CN114253494B - 一种用于列车的大屏显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于列车的大屏显示装置，该装置包括：由多块子显示屏拼接构成的显示屏，多个与各子显示屏对应连接的显示控制板，多个与各显示控制板对应连接的主控板，其生成控制指令并发送给显示控制板来驱动对应的子显示屏，由多块子触摸屏拼接而成的触摸屏，多个与各块子触摸屏对应连接的触控板，以及包含与各主控板、各显示控制板、各触控板连接的接口的扩展板，其实现触控板与主控板之间的数据通信，以及所述装置与列车的其他模块的数据及指令通信。采用该装置不仅能可克服现有技术显示繁杂、不便查看的问题，使驾驶台环境美观，还能够稳定可靠地实现与列车各功能模块的数据通信，控制了设计的实现难度，节约研发针对性硬件的资金和时间。

Description

一种用于列车的大屏显示装置
技术领域
本发明涉及车载显示技术领域，尤其涉及一种用于列车的大屏显示装置。
背景技术
交通领域内随着轨道交通的应用日益广泛，为了实现列车的精确控制，相对于普通车辆或其他生活设施，列车的车载硬件设备和车载数据处理设施无疑需要满足更高的要求。列车车载显示设备作为列车上重要的设施，其主要用于记录并显示列车运行当中的各种状态信息参数以及所需的列车上各部件的具体信息，同时将相关的各种参数或信息反馈给驾驶人员，此外其还作为直接与驾驶人员交流的人机交互接口。
目前列车上的车载显示器多是采用分类控制及显示的方式，即通过不同的显示器显示不同类别的信息内容，这样导致列车司控台出现多个式样不同的显示器，一定程度上影响驾驶人员对不同信息的判断，紧急情况下易导致误操作，同时对驾驶人员的记忆要求较高，且影响美观。因此，亟需提供一种科学又可靠的列车大屏显示设备。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于列车的大屏显示装置，在一个实施例中，所述装置包括：
显示屏，其由多块子显示屏无缝拼接构成；
多个显示控制板，其分别与各块子显示屏对应连接，用于根据控制指令驱动对应的各子显示屏；
多个主控板，其分别与各个显示控制板对应连接，用于生成控制指令并发送给显示控制板来驱动对应的子显示屏；
触摸屏，其由多块子触摸屏无缝拼接而成；
多个触控板，其分别与各块子触摸屏对应连接，用于驱动对应的各块子触摸屏；
扩展板，其包含与多个主控板、多个显示控制板以及多个触控板连接的接口，用于实现触控板与主控板之间的数据通信，并实现所述装置与列车的其他模块的数据及指令通信；
以及多个电源模块。
在一个实施例中，所述装置还包括：
多组感光芯片，所述感光芯片用于实时采集显示屏所处环境的光线数据；
多个感光控制板，其分别连接在扩展板与对应的各组感光芯片之间，用于驱动各组感光芯片运行；
多组LED灯，其通过各个感光控制板与所述扩展板连接，由所述感光控制板驱动运行。
进一步地，各个主控板分别采用板级连接器与所述扩展板连接，各个主控板之间通过所述扩展板上的多个RS232接口电路实现数据通信，所述扩展板包括多路RS232通信接口电路。
在一个实施例中，所述主控板还包括：
内存接口，其采用DDR3内存接口，用于短期存储传输至主控板的触摸屏输入数据和列车数据，所述列车数据包括列车控制信息和列车运行状态数据；
LVDS接口电路，所述主控板通过其与各个显示控制板连接。
在一个实施例中，所述主控板还包括：
USB接口和以太网接口，通过这些接口所述主控板实现列车数据及控制数据的双传下载，以及与以太网之间的通信；
电平转换模块，其与电源模块连接，用于实现各供电电源之间的转换。
在一个实施例中，所述主控板与车载控制网和车载信息网通信连接，以从所述车载信息网获取列车的运行状态数据，从所述车载控制网获取列车控制信息及地面网络通信数据。
在一个实施例中，所述扩展板还包括：
与各个显示控制板连接的LVDS接口电路；
与各个触控板连接的I2C接口电路；
与扩展板实现信号传输的UART接口电路。
在一个实施例中，所述扩展板采用I2C接口电路传输各组感光芯片的控制信号，采用GPIO接口电路传输各组LED灯的控制信号。
在一个实施例中，所述扩展板还包括：
