CN204968201U

CN204968201U - Led异步控制器

Info

Publication number: CN204968201U
Application number: CN201520774514.2U
Authority: CN
Inventors: 何琳琳; 刘延; 宗靖国
Original assignee: Xian Novastar Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Novastar Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2025-10-08

Abstract

本实用新型涉及一种LED异步控制器，包括：核心板，设置有处理器模块、网络PHY芯片、非易失性存储器以及第一易失性存储器，所述网络PHY芯片、所述非易失性存储器和所述第一易失性存储器电连接所述处理器模块；以及底板，设置有可编程逻辑器件模块、第二易失性存储器、用于连接接收卡的网络输出模块、视频解码模块、核心板接口以及有线网络接口模块，所述第二易失性存储器、所述网络输出模块和所述视频解码模块电连接所述可编程逻辑器件模块，所述有线网络接口模块通过所述核心板接口电连接所述网络PHY芯片，所述可编程逻辑器件模块通过所述核心板接口电连接所述处理器模块。因此，本实用新型能够支持同步和异步双模式切换。

Description

LED异步控制器

技术领域

本实用新型涉及LED显示控制技术领域，特别涉及一种LED异步控制器。

背景技术

嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前在嵌入式系统领域广泛使用的操作系统有：嵌入式Linux、WindowsEmbedded(例如WinCE6.0)、VxWorks等，以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等。

嵌入式操作系统的特点主要有：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性、多任务、需要特定的开发工具和环境等。在嵌入式系统上进行一些外围功能的设计及开发也是现如今社会电子产品控制系统发展的一种趋势。

随着LED显示技术的迅速发展，各种LED显示驱动方案也层出不穷的推出。图1为现有的一种LED异步控制器的硬件结构示意图，其主要以单个电路板放置整个系统相关的硬件电路为主，并且采用ARM+FPGA架构作为主控模块。

然而，现有的LED异步控制器仍然依然存在系统稳定性较差、可靠性不高以及成本较高的问题。

实用新型内容

因此，针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提出一种LED异步控制器。

具体地，本实用新型的一个实施例提出的一种LED异步控制器，包括：核心板，设置有处理器模块、网络PHY芯片、非易失性存储器以及第一易失性存储器，所述网络PHY芯片、所述非易失性存储器和所述第一易失性存储器电连接所述处理器模块；以及底板，设置有可编程逻辑器件模块、第二易失性存储器、用于连接接收卡的网络输出模块、视频解码模块、核心板接口以及有线网络接口模块，所述第二易失性存储器、所述网络输出模块和所述视频解码模块电连接所述可编程逻辑器件模块，所述有线网络接口模块通过所述核心板接口电连接所述网络PHY芯片，所述可编程逻辑器件模块通过所述核心板接口电连接所述处理器模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述底板还设置有同步/异步模式切换键，电连接所述可编程逻辑器件模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述网络PHY芯片为百兆网PHY芯片，所述网络输出模块为两路千兆网输出模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述核心板还设置有USBPHY芯片，电连接所述处理器模块；所述底板还设置有USBHUB芯片和无线网络通信子板接口，所述无线网络通信子板接口依序通过所述USBHUB芯片和所述核心板接口电连接所述USBPHY芯片、并通过所述核心板接口电连接所述网络PHY芯片。

在本实用新型的一个实施例中，所述LED异步控制器还包括：无线网络通信子板，设置有WiFi模块和/或移动网络模块、以及对应所述WiFi模块和/或所述移动网络模块而设置的天线接口。

在本实用新型的一个实施例中，所述无线网络通信子板还设置有移动网络模块接口，所述移动网络模块接口通过所述无线网络通信子板接口和所述核心板接口电连接所述USBPHY芯片；所述移动网络模块可插拔地电连接所述移动网络模块接口。

