CN101594719B - 脱机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱机控制装置，包括存储模块，控制模块和数据处理模块；同时本发明还公开了一种脱机控制方法；本发明通过微控制器控制存储卡及其与外部设备接口，通过可编程器件对数据进行处理，通过以上结构连接关系，降低对微控制器和可编程逻辑器件的性能要求，提高工作效率，方便选型，降低产品成本。

Description

脱机控制装置

技术领域

本发明涉及LED控制技术领域，尤其涉及的是，一种LED脱机控制装置。

背景技术

LED显示脱机控制方案控制有数据量大，特殊算法对控制器硬件要求高的特点。目前的脱机控制产品有如下几种解决方案：方案一，如图1，微控制器使用SPI通信方式操作存储卡，根据计算机的数据存储格式得到数据并作数据处理，生成灯具控制信号的脱机控制方案，该方案使用微控制器进行数据处理，对微控制器要求高，数据处理效率和通信速率都存在瓶颈问题，控制点数少，显示性能低，难以满足LED显示控制的需求；方案二，如图2，使用高端微控制器自带的SD总线接口直接操作SD卡，根据计算机数据存储格式得到，不经过处理直接发送出去，由其他分控板进行数据处理得到灯具控制信号，然而高端微控制器仅做数据格式通信转换应用，还需要***一定数量的分控板做数据转换生成灯具信号，器件性能利用不充分成本增高；方案三，使用可编程逻辑器件的控制方式，结构类似方案二，显示性能和控制点数高于方案二，但仍然存在开发复杂，改动不灵活的缺点。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种新型脱机控制装置以及脱机控制方法。

本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种脱机控制装置，包括存储模块，控制模块和数据处理模块；其中，

所述存储模块设置控制端和数据端，所述数据处理模块设置控制端；

所述控制模块分别与所述存储模块控制端和所述数据处理模块控制端连接，

所述数据处理模块还与所述存储模块数据端连接，

所述控制模块向所述存储模块和所述数据处理模块发送控制命令，在所述控制模块的控制下，所述数据处理模块将文件***数据和控制文件数据传递到所述数据处理模块；

所述数据处理模块响应于所述控制模块的控制信号，将所述文件***数据进行转换，传递给所述控制模块，所述数据处理模块将所述控制文件数据进行处理生成控制信号并输出。

所述的脱机控制装置，所述串行外设接口包括方向控制端、主入从出端、主出从入端和时钟信号端；所述时钟信号端与所述存储模块和所述数据处理模块连接，用于向所述存储模块和所述数据处理模块提供工作时钟；所述方向控制端、主入从出端和主出从入端与所述换向电路连接。

所述的脱机控制装置，所述存储模块为安全数字卡(SD卡)。

所述的脱机控制装置，还包括输入模块，所述输入模块与所述控制模块相连接，用于向所述控制模块输入控制命令。

所述的脱机控制装置，还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块相连接，用于显示状态信息。

所述的脱机控制装置，所述控制模块为微控制器MCU。

所述的脱机控制装置，所述数据处理模块为现场可编程门阵列FPGA或复杂可编程逻辑器件CPLD。

所述的脱机控制装置，所述控制模块和所述数据处理模块集成于单片集成电路内。

本发明还提供一种应用于权利要求1所述装置的方法，包括以下步骤：

A1：所述控制模块通过串行外设接口对存储模块进行初始化；

A2：所述控制模块读取所述存储模块文件***的数据；

A3：所述数据处理模块从所述存储模块读取控制文件数据；

A4：所述数据处理模块处理控制文件数据得到控制信号；

A5：输出所述控制信号。

所述的方法，所述步骤A2具体执行以下步骤：

A21：所述控制模块发送读取所述存储模块的命令，得到所述存储模块有效应答；

A22：所述控制模块控制所述数据处理模块处于数据接收状态；

A23：所述存储模块将所述文件***数据输出给所述数据处理模块，所述数据处理模块将所述文件***数据转换位数，存入所述数据处理模块的异步FIFO；

A24：所述控制模块从所述异步FIFO读取所述文件***数据。

所述的方法，所述步骤A21，由所述控制模块通过串行外设接口发送所述命令，并得到所述存储模块有效应答。

所述的方法，所述步骤A3具体执行以下步骤：

A31：所述控制模块根据所述文件***数据得到所述控制文件的相关信息；

A32：根据所述文件相关信息，所述控制模块发送读取命令，并得到所述存储模块的有效应答；

A33：所述控制模块控制所述数据处理模块处于数据处理状态；

A34：所述控制模块控制下，所述存储模块将所述控制文件输出给所述数据处理模块。

所述的方法，步骤A23中，所述存储模块输出4位数据，所述数据处理模块将其转换为8位数据。

采用上述方案，本发明通过控制模块控制存储模块及其与外部设备接口，专用算法的数据处理模块做数据处理，各用所长，降低对控制模块和数据处理模块的性能要求，方便选型降低产品成本。