背光接口电路，其配置为将来自主控板的背光控制信号发送至显示屏的背光板，驱动背光板运行实现显示屏的背光控制；
信号隔离芯片，其配置为对信号传输进行隔离；
以及多路以太网接口和多路USB接口。
在一个实施例中，所述扩展板还配置为：
识别异常主控板对应的故障显示信号，输出提示信息并将要传输至该异常主控板的数据，传输给正常的主控板并驱动对应的显示屏进行显示；其中所述故障显示信号包括所述异常主控板自身的故障显示信号以及其对应的显示控制板和子显示屏的故障显示信号。
与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：
本发明提供的一种用于列车的大屏显示装置基于设计的主控板和扩展板协作运行，采用该装置不仅能够实现车载数据的大屏显示，使驾驶台环境美观，便于驾驶员查看，且能够有效实现与列车各个功能模块的数据通信，此外，本发明控制了装置的实现难度，不需要另行研发实现数据屏显、数据处理控制各方数据通信的硬件结构，节省了研发针对性硬件的资金和时间。
此外，本发明降低了主控板处理器的数据处理压力，同时保障了数据传输及处理的可靠度，其采用的主控板和扩展板均设有对外扩展接口，便于根据实际需求进行灵活的功能性调整，具有很好的实用性，本发明显示过程中不需要驾驶人员执行相关的操作，能够为驾驶人员提供蜂鸣器提示服务以及滤除杂音后的播报服务，保障需要传达的信息或提示能够及时有效地传达给相应对象。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的用于列车的大屏显示装置的结构示意图；
图2是本发明另一实施例中用于列车的大屏显示装置的主控板处理器的内部结构明细图；
图3是本发明实施例中用于列车的大屏显示装置的扩展板内部结构明细图；
图4是本发明又一实施例提供的用于列车的大屏显示装置的显示屏拼接原理图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
交通领域内随着轨道交通的应用日益广泛，为了实现列车的精确控制，相对于普通车辆或其他生活设施，列车的车载硬件设备和车载数据处理设施无疑需要满足更高的要求。列车车载显示设备作为列车上重要的设施，其主要用于记录并显示列车运行当中的各种状态信息参数以及所需的列车上各部件的具体信息，同时将相关的各种参数或信息反馈给驾驶人员，此外其还作为直接与驾驶人员交流的人机交互接口。
目前列车上的车载显示器多是采用分类控制及显示的方式，即通过不同的显示器显示不同类别的信息内容，这样导致列车司控台出现多个式样不同的显示器，一定程度上影响驾驶人员对不同信息的判断，紧急情况下易导致误操作，同时对驾驶人员的记忆要求较高，且影响美观。因此，亟需提供一种科学又可靠的列车大屏显示设备。
而现有的大屏显示设备主要是应用于小型私家车以及公共场所的建筑设施进行广告或者简单信息的显示，由于列车对车载显示器的稳定性、安全性及精确性等要求更高，同时需要满足与列车其他设备进行通信、数据收发以及与驾驶人员交互等功能，现有的大屏显示设备无法可靠应用于轨道交通领域。
并且在研究的过程中，申请人发现目前由于没有符合列车大屏尺寸的工业液晶屏与触摸屏，需要重新评估合适的液晶屏和触摸屏方案，而重新研发显示屏及触摸屏以及对应主控设备和功能模块必然需要耗费相当大的资源和时间，难度及成本都很高。
为解决上述问题，本发明提供一种用于列车的大屏显示装置，该装置基于现有的主控设备和通信接口辅以扩展板，实现列车大屏显示的硬件平台，其能够将列车行驶中的主要信息内容同时在一个有多块子显示屏拼接成的显示器上显示，那样更方便驾驶人员及时做出判断，也使司控台整洁美观，且其子显示屏的尺寸和数量可以由工作人员根据列车的实际车载需求自行设置并调整。基于此，本发明在有效实现数据通信及处理的过程中至少要解决以下技术问题：
1、硬件单板方案以及单板电路设计上应能够实现大屏幕显示交互、通信、感光等功能，并且要实现双屏独立控制，保证可靠性，符合轨道交通行业的各项标准。