在本实用新型的一个实施例中，所述移动网络模块接口为PCI-E接口，所述移动网络模块为具有PCI-E接口的板卡式模块。

在本实用新型的一个实施例中，所述无线网络通信子板还设置有SIM卡接口，所述SIM卡接口电连接所述移动网络模块接口；所述天线接口为SMA接口。

在本实用新型的一个实施例中，所述核心板和所述无线网络通信子板并行设置在所述底板上。

在本实用新型的一个实施例中，所述底板还设置有单片机模块、时钟及电池模块、电源控制模块、串口模块、SD卡接口电路和/或USB接口、以及音频电路，所述单片机模块电连接所述可编程逻辑器件模块，所述时钟及电池模块电连接所述单片机模块，所述电源控制模块电连接所述单片机模块和所述核心板接口，所述串口模块通过所述核心板接口电连接所述处理器模块且包括RS232接口和/或RS485接口，所述SD卡接口电路和/或USB接口电连接所述核心板接口，所述音频电路通过所述核心板接口电连接所述处理器模块。

由上可知，本实用新型的实施例提出的LED异步控制器能够支持同步和异步双模式切换，可以满足用户的智能性需求，用户体验性较佳，能够节省成本及硬件排版的空间。

通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明。

图1为现有技术中的一种LED异步控制器的硬件结构示意图。

图2为本实用新型实施例提出的一种LED异步控制器的底板的硬件结构示意图。

图3为本实用新型实施例提出的一种LED异步控制器的核心板的硬件结构示意图。

图4为本实用新型实施例提出的一种LED异步控制器的无线网络通信子板的硬件结构示意图。

图5为本实用新型实施例提出的一种LED异步控制器的底板、核心板和无线网络通信子板三者的空间位置关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

请参见图2、图3、图4和图5，本实用新型的一个实施例提出的一种LED异步控制器50用于通过接收卡带载一个或多个LED灯板实现信息显示，其包括底板20、核心板30以及无线网络通信子板40。

其中，如图2所示，底板20包括设置在电路板上的核心板接口201、FPGA模块202、无线网络通信子板接口203、有线网络接口模块204、USBHUB芯片205、USB接口206、音频电路207、SD卡接口电路208、串口模块209、SDRAM210、HDMI视频解码模块211、网络输出模块212、同步/异步模式切换键213、单片机模块214、时钟及电池模块215以及电源控制模块216。

如图3所示，核心板30包括设置在电路板上的ARM处理器301、网络PHY芯片302、USBPHY芯片303、闪存304、DDR2305以及电源管理芯片(PowerManagementIC)306。

如图4所示，无线网络通信子板40包括设置在电路板上的3G/4G模块接口401、SIM卡接口402、WiFi模块403、SMA接口404，405、指示灯模块406及电源模块407，以及电连接3G/4G模块接口401的3G/4G模块408。

下面将结合图2、图3和图4对底板20、核心板30及无线网络通信子板40的各个元件进行详细说明。

核心板接口201作为核心板30和底板20的电气连接元件，其可以是端子排，例如是两个60pin的端子排。

FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)模块202通过核心板接口201电连接核心板30上的ARM处理器301，其主要是处理与ARM处理器301之间的交互信息，并将显示的信息发送给LED灯板，并对产品的使用做授权管理功能；此处，FPGA模块202也可以是其他可编程逻辑器件模块，例如CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)模块等。

无线网络通信子板接口203作为无线网络通信子板40和底板20的电气连接元件，其可以是端子排。

有线网络接口模块204通过核心板接口201电连接核心板30上的网络PHY芯片(也即网络物理接口收发器芯片)302，其典型的包括网络变压器和网口例如RJ45接口；此处，有线网络接口模块204主要是作为核心板30上的ARM处理器301与外部PC之间通信的一个桥梁。

USBHUB芯片205通过核心板接口201电连接核心板30上的USBPHY芯片303，其主要是作为USB接口扩展之用；扩展出的USB接口可以用来接插U盘，以及具有USB接口的鼠标等外围设备。