附图说明

图1是现有技术的原理框图；

图2是现有技术的原理框图；

图3是本发明一种脱机控制装置实施例的原理框图；

图4是本发明一种脱机控制方法实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

如图3所示，本实施例提供一种LED脱机控制数据处理装置，包括存储模块11，控制模块12和数据处理模块13；优选的，控制模块12通过串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)与存储模块11控制端CMD连接，通过其他通信方式(例如CPU并口方式)和数据处理模块13控制端连接，实现数据通信功能，数据处理模块13还与存储模块11数据端连接，控制模块12用于向存储模块11和数据处理模块13发送控制命令，控制数据处理模块从存储模块读取数据；数据处理模块13用于响应于控制模块12的控制信号，从存储模块读取文件***数据和控制文件数据，然后数据处理模块将控制文件数据进行处理，得到灯具控制信号，并输出灯具控制信号。

在数据处理模块，常见的数据处理方法是将256级灰度信号处理得到亮度控制信号，属于公知常识，且不属于本发明重点，在此不再赘述，。

值得说明的是，串行外设接口(Serial Peripheral Interface)SPI，它可以使微控制器与各种***设备以串行方式进行通信以交换信息，该接口一般使用4条线：串行时钟线(SCK)、主入从出数据线(MISO)、主出从入数据线(MOSI)和低电平有效的从机选择线(SS)。

本实施例中采用带有SPI接口的微控制器(MCU)，该SPI接口包括时钟信号端SCK、主出从入端MOSI、主入从出端MISO、方向控制端DIR，时钟信号端SCK与存储模块11和数据处理模块13连接，用于向存储模块11和数据处理模块13提供工作时钟；方向控制端DIR、主入从出端MISO和主出从入端MOSI与换向电路131连接。通过数据处理模块13设置的方向控制电路131(为便于绘图，方向控制电路131绘制在数据处理模块13的外部)完成控制模块12与存储模块11之间的通信，其中方向控制端DIR用于方向控制电路131的方向控制，MOSI通过存储模块CMD线控制存储模块动作，同时，MISO通过存储模块CMD线接收存储模块的反馈信号。采用SPI这种高速、高效的接口技术，能够满足LED控制数据量大、数据传输速率高的特点。

实施例2

在实施例1的基础上，存储模块11使用移动存储卡，例如SD卡，插接在用于固定该存储卡的固定插槽上，控制模块12采用微控制器MCU(Micro Controller Unit)，例如AVR单片机，数据处理模块13优选采用现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array)或复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)，例如可以采用Altera公司推出的Stratix III系列FPGA。单片机价格低廉，控制能力较强，FPGA数据处理能力强大，且应用灵活，二者结合各取所长，实现低成本、高性能的目标。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例的脱机控制装置还包括输入模块(图中未示出)，比如可以为手持无线输入设备、有线输入设备，或者按键输入设备，其与控制模块12相连接，用于向控制模块12输入控制命令，比如控制播放内容、播放速度、播放方式的控制命令。

又一个例子，本实施例的脱机控制数据处理装置还可以包括显示模块

(图中未示出)，比如可以采用液晶显示器、数码管显示装置或者指示灯，提供人机交流的平台，该显示模块16与控制模块12相连接，用于显示***工作状态信息。

又一个例子，在脱机控制数据处理装置中，可以根据需要将控制模块12和数据处理模块13集成于单片集成电路内，比如使用可编程逻辑器件做控制器“软核”并利用该“软核”完成微控制器部分功能，其他可编程逻辑器件的资源完成数据处理功能，或者采用单片集成了可编程逻辑器件的微控制器的方案，由微控制器上集成的可编程逻辑部分完成专用算法数据处理的方法；采用单片集成电路，简化电路，方便布线设计。

实施例4

本实施例提供一种应用于上述各实施例的脱机控制方法，图4为该方法流程图，第一步，***上电以后，由控制模块通过串行外设接口SPI对存储模块进行初始化，主要包括存储卡***检测、写保护检测、上电复位、存储卡状态切换等。

第二步，控制模块读取存储模块文件***数据；优选的，该步骤可以这样实现：控制模块通过串行外设接口SPI发送读取存储模块文件***数据的命令(文件***包括FAT16、FAT32和NTFS等计算机文件***)，并得到存储模块有效应答；优选的，当方向控制信号DIR输出为1时，控制模块使用MOSI线发送读取存储模块的命令给存储模块的CMD线，当DIR输出为0时，控制模块通过MISO线接收CMD线上的存储模块应答反馈信号；同时，在控制模块控制信号的控制下，数据处理模块处于数据接收状态，准备接收来自存储模块的文件***数据；存储模块将文件***数据输出，数据处理模块将文件***数据转换位数，比如，将4位数据转换为8位数据，存入异步FIFO(FIRST IN FIRST OUT，先入先出)；控制模块从上述异步FIFO读取文件***数据。