2、目前工业上没有符合要求的大尺寸液晶屏等显示设备，因此得基于现有技术进行新的液晶屏，触摸屏方案设计。本发明在现有的小尺寸列车车载显示器的硬件平台基础上，进行了相应的扩展与变型设计，如调整主控板数以及扩展板模块，主要是在通信及显示控制上增加对应的电路模块，以及在显示硬件设备上如液晶屏等做出新的方案设计，以满足大屏显示的需求，支持双屏独立显示交互，且具有较高的可靠性和兼容性。下面参考附图对本发明各个实施例进行说明。
实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的用于列车的大屏显示装置的结构示意图，参照图1可知，该装置包括：
显示屏H，其由多块子显示屏无缝拼接构成；
多个显示控制板C，其分别与各块子显示屏对应连接，用于根据控制指令驱动对应的各子显示屏；
多个主控板B，其分别与各个显示控制板C对应连接，用于生成控制指令并发送给显示控制板来驱动对应的子显示屏；
触摸屏G，其由多块子触摸屏无缝拼接而成；
多个触控板D，其分别与各块子触摸屏对应连接，用于驱动对应的各块子触摸屏；
扩展板A，其包含与所述多个主控板、多个显示控制板以及多个触控板连接的接口，用于实现触控板与主控板之间的数据通信，并实现所述装置与列车的其他模块的数据及指令通信；
以及多个电源模块E；
其中，显示屏通常采用液晶屏。
在一个实施例中，所述大屏显示装置包括至少两个主控板B，所述主控板B包括处理器，其用于对接收的数据进行处理和传输，并生成显示装置的控制指令；
一个扩展板A，其与各个主控板连接，用于实现所述装置内部的通信接口扩展以及装置对外的列车通信接口扩展；
至少两个显示控制板C，每个显示控制板C均与所述扩展板A和主控板B连接，用于驱动所述显示装置的显示屏H，所述显示屏由至少两块子显示屏无缝拼接而成，所述子显示屏采用液晶显示屏，每块子显示屏由单独的显示控制板控制；
至少两个触控板D，其均与所述扩展板A连接，用于驱动触摸屏G，所述触摸屏由至少两块子触摸屏无缝拼接而成，每块子触摸屏由单独的触控板D控制；以及至少两个电源模块E。
在一个实施例中，所述装置还包括：
多组感光芯片，所述感光芯片用于实时采集显示屏所处环境的光线数据；
多个感光控制板，其分别连接在扩展板与对应的各组感光芯片之间，用于驱动各组感光芯片运行；
多组LED灯，其通过各个感光控制板与所述扩展板连接，由所述感光控制板驱动运行。其中，LED表示发光二极管(Light Emitting Diode)，其通过不同颜色亮灭来显示各液晶屏的运行状态。
进一步地，所述主控板B分别采用板级连接器与所述扩展板A连接，各个主控板分别采用板级连接器与所述扩展板连接，各个主控板之间通过所述扩展板上的多个RS232接口电路实现数据通信，所述扩展板包括多路RS232通信接口电路。
在一个实施例中，所述主控板B采用CPU主控板，其处理器包括：
内存接口，其采用DDR3内存接口，用于短期存储传输至主控板的触摸屏输入数据和列车数据，所述列车数据包括列车控制信息和列车运行状态数据；DDR SDRAM表示双倍速率同步动态随机存储器(Double Data Rate SDRAM)；
LVDS接口电路，所述主控板通过LVDS接口电路与各个显示控制板C连接，通过显示控制板控制显示屏运行。其中，LVDS表示低电压差分信号(Low-Voltage DifferentialSignaling)。
实际应用时，在一个实施例中，所述主控板B的处理器还包括：
USB接口和以太网接口，通过这些接口所述主控板实现列车数据及控制数据的双传下载以及与以太网的通信；
电平转换模块，其与电源模块连接，用于实现各供电电源之间的转换。实际应用中，采用电平转换电路实现各供电电源之间的转换，如5V转3.3V，3.3V转1.8V，从而满足各电路对电源的需求。
进一步地，考虑到列车运行数据以及列车控制数据之间彼此影响的联系，列车的实时运行数据能够为生成列车大屏显示装置及其他功能模块的控制信号提供可靠的数据支持，因此，本发明中主控板B的处理器与车载控制网和车载信息网通信连接，以从所述车载信息网获取列车的运行状态数据，从所述车载控制网获取列车控制信息及地面网络通信数据。
在一个实施例中，所述扩展板A还包括：
与各个显示控制板连接的LVDS接口电路；与各个触控板连接的I2C接口电路；以及与扩展板实现信号传输的UART接口电路；其中，LVDS接口电路与各个显示控制板C连接；I2C接口电路，与各个触控板D连接；UART接口电路，与扩展板实现信号传输。
