出显示数据和显示控制信号，所述以太网模块包括：

以太网交换芯片，与所述处理器连接、并且用于将属于所述显示控制卡的数据发送给所述处理器以及将不属于所述显示控制卡的数据转发；

第一网口，与所述以太网交换芯片连接；

第二网口，与所述以太网交换芯片连接。

2.如权利要求1所述的显示控制卡，其特征在于，所述以太网模块还包括连接在所述以太网交换芯片和所述第一网口及所述第二网口之间的路径选择器，当所述显示控制卡正常工作时，所述路径选择器设置为使得所述第一网口、所述第二网口分别连通所述以太网交换芯片，当所述显示控制卡失效时，所述路径选择器设置为使得所述第一网口与所述第二网口连通。

3.如权利要求2所述的显示控制卡，其特征在于，所述路径选择器包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器的第一静触点与所述第二继电器的第一静触点连接，所述第一网口连接于所述第一继电器的动触点，所述第二网口连接于所述第二继电器的动触点，所述以太网交换芯片分别连接于所述第一继电器的第二静触点和所述第二继电器的第二静触点；当所述显示控制卡正常工作时，所述第一继电器将所述第一网口与所述以太网交换芯片连通，所述第二继电器将所述第二网口与所述以太网交换芯片连通；当所述显示控制卡失效时，所述第一继电器和所述第二继电器将所述第一网口与所述第二网口连通。

4.如权利要求2所述的显示控制卡，其特征在于，所述以太网模块还包括连接在所述以太网交换芯片与所述路径选择器之间的网络变压器。

5.如权利要求1所述的显示控制卡，其特征在于，所述显示控制卡还包括与所述可编程逻辑器件连接的内存。

6.一种显示控制系统，包括：支持生成树协议的交换机，所述交换机的端口连接有多个第一显示控制卡，其特征在于，所述多个第一显示控制卡分别为根据权利要求1至5中任意一项所述的显示控制卡，所述多个第一显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口和/或所述第二网口依次串联，并且所述多个第一显示控制卡中的位于首尾的第一显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口或所述第二网口连接于所述交换机。

7.如权利要求6所述的显示控制系统，其特征在于，所述显示控制系统还包括多个一一对应地连接所述多个第一显示控制卡各自的所述可编程逻辑器件的显示单元板。

8.如权利要求6所述的显示控制系统，其特征在于，所述交换机的端口还连接有多个第二显示控制卡，所述第二显示控制卡分别为根据权利要求1至6中任意一项所述的显示控制卡，所述多个第二显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口和/或所述第二网口依次串联，并且所述多个第二显示控制卡中的位于首尾的第二显示控制卡通过网线以及各自的所述第一网口或所述第二网口连接于所述交换机。

9.如权利要求6所述的显示控制系统，其特征在于，所述显示控制系统包括多个所述交换机，且多个所述交换机依次级联。

10.如权利要求9所述的显示控制系统，其特征在于，所述显示控制系统还包括两个上位机，依次级联的多个所述交换机中的位于首尾的交换机一一对应地与两个所述上位机连接。

11.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具设置有显示控制系统，所述显示控制系统包括：支持生成树协议的交换机，多个显示控制卡和多个显示屏；

其中，所述多个显示控制卡连接所述交换机，所述多个显示控制卡分别为根据权利要求1至5中任意一项所述的显示控制卡，所述多个显示控制卡通过线缆以及各自的所述第一网口和/或所述第二网口依次串联形成至少一个显示控制卡串，并且同一个显示控制卡串中位于首尾的显示控制卡通过线缆以及各自的所述第一网口或所述第二网口连接于所述交换机；

其中，每一个所述显示屏连接至所述多个显示控制卡之一。

12.如权利要求11所述的交通工具，其特征在于，所述显示控制系统包括多个所述交换机，且多个所述交换机依次级联。

13.如权利要求12所述的交通工具，其特征在于，所述显示控制系统还包括两个上位机，依次级联的多个所述交换机中位于首尾的交换机一一对应地与两个所述上位机连接。

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