第三步，数据处理模块从存储模块读取灯具控制文件数据；优选的，本步骤这样实现：控制模块根据来自上述异步FIFO的文件***数据，比如DBR(DOS BOOT RECORD)、FAT(File Allocation Table)，得到灯具控制文件的相关信息，主要包括分区信息、簇信息、文件地址信息、文件大小信息；根据上述相关信息得到文件的具体存储地址，控制模块发送读取上述地址的命令，并得到存储模块的有效应答；同时，控制模块控制数据处理模块处于数据处理状态，准备接受并处理来自存储模块的灯具控制文件；存储模块将灯具控制文件输出给数据处理模块。

第四步，数据处理模块处理灯具控制文件数据得到灯具控制信号，比如将灰度信号处理成亮度控制信号；第五步，输出上述灯具控制信号。

采用上述方法充分利用微控制器的控制功能和数据处理模块(如FPGA、CPLD等)强大的数据处理功能，取长补短，降低对微控制器和数据处理模块的性能要求，方便选型，降低产品成本。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种脱机控制装置，其特征在于，包括存储模块，控制模块和数据处理模块；其中，

所述存储模块设置控制端和数据端，所述数据处理模块设置控制端；

所述控制模块依次通过串行外设接口及方向控制电路与所述存储模块控制端连接；所述控制模块还与所述数据处理模块控制端连接，

所述数据处理模块还与所述存储模块数据端连接，

所述控制模块向所述存储模块和所述数据处理模块发送控制命令，在所述控制模块的控制下，所述数据处理模块从存储模块读取文件***数据和控制文件数据；

所述数据处理模块响应于所述控制模块的控制信号，将所述文件***数据进行转换，传递给所述控制模块，所述控制模块根据转换后的文件***数据，控制所述数据处理模块处于数据处理状态，准备接收并处理来自所述存储模块的控制文件数据，所述数据处理模块将所述控制文件数据进行处理生成控制信号并输出；

所述串行外设接口包括方向控制端、主入从出端、主出从入端和时钟信号端；所述时钟信号端与所述存储模块和所述数据处理模块连接，用于向所述存储模块和所述数据处理模块提供工作时钟；所述方向控制端、主入从出端和主出从入端与所述方向控制电路连接；

还包括输入模块，所述输入模块与所述控制模块相连接，用于向所述控制模块输入控制命令；所述输入模块为手持无线输入设备或有线输入设备。

2.根据权利要求1所述的脱机控制装置，其特征在于，所述存储模块为安全数字卡(SD卡)。

3.根据权利要求1所述的脱机控制装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块相连接，用于显示状态信息。

4.根据权利要求1所述的脱机控制装置，其特征在于，所述控制模块为微控制器MCU。

5.根据权利要求1所述的脱机控制装置，其特征在于，所述数据处理模块为现场可编程门阵列FPGA或复杂可编程逻辑器件CPLD。

6.根据权利要求1所述的脱机控制装置，其特征在于，所述控制模块和所述数据处理模块集成于单片集成电路内。

7.一种应用于权利要求1所述脱机控制装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：所述控制模块对所述存储模块初始化，对存储卡***检测、写保护检测、上电复位、存储卡状态切换；

A2：所述控制模块读取所述存储模块文件***的数据；

A3：所述数据处理模块从所述存储模块读取控制文件数据；

A4：所述数据处理模块处理控制文件数据得到控制信号；

A5：输出所述控制信号；

所述步骤A2具体执行以下步骤：

A21：由所述控制模块通过串行外设接口发送所述命令，并得到所述存储模块有效应答；当方向控制信号DIR输出为1时，控制模块使用MOSI线发送读取存储模块的命令给存储模块的CMD线，当DIR输出为0时，控制模块通过MISO线接收CMD线上的存储模块应答反馈信号；

A22：所述控制模块控制所述数据处理模块处于数据接收状态；

A23：所述存储模块将所述文件***数据输出给所述数据处理模块，所述数据处理模块将所述文件***数据转换位数，存入所述数据处理模块的异步FIFO；

A24：所述控制模块从所述异步FIFO读取所述文件***数据；

所述步骤A3具体执行以下步骤：

A31：所述控制模块根据所述文件***数据得到所述控制文件的相关信息；

A32：根据所述文件相关信息，所述控制模块发送读取命令，并得到所述存储模块的有效应答；

A33：所述控制模块控制所述数据处理模块处于数据处理状态；

A34：所述控制模块控制下，所述存储模块将所述控制文件输出给所述数据处理模块。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤A23中，所述存储模块输出4位数据，所述数据处理模块将其转换为8位数据。