实际应用时，在一个实施例中，所述扩展板A采用I2C接口电路传输各组感光芯片的控制信号，采用GPIO接口电路传输各组LED灯的控制信号。。
进一步地，为了满足列车驾驶员的需求，不影响驾驶员操作的前提下向其有效传达信息，本发明的装置还配置有语音播报电路，其配合对应的降噪电路，为驾驶员提供可靠的语音播报；另外的，对于异常情况或特定信号，为了使其能够被及时发现并处理，本发明实施例的装置设置有用于警报或提示的电路，具体地，本发明将上述功能集成于所述扩展板上，因此所述扩展板A还包括：
语音控制电路，其配置为根据需求对列车的运行数据进行语音播报；
蜂鸣器电路，其配置为控制蜂鸣声来进行开机提示以及警报提醒；
回声消除混频电路，其配置为消除杂音，防止杂音对语音播报的干扰。
在一个实施例中，所述扩展板A还包括：背光接口电路，其配置为将来自主控板的背光控制信号发送至显示屏的背光板，驱动背光板运行实现显示屏的背光控制；其中，所述背光控制信号由主控板的处理器根据扩展板传输来的显示屏所处环境的光线数据确定。
信号隔离芯片，其配置为对信号传输进行隔离；实际应用中，可以采用光耦隔离或变压器隔离方法，主要是防止外部信号以及内部不相干的信号对信号传输产生干扰；
以及多路以太网接口和多路USB接口。
考虑到实际应用时，不可避免地主控板自身出现异常状况，或者主控板连接的显示控制板或者子显示屏出现异常状况，为了保障这种情况下数据显示的完整性，所述扩展板还配置为：
识别异常主控板对应的故障显示信号，输出提示信息并将要传输至该异常主控板的数据，传输给正常的主控板并驱动对应的显示屏进行显示；其中所述故障显示信号包括所述异常主控板自身的故障显示信号以及其对应的显示控制板和子显示屏的故障显示信号，这样，即使出现硬件或局部通信故障，本来由于故障无法显示的数据也能够正常显示，不会造成显示数据的缺失。这种情况下由正常的主控板按照其设定的一种或多种数据处理逻辑进行处理并生成对应的显示控制指令，例如，考虑到需要显示的数据量增加，实际应用时可采取设定时间交替显示的形式。需要说明的是，可以采取其他合理的方式设计上述情况针对的显示逻辑，本发明该处不予限定。
采用本发明上述实施例中的大屏显示装置，基于现有的主控设备和通信接口辅以扩展板，并设计合理的电路结构构成硬件平台实现列车大屏显示，其能够将列车行驶中的主要信息内容同时在一个有多块子显示屏拼接成的显示器上显示，更方便驾驶人员查看并及时做出判断，也能够使司控台整洁美观，而且其子显示屏的尺寸和数量可以由工作人员根据列车的实际车载需求自行设置并调整，也可以根据扩展接口丰富装置的通信链路和功能单元，具有很突出的灵活性和实用性。
实施例二
以由两块子显示屏组成显示屏为例，该实施例中，所述显示屏采用两块子液晶屏无缝拼接而成，每块屏由单独的显示控制板控制，液晶屏内部拼接，抗震能力更强。所述触摸屏为电容触摸屏，也由两块触摸屏无缝拼接而成，每块由单独的触控板控制。
需要说明的是，大屏显示不仅仅只是满足单纯显示的功能，显示的内容还需要通过与外设进行通信来获取信息数据，主要是对列车上其他主要电子产品的状态数据进行采集，如温度、运行相关参数等，以及与驾驶人员交互，即驾驶人员可通过触摸或按键等方式来打开相应的内容或控制开关等。下面对本实施例中用于列车的大屏显示装置的结构以及所能够满足或支持的主要功能进行详细的介绍。该实施例的用于列车的大屏显示装置包括：
显示屏H，其由两块子显示屏无缝拼接构成；
两个显示控制板C，其分别与两块子显示屏对应连接，用于根据控制指令驱动对应的子显示屏；
两个主控板B，其分别与各个显示控制板C对应连接，用于生成由所述显示控制板驱动对应子显示屏的控制指令；
触摸屏G，其由两块子触摸屏无缝拼接而成；
两个触控板D，其分别与各块子触摸屏对应连接，用于驱动对应的各块子触摸屏；
扩展板A，其包含与所述主控板、显示控制板以及触控板连接的接口，用于实现触控板与主控板之间的数据通信，并实现所述装置与列车的其他模块的数据及指令通信；
以及两个电源模块E；其中，两个电源模块E分别控制两套***，供应12V/5V。