USB接口206通过USBHUB芯片205连接核心板接口201；当然，USB接口206也可以直接连接核心板接口201而不经过USBHUB芯片205。此处，USB接口206可以用来插接U盘，从而本实施例的LED异步控制器50在异步模式下支持从U盘导入节目播放。

音频电路207通过核心板接口201电连接核心板30上的ARM处理器301的音频接口，其作为媒体播放时对音频的一个处理模块，典型地包括电平转换电路、数模转换器以及音频输出端口以用于连接音箱。

SD卡接口电路208电连接核心板接口201，从而本实施例的LED异步控制器50在异步模式下支持从SD卡导入节目播放。

串口模块209通过核心板接口201电连接核心板30上的ARM处理器301的UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器)端口，其例如包括电平转换电路、RS232接口、RS485收发器和RS485接口，RS232接口通过该电平转换电路电连接ARM处理器301的UART端口，RS485接口依序通过RS485收发器和该电平转换电路电连接ARM处理器301的另一UART端口。此外，RS485接口主要是用来连接外围距离稍微远点的设备，如光探头等；RS232接口一般是用来调试操作系统、打印一些调试信息时使用。当然，可以理解的是，RS232接口和RS485接口并不限制为同时设置。

SDRAM210电连接FPGA模块202，其主要是用于存放FPGA模块202的数据。当然，此处的SDRAM210也可以替换成其他易失性存储器。

HDMI视频解码模块211电连接FPGA模块202，其例如包括HDMI接收器(HDMIreceiver)且主要是在同步模式下可以处理外部的HDMI视频源输入，再通过本LED异步控制器50对HDMI输入的数据进行处理后输出到LED灯板上显示。

网络输出模块212电连接FPGA模块202，其主要是由FPGA模块202控制数据输出，连接接收卡并将显示数据通过接收卡发送到LED灯板。优选地，网络输出模块212为两路千兆网输出模块。此外，典型地，网络输出模块212包括千兆网PHY芯片和网口例如RJ45接口。

同步/异步模式切换键213电连接FPGA模块202，从而本实施例的LED异步控制器50可切换地工作在同步模式或异步模式。

单片机模块214电连接FPGA模块202，其主要是用来控制电源，从时钟及电池模块215获取存储时间给ARM处理器301，检测一些温度、湿度、电压以及警报和LED箱体的箱门开关的检测等功能；

时钟及电池模块215电连接单片机模块214，其主要是为了保持系统时间与网络同步使用的，可以避免在系统断电后时间丢失的问题。

电源控制模块216电连接单片机模块214和核心板接口201，主要是由单片机模块214控制电源给ARM处理器301供电，防止ARM处理器301一上电就被击穿、烧坏等情况的发生。

ARM处理器301上电后运行操作系统(例如Linux，安卓等操作系统)及功能相关的应用软件，控制各种外部设备发挥功能；此外，ARM处理器301也可以为具有类似于ARM处理器的其他处理器模块。

网络PHY芯片302电连接ARM处理器301，其例如是可配置成百兆网的PHY芯片。

USBPHY芯片303电连接ARM处理器301。

闪存304和DDR2305电连接ARM处理器301，其主要是为ARM处理器301服务、存储操作系统文件以及软件等、并保证系统正常稳定运行的关键模块。此处，闪存304也可以替换成其他非易失性存储器，而DDR2305也可以替换成其他易失性存储器。

电源管理芯片306电连接ARM处理器301，其主要是给核心板30上的ARM处理器301提供电源管理机制。

3G/4G模块接口401用于连接3G/4G模块408，其例如是PCI-E接口；再者，3G/4G模块接口401通过无线网络通信子板接口203电连接USBHUB芯片205。

SIM卡接口402电连接3G/4G模块接口401，其用于容置SIM卡。

WiFi模块403能够作为station模式和AP模式使用，具有路由WiFi的功能，并且可以通过PC端的网页进行参数设置；此外，用户可通过移动终端如手机、PAD等设备，连接到LED异步控制器50进行通信；通过移动终端的APP对LED显示进行参数配置、调节亮度、检测LED控制系统的运行状态是否良好、发送播放媒体等；在无网络情况下，通过手机连接WiFi模块403也可实现媒体发送功能。由此可见，本实施例的WiFi模块403为具有station模式和AP模式的双模式WiFi模块。再者，WiFi模块403通过无线网络通信子板接口203和核心板接口201电连接网络PHY芯片302。

