摘    要：针对采用专用像素控制技术的建筑物立面大型led装饰屏，研制了一种嵌入式高带宽的网络通信控制系统。系统采用具有硬件toe功能的嵌入式微控制芯片ax11015作为主处理器，同时利用cpi.d和sram构建用于码流缓冲的大容量fifo存储器，并在此硬件平台上移植入小型嵌入式tcp/ip协议uip0 9，实现了led视频数据的高速网络传输。经实验和要际工程检验，系统可以通过udp方式流畅地传输非压缩的视频数据，是一种高效可靠的大型led屏幕网络传输控制途径。

关键词：ax11015；硬件toe; fifo;大屏幕led

中图分类号：tp 393    文献标识码：a

    20世纪90年代开始，led显示屏在材料和控制技术方面不断出现新的成果，其在大面积平板显示领域的主流产品局面基本形成，led显示屏产业已经成为新兴的高科技产业。led显示屏的核心在于控制部分，现行的led屏幕系统结构一般采用同步传输方式，大量使用专用的fpca电路实现。各家公司的产品自成一体，施工布线复杂，通用性不强，产品更新不便，处于半定制状态生产。因此，采用新的技术方案实现led屏的显示及控制，增加灵活性，降低成本，提高产品竞争力，具有非常重要的意义。

    基于网络的视频led屏幕布线简单、控制方便，正逐步地被应用于户外媒体显示领域。视频数据的网络传输需要很高的网络带宽，对cpu的要求很高。近年来，人们开始使用tcp/ip卸载引擎(toe．tcp/ip offload engine)技术来解决这个问题，通过专门的硬件来实现tcp/ip协议的处理，从而降低cpu的处理负担．

    本文基于硬件toe技术，提出了一种高速网络led显示屏控制系统的设计方法。该系统将led显示屏控制技术与网络技术充分结合，利用多控制器协同工作控制大型led屏幕，实现了一种低成本、高带宽的led大屏幕嵌入式网络控制系统。

    led屏网络控制系统结构，如图1所示。

   

    系统由多个控制器协同工作，每个控制器有不同的ip地址，并且控制相应的一块屏幕，多个控制器通过网络hub和pc机相连。控制器负责接收pc机发送的网络数据，并对数据进行处理，然后发送到屏幕，是整个控制系统的核心。pc机软件播放器根据控制器的个数和sd600的串接方式对视频进行图像采集、编码。屏幕显示采用了专用的像素控制芯片，因此不需要对图像进行压缩处理，高速发给相应的控制器即可；控制器接收网络数据，通过其内的cpld存人sram中进行码流缓冲，当完整地接收到一帧数据后，启动cpld内部的spi功能，将数据发送至像素控制芯片sd600进行显示。

    网络led控制器是整个控制系统的核心部分，负责接收数据、对数据进行帧重组和编码发送数据，及协同多控制器组建大型屏幕。其功能原理，如图2所示。

   

  普通的网络芯片通过软件处理tcp/ip数据流，如数据拷贝、协议处理和中断处理等，给系统带来了庞大开销。另外，每层协议校验和的计算也占用了大量的cpu时间，增加了网络处理的负荷。为加快网络传输速度，系统控制器cpu采用带硬件toe功能的ax11015．通过硬件处理多层tcp/ip协议。控制器cpu收到上位机软件发来的一帧数据后，将其存人mac模块的接收缓冲区中，然后启动dma引擎并将数据经过toe模块的tcp/ip卸载引擎处理后，存入接收缓冲区。如果接收正确便产生中断，通知应用程序调用uip协泌栈进行再解析，取到实际数据做进一步处理。

    由于在数据接收或发送的过程中经过了硬件toe引擎的处理，uip协议栈只需完成少量工作，因此cpu内核的负荷被很大程度减轻，进而网络传输的性能也得到了提高。

    为了能够处理桌面操作系统定时不够精确，处理大量并发任务效率不高，多线程的滞后性以及突发传送等问题，需要用fifo来进行码流缓冲，使其可以均匀平滑地传送到屏幕显示。因此系统采用cpld和sr