其中，所述两块CPU主控板间通过RS232通信，并在所述扩展板上实现，所述主控板B均包括处理器以及必要的***扩展，具有LVDS接口，USB和以太网接口，实现显示器单板的显示、通信等功能，所述主控板B采用CPU主控板。
进一步地，两个主控板B分别采用板级连接器与所述扩展板A连接，各主控板分别采用板级连接器与所述扩展板连接，各个主控板之间通过所述扩展板上的RS232接口电路实现数据通信。
在一个实施例中，所述主控板B的处理器包括：
内存接口，其采用DDR3内存接口，用于短期存储传输至主控板的触摸屏输入数据和列车数据，所述列车数据包括列车控制信息和列车运行状态数据；
LVDS接口电路，所述主控板通过LVDS接口电路与各个显示控制板C连接，通过显示控制板控制显示屏运行。
在一个实施例中，所述主控板B的处理器还包括：
USB接口和以太网接口，其配置为实现列车数据及控制数据的双传下载，并与以太网进行通信；
电平转换模块，其与电源模块连接，用于实现各供电电源之间的转换；实际应用中，采用电平转换电路实现各供电电源之间的转换，如5V转3.3V，3.3V转1.8V，从而满足各电路对电源的需求。
进一步地，考虑到列车的实时运行数据能够为生成列车大屏显示装置及其他功能模块的控制信号提供可靠的数据支持，因此，本发明中主控板B的处理器与车载控制网和车载信息网通信连接，以从所述车载信息网获取列车的运行状态数据，从所述车载控制网获取列车控制信息及地面网络通信数据。
具体地，图2示出了本发明实施例中用于列车的大屏显示装置的主控板处理器的内部结构明细图，如图2所示，CPU主控板通过板级连接器与扩展板连接，本实施例中CPU主控板B核心为处理器，采用的是i.MX6系列，可以提供一个64位的DDR3内存接口和许多用于连接外设的接口，为了实现数据存储扩展、显示、通信以及多种电源供电等功能，需要对处理器进行必要的***扩展，如Flash、DDR3、UART(RS232)、以太网物理层、电平转换模块等，具有LVDS接口，用于驱动液晶屏，具有USB和以太网接口，用于数据的双传下载，同时可以用以太网进行通信。且主控板处理器提供有外部接口模块EIM(External interfaceModule)。另外，在一个可选的实施例中，所述处理器通过高速串行计算机扩展总线标准(PCIe Peripheral component interconnect express)连接需求的对应外部扩展接口。
实际应用时，CPU主控板B一块用于连接车载控制网，另一块用于连接车载信息网。其中车载控制网主要是实现对列车一些状态的控制和相关信息的读取，以及与地面网络进行通信，实现信息的反馈；车载信息网主要是实现对智能识别数据的获取以及视屏监控等。
在一个实施例中，所述扩展板A包括：
LVDS接口电路，其配置为与各个显示控制板C连接，通过显示控制板C控制显示屏运行；
I2C接口电路，其配置为与各个触控板D连接，通过触控板控制触摸屏运行；I2C(Inter-Integrated Circuit)是一种串行通讯总线；
UART接口电路，其配置为与扩展板实现信号传输，UART表示通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)。
实际应用时，在一个实施例中，所述扩展板A还包括：
两组感光芯片，所述感光芯片用于实时采集显示屏所处环境的光线数据；
两个感光控制板，其分别连接在扩展板与对应的各组感光芯片之间，用于驱动各组感光芯片运行；
两组LED灯，其通过各个感光控制板与所述扩展板连接，由所述感光控制板驱动运行，用于通过不同颜色亮灭来显示状态。进一步地，扩展板A采用I2C接口电路传输各组感光芯片的控制信号，采用GPIO接口电路传输各组LED灯的控制信号。。其中，GPIO表示通用输入/输出接口(General Purpose Input Output)。
上述实施例中，所述装置的感光功能和LED灯显示功能在感光控制板F上实现，所述感光控制板F也可称为感光&LED板，采用面板安装感光芯片的方式采集环境光，通过A/D转换器转化为数字信号，并经由扩展板A中感光控制板接口电路传给处理器，再进一步控制液晶屏背光，以改变液晶屏显示亮度，还能够控制LED灯亮灭来显示当前工作状态。扩展板A通过I2C对感光芯片进行控制，通过GPIO对LED灯进行控制，并提供3.3V供电。