SMA接口404，405分别电连接WiFi模块403和3G/4G模块408而作为天线接口以用于外接专用WiFi天线和3G/4G天线，增强信号。

指示灯模块406电连接3G/4G模块接口401和WiFi模块403，以指示3G/4G模块408和WiFi模块403的工作状态。

电源模块407电连接3G/4G模块接口401、WiFi模块403和指示灯模块406，以向其供电。

3G/4G模块408作为移动网络模块，其可以是具有PCI-E接口的板卡式模块，从而可插拔地设置在无线网络通信子板40上。此外，3G/4G模块408例如采用集成有3G和GPS功能的SIM5352E芯片。再者，由于3G/4G模块408的设置，可以在户外应用中随时随地连接移动网络、访问互联网最新的信息；GPS功能可用于对本LED异步控制器50所在当前位置的定位。

由上述硬件结构组成可以发现，本实施例的LED异步控制器50能够可切换地工作在同步模式或异步模块；在此，实现同步/异步模式切换有两种方法：一种是硬件上通过同步/异步模式切换键213进行模式切换，另一种是通过上位机软件配置的方式。

其中，通过同步/异步模式切换键213进行模式切换例如是：本实施例的同步/异步模式切换键213带有指示灯，当同步/异步模式切换键213按下之后，指示灯亮起，系统由默认的异步模式切换至同步模式。

上位机软件配置方式例如是：通过上位机软件选择系统的工作方式，上位机例如PC机通过有线网络接口模块204、核心板接口201和网络PHY芯片302向ARM处理器301下达模式切换指令，再由ARM处理器301告知FPGA模块202进行模式切换，例如从异步模式切换至同步模式，或从同步模式切换至异步模式。此外，当无线网络通信子板40上设置有WiFi模块403时，也可以通过无线网络通信子板40上的WiFi模块403由移动终端向ARM处理器301下达模式切换指令。

异步模式与同步模式的工作方式介绍如下：

异步模式：系统上电后默认的工作模式例如是异步模式，在异步工作模式下，显示输出信息由ARM处理器301这边的板载视频源(例如来自于U盘、SD卡或预先存储于闪存中)提供，ARM处理器301的显示输出接口例如为DVI接口，FPGA模块202接收到输出显示命令后，会将显示信息先存储在SDRAM210中，然后在显示输出时再从SDRAM210中读取数据通过网络输出模块212及接收卡输出到LED灯板。

同步模式：当系统通过触发同步/异步模式切换键213或者软件配置将系统的工作模式切换至同步模式时，此时的LED异步控制器50通过视频解码模块例如HDMI视频解码模块211接收外部的HDMI视频源方可进行显示。而此时的ARM处理器301与FPGA模块202之间只进行控制信息的通信，显示数据需要从HDMI接口来获取，FPGA模块202同样会将从HDMI视频解码模块211获取的数据先存入SDRAM210中，然后在显示输出时再从SDRAM210中读取数据通过网络输出模块212及接收卡输出到LED灯板。

请参见图5，本实施例的LED异步控制器50采用了两层结构设计，底板20上兼容核心板接口201以及无线网络通信接口203，核心板30和无线网络通信子板40并列设置在底板20上并形成电气连接。其中，当无线网络通信子板40同时配置有WiFi模块和3G/4G等移动网络模块时，可以通过一个6pin和一个10pin的端子排与底板20形成电气连接，而在未配置WiFi模块时，则可以通过一个10pin的端子排与底板20形成电气连接。此外，核心板30和无线网络通信子板40还可通过铜柱51分别与底板20固定连接。