为了满足列车驾驶员的需求，在不影响驾驶员操作的前提下有效传达信息，本发明的装置还配置有语音播报电路，其配合对应的降噪电路，为驾驶员提供稳定清晰的语音播报；另外的，对于异常情况或特定信号，为了使其能够被及时发现并处理，本发明实施例的装置设置有用于警报或提示的电路，具体地，本发明将上述功能集成于所述扩展板上，因此有：所述扩展板还包括：
语音控制电路，其配置为根据需求对列车的运行数据进行语音播报；
蜂鸣器电路，其配置为控制蜂鸣声来进行开机提示以及警报提醒；
回声消除混频电路，其配置为消除杂音，防止杂音对语音播报的干扰。
在一个实施例中，所述扩展板A还包括：背光接口电路，其配置为将来自主控板处理器的背光控制信号发送至显示屏的背光板，实现显示屏的背光控制；其中，所述背光控制信号由主控板的处理器根据扩展板传输来的显示屏所处环境的光线数据确定。
信号隔离芯片，其配置为对信号传输进行隔离；实际应用中，可以采用光耦隔离或变压器隔离方法，主要是防止外部信号以及内部不相干的信号对信号传输产生干扰；
以及以太网接口和USB接口。
需要说明的是，所述装置的语音功能由CPU主控板B和扩展板A共同完成。CPU主控板B实现I2CS的主控信号提供，并通过扩展板A中的语音控制电路完成D/A转换并实现音频信号的放大和对外输出，对外可接喇叭。
所述扩展板A主要完成通信接口扩展，包括RS232接口电路，以太网接口电路，蜂鸣器电路，语音控制电路，感光控制板接口电路，LVDS接口电路，USB接口电路，回声消除混频电路，触摸屏接口电路以及背光接口电路等。
具体地，所述扩展板A以及所述CPU主控板的电路设计可支持：以太网通信支持10M/100M以太网；USB支持两路USB 2.0，可设置为OTG模式；多媒体功能支持两路音频输出，并且音频大小可调节；显示上支持显示亮度自动调节以及背光亮度可调节，并且有指示灯进行状态显示；此外还可支持蜂鸣器，外接喇叭。
本实施例中扩展板A具有两套相同结构的电路，分别与两块CPU主控板B配合，以实现双屏独立显示。CPU主控板B主要完成主控部分，扩展板A主要完成通信接口扩展，图3示出了本发明实施例中用于列车的大屏显示装置的扩展板内部结构明细图，如图3所示，扩展板包括RS232接口电路，以太网接口电路，蜂鸣器电路，语音控制电路，感光控制板接口电路，LVDS接口电路，USB接口电路，回声消除混频电路，触摸屏接口电路以及背光接口电路等，其中蜂鸣器电路主要是通过控制蜂鸣声来进行开机提示以及一些警报提醒；回声消除混频电路主要是对杂音的消除，从而防止杂音对语音播报的干扰。扩展板A通过将对外接口所接收到的信号，通过一定处理后送入CPU主控板B进行数据的加工，反之则把处理器发出来的数据处理后通过接口发送给其他模块，从而实现对列车各状态信息的获取以及对列车的状态调节或对其他车载电子产品的控制。
在一个实施例中，所述扩展板A与所述CPU主控板B之间采用板级连接器对接，实际应用时，采用板级220芯连接器，所有对外接口均放置在所述扩展板上，对外接口包括两路RS232，两路音频输出，两路USB以及四路以太网，液晶屏、触摸屏等直接通过线缆连接到所述扩展板上。
所述两块CPU主控板B各出一路LVDS，所述扩展板A出两路LVDS，与显示控制板C相连，共同驱动液晶屏，例如用于驱动21.5寸的液晶显示屏。所述扩展板与所述触控板D的接口为I2C接口。
在一个实施例中，以太网通信功能由CPU主控板B和扩展板A共同完成。其中两路采用CPU处理器实现以太网的MAC+PHY控制，并在扩展板A上完成网络信号的隔离和对外接口，采用变压器隔离方式，另外两路通过USB接口扩展成以太网口，在扩展板A上实现，且可支持FTP服务器与客户端功能，TRDP以及10M/100M以太网，主要是用于CPU主控板B与车载控制网和车载信息网的通信连接。
USB功能由CPU主控板B和扩展板A共同完成，CPU主控板B提供USB的主控部分，扩展板A中USB接口电路完成USB对外接口，支持两路USB 2.0，可设置为OTG模式，主要用于产品的维护，同时可用于进行软件刷写或外部文件读取。
进一步地，RS232通信由CPU主控板B和扩展板A共同完成，用于进行显示调试，可在不拆卸的情况下对开机状态以及故障信息等内容进行读取从而来定位问题或解决问题，同时两块CPU主控板B之间也是通过RS232来进行通信，从而实现一些数据信息的统一，CPU主控板B提供UART口，扩展板A中RS232接口电路完成信号的转换和对外接口，并且采用电源隔离芯片进行了电源的隔离。
图4示出了本发明实施例中用于列车的大屏显示装置的显示屏拼接原理图，如图4所示，本实施例的液晶显示屏H采用左右两块屏无缝拼接而成，每块屏由单独的显示控制板C控制，液晶屏内部拼接，抗震能力更强。触摸屏G为电容触摸屏，也由两块触摸屏无缝拼接而成，每块由单独的触控板D控制。需要说明的是，在本发明的其他实施例中可以采用其他合理的形式实现屏幕的拼接，此处不予限定。同时触控板D又由扩展板A中的触摸屏接口电路进行控制或者实现触摸数据的读取。
该实施例中，液晶屏背光功能由扩展板A控制实现，由处理器发出背光控制信号，再通过扩展板A中的背光接口电路将信号发送至液晶屏的背光板，以实现液晶屏的背光控制。
考虑到实际应用时，不可避免地主控板自身出现异常状况，或者主控板连接的显示控制板或者子显示屏出现异常状况，为了保障这种情况下数据显示的完整性，因此，在一个可选的实施例中，所述扩展板还配置为：
识别异常主控板对应的故障显示信号，输出提示信息并将要传输至该异常主控板的数据，传输给另一个正常的主控板并驱动对应的显示屏进行显示；其中所述故障显示信号包括所述异常主控板自身的故障显示信号以及其对应的显示控制板和子显示屏的故障显示信号，这样，即使出现硬件或局部通信故障，本来由于故障无法显示的数据也能够正常显示，不会造成显示数据的缺失。这种情况下由正常的主控板按照其设定的一种或多种数据处理逻辑进行处理并生成对应的显示控制指令，例如，考虑到需要显示的数据量增加，实际应用时可采取设定时间交替显示的形式。需要说明的是，可以采取其他合理的方式设计上述情况针对的显示逻辑，本发明该处不予限定。
采用本发明实施例中提供的大屏显示装置，能够自主地根据获取的列车数据将具备显示需求的数据同时传达给工作状态的驾驶人员，显示过程中不需要驾驶人员执行不必要的操作，同时本发明实施例提供的装置能够为驾驶人员提供蜂鸣器提示服务以及滤除杂音后的播报服务，保障需要传达的信息或提示能够及时有效地传达给相应对象。
另外的，本发明实施例的主控板设有对外接口扩展，便于丰富内部功能电路，且本发明实施例设置有扩展板，大大降低了主控板处理器的数据处理压力，同时保障了数据传输及处理的可靠度，不需要重新研发能够满足车载要求的显示屏、控制装置及功能模块，采用客观的成本实现稳定可靠的车载大屏显示。
本发明实施例提供的用于列车的大屏显示装置中，各个模块或单元结构可以根据实际显示需求独立运行或组合运行，以实现相应的技术效果。虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行改进并新增可行的功能。如可以根据适当变型以满足更大屏显示的需求，并根据需求新增相应的电路模块等。其中，单板设计方案采用整体一块单板的设计方案来进行替代，可以在一块单板上实现两套独立的***，但是相对设计风险性更大；液晶屏方案也可以采用多个标准液晶屏有缝拼接的方式来替代本发明中无缝衔接的方案，触摸屏方案也可以根据液晶屏方案进行调整。
补充说明
考虑到本发明上述任意一个或多个实施例的其他方面，本发明还提供一种用于列车的大屏显示装置的控制方法，该方法用于控制如上述任意一个或多个实施例中的装置。
具体地，本发明实施例中用于列车的大屏显示装置的控制方法包括以下操作：
主控板根据来自扩展板的列车数据生成显示控制指令；
由与所述主控板连接的显示控制板基于所述显示控制指令驱动对应的子显示屏实现数据显示，其中，各子显示屏之间无缝拼接连接；
来自扩展板的列车数据包括：通过子触摸屏输入的指令数据、列车的运行状态数据以、列车的控制数据以及列车其他功能模块的通信数据；其中所述子触摸屏之间采用无缝拼接方式连接；
进一步地，由与所述扩展板连接的触控板驱动对应的子触摸屏运行。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意味着限制。