另外，可以理解的是，本实用新型的LED异步控制器并不限于设置有图2、图3和图4所示的所有元件，也可以根据实际情况弹性增加或省略部分元件，例如无线网络通信子板40可以只设置WiFi模块而不设置移动网络模块(例如3G/4G模块)、或者只设置移动网络模块而不设置WiFi模块、或者两者同时设置，USB接口和SD卡接口电路二者只设置其一等等，只要其不脱离本实用新型的支持同步和异步双模式切换之发明精神即可。

综上所述，本实用新型可以达成以下一个或多个有益效果：1)能够支持同步和异步双模式切换；2)能够实现WiFi的station模式和AP模式同时使用的功能，并可通过网页进行远程设置，同时还可集成3G/4G/GPS的功能；3)能够满足用户的智能性的需求，用户体验性较佳；以及4)节省成本及硬件排版的空间。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种LED异步控制器，其特征在于，包括：

核心板，设置有处理器模块、网络PHY芯片、非易失性存储器以及第一易失性存储器，所述网络PHY芯片、所述非易失性存储器和所述第一易失性存储器电连接所述处理器模块；以及

底板，设置有可编程逻辑器件模块、第二易失性存储器、用于连接接收卡的网络输出模块、视频解码模块、核心板接口以及有线网络接口模块，所述第二易失性存储器、所述网络输出模块和所述视频解码模块电连接所述可编程逻辑器件模块，所述有线网络接口模块通过所述核心板接口电连接所述网络PHY芯片，所述可编程逻辑器件模块通过所述核心板接口电连接所述处理器模块。

2.如权利要求1所述的LED异步控制器，其特征在于，所述底板还设置有同步/异步模式切换键，电连接所述可编程逻辑器件模块。

3.如权利要求1所述的LED异步控制器，其特征在于，所述网络PHY芯片为百兆网PHY芯片，所述网络输出模块为两路千兆网输出模块。

4.如权利要求1所述的LED异步控制器，其特征在于，所述核心板还设置有USBPHY芯片，电连接所述处理器模块；所述底板还设置有USBHUB芯片和无线网络通信子板接口，所述无线网络通信子板接口依序通过所述USBHUB芯片和所述核心板接口电连接所述USBPHY芯片、并通过所述核心板接口电连接所述网络PHY芯片。

5.如权利要求4所述的LED异步控制器，其特征在于，还包括：

无线网络通信子板，设置有WiFi模块和/或移动网络模块、以及对应所述WiFi模块和/或所述移动网络模块而设置的天线接口。

6.如权利要求5所述的LED异步控制器，其特征在于，所述无线网络通信子板还设置有移动网络模块接口，所述移动网络模块接口通过所述无线网络通信子板接口和所述核心板接口电连接所述USBPHY芯片；所述移动网络模块可插拔地电连接所述移动网络模块接口。

7.如权利要求6所述的LED异步控制器，其特征在于，所述移动网络模块接口为PCI-E接口，所述移动网络模块为具有PCI-E接口的板卡式模块。

8.如权利要求6所述的LED异步控制器，其特征在于，所述无线网络通信子板还设置有SIM卡接口，所述SIM卡接口电连接所述移动网络模块接口；所述天线接口为SMA接口。

9.如权利要求5所述的LED异步控制器，其特征在于，所述核心板和所述无线网络通信子板并行设置在所述底板上。

10.如权利要求1所述的LED异步控制器，其特征在于，所述底板还设置有单片机模块、时钟及电池模块、电源控制模块、串口模块、SD卡接口电路和/或USB接口、以及音频电路，所述单片机模块电连接所述可编程逻辑器件模块，所述时钟及电池模块电连接所述单片机模块，所述电源控制模块电连接所述单片机模块和所述核心板接口，所述串口模块通过所述核心板接口电连接所述处理器模块且包括RS232接口和/或RS485接口，所述SD卡接口电路和/或USB接口电连接所述核心板接口，所述音频电路通过所述核心板接口电连接所述处理器模块。