说明书中提到的“一实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述装置包括：
显示屏，其由多块子显示屏无缝拼接构成；
多个显示控制板，其分别与各块子显示屏对应连接，用于根据控制指令驱动对应的各子显示屏；
多个主控板，其分别与各个显示控制板对应连接，用于生成控制指令并发送给显示控制板来驱动对应的子显示屏；
触摸屏，其由多块子触摸屏无缝拼接而成；
多个触控板，其分别与各块子触摸屏对应连接，用于驱动对应的各块子触摸屏；
扩展板，其包含与多个主控板、多个显示控制板以及多个触控板连接的接口，用于实现所述装置内部的通信接口扩展，包括装置内部触控板与主控板之间的数据通信，并实现所述装置对外的列车通信接口扩展，包括装置对外的数据及指令通信；
以及多个电源模块；
所述扩展板还包括：
背光接口电路，其配置为将来自主控板的背光控制信号发送至显示屏的背光板，驱动背光板运行实现显示屏的背光控制，其中，所述背光控制信号由主控板的处理器根据扩展板传输来的显示屏所处环境的光线数据确定，
信号隔离芯片，其配置为对信号传输进行隔离，
以及多路以太网接口和多路USB接口。
2.如权利要求1所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述装置还包括：
多组感光芯片，所述感光芯片用于实时采集显示屏所处环境的光线数据；
多个感光控制板，其分别连接在扩展板与对应的各组感光芯片之间，用于驱动各组感光芯片运行；
多组LED灯，其通过各个感光控制板与所述扩展板连接，由所述感光控制板驱动运行。
3.如权利要求1所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，各个主控板分别采用板级连接器与所述扩展板连接，各个主控板之间通过所述扩展板上的多个RS232接口电路实现数据通信，所述扩展板包括多路RS232通信接口电路。
4.如权利要求1所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述主控板还包括：
内存接口，其采用DDR3内存接口，用于短期存储传输至主控板的触摸屏输入数据和列车数据，所述列车数据包括列车控制信息和列车运行状态数据；
LVDS接口电路，所述主控板通过其与各个显示控制板连接。
5.如权利要求4所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述主控板还包括：
USB接口和以太网接口，通过这些接口所述主控板实现列车数据及控制数据的双传下载，以及与以太网之间的通信；
电平转换模块，其与电源模块连接，用于实现各供电电源之间的转换。
6.如权利要求5所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述主控板与车载控制网和车载信息网通信连接，以从所述车载信息网获取列车的运行状态数据，从所述车载控制网获取列车控制信息及地面网络通信数据。
7.如权利要求1所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述扩展板还包括：
与各个显示控制板连接的LVDS接口电路；
与各个触控板连接的I2C接口电路；
与扩展板实现信号传输的UART接口电路。
8.如权利要求1所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述扩展板采用I2C接口电路传输各组感光芯片的控制信号，采用GPIO接口电路传输各组LED灯的控制信号。
9.如权利要求1~8中任一项所述的用于列车的大屏显示装置，其特征在于，所述扩展板还配置为：
识别异常主控板对应的故障显示信号，输出提示信息并将要传输至该异常主控板的数据，传输给正常的主控板并驱动对应的显示屏进行显示；其中所述故障显示信号包括所述异常主控板自身的故障显示信号以及其对应的显示控制板和子显示屏的故障显示信号。
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