摘要 LED显示技术已很成熟且普遍,但由于其显示信息更新往往采用和微机连接通信,故应用范围局限性很大。本系统用无线接收信息,拓展了LED显示技术应用领域,尤其在远距离的室外,信息频繁更新的场合,“无线接收LED显示屏”(以下简称“无线屏”)有其突出的优点。
1 系统框图
“无线接收信息LED显示系统”(以下简称“无线显示系统”)由七部分组成,包括:信息源、发射机、接收机、解码处理器、汉字库、显示控制器和显示屏,
从图1中可以看出,无线网可以连无数的“无线屏”终端,因为载有信息的信号是无线广播的,各“无线屏”从空中获取信号,然后靠预先分配给它的地址识别是否是发给自己的信息,个性化的信息可由处理器按预分配的个性地址(即每屏的号码)鉴别接收,公共信息也按预置的公共地址识别接收。“无线屏”的个性地址是各不相同的,只是所有的“无线屏”其公共地址号码是一样的。
信息源一般是微机,它包括信息输入界面、数据处理库和通信打包软件,最后送到发射机发送。
无线网络有三种采用方案:
1.利用GSM手机网,优点:网络广,漫游方便;缺点:成本高。
2.利用POCSAG寻呼网,优点:性价比较高;缺点:单向传送(即只收不答)。
3.用模块或车台自建网,优点:独立性强;缺点:投资大。
从笔者研制使用的经验看,第二种方案最佳,其无线网络是现成的,信息发送平台也是现成的,即利用其中文呼的功能,就解决了信息源和无线网络的构成。以下讨论均以利用寻呼网为例。
2 硬件分析
接收机采用BP机,解码器和处理器为同一单片机,控制器为另一单片机,单片机选用89C51,汉字库为2M位的国标一、二级字库,放在29C020里,见图2。解码处理器是本系统的核心,它不仅要完成接收解码、码模(汉码和字模)转换,还要负责向显示控制器传送字模点阵。
图2中,无线接收的数据由89C51①解码处理,经解码器(2764固化软件)解码取得汉码,再由汉码(加区位码)换算(见公式(一))成字库字模地址,然后从29C20字库中取字模点阵,用串口中断89C51②,89C51②按不同的字模特征,送入不同段的62256RAM,这里不同段的RAM,定义为不同的信箱。89C51②的作用是按顺序从不同的信箱取出点阵数据,逐位经74245收发器按一定速率CLK的串行移位到595N的输出,移位锁存到LED的各列,同时89C51②也将行控制经74245收发器后由4515译码输出导通TIP127驱动不同的行,使相应的LED点亮,显示不同的信息。
3 软件框图及说明
软件分成三大部分:接收解码、字库取模和显示控制。
3.1接收解码
解码也即编码的逆过程,解码内容包括从POC2SAG码(国际1号无线码)中BCH校验解码和从其信息码中提出汉字区位码。
图3为接收解码的软件流程框图。第一步是同步,在对数据流的同步时,须由软件补偿速率的变化误差、上升下降沿前后抖动和脉冲占空不等的三个发射机固有缺陷,这些缺陷会造成原始误码的存在。如何清除这些原始误码的可能性,可以分析POCSAG的前置码是数百对“1010…”,其用途是同步。软件中可以利用其数百毫秒时间内规则的上升下降来进行补偿计算,补偿的方法可以分别采用浮动多起点(码速跟踪调整)、中点采样和占空比系数补偿算法等。
同步后找到本屏地址,根据地址后不同的特征码,放入不同的信箱,这样,一个“无线屏”可以显示很多不同组的内容。
BCH(31、32)校验可以校验出二位随机错或四位突发错。这些错误是无线通信所不可避免的,它和原始误码的区别在于是随机和突发。BCH(31、21)解码不仅能校验出错码,并且可能对数据进行修复。
BCH码是一种循环码,循环码是利用除法来纠错的,由于任一码组多项式T(X)都能被生成多项式G(X)整除,所以在接收端可以将接收码组R(X)用G(X)去除,若在传输中未发生错误,接收码与发送码相同,即(R)X=T(X),故接收码组R(X)必定能被生成多项式G(X)整除。若码组在传输中发生错误,即R(X)≠T(X),R(X)被G(X)除时,可能除不尽而有余项,因此,可根据余项是否为零来判断码中有无错误(检错),如有余项,通过一定的运算就可以确定错码位置,从而加以纠正。
由于发送时是低位先发,高位后发,这样接收时也就低位在先,高位在后,故对校验修复后的数据进行倒置位(即最高位变最低位,依次变动),然后以7位为单位,依次取得一汉字的区码Q和位码W。312字库取模
字库由微机的汉字系统下载,以16×16点阵的国际库为例,其每个汉字的字模占32个字节,其起始地址A和区位码的换算算法为:
A=[(Q216)×94+(W21)×32](1)
得到某汉字在字库中的起始地址后,连续的32个字节就是该汉字的字模点阵,点阵的位数等于32字节×8位,即256位,刚好16×16点。
3.3显示控制
显示数据(字模点阵)输出前须作字模纵横向判断,如是纵向字模,而显示是横向的,则要进行纵横转换,转换模型是二个矩阵的对应移位,见公式(2):H
h(1,1)…h(16,1)h(1,16)…h(16,16)移位H′h(1,1)…h(1,16)h(16,1)…h(16,16)(2)
反之,如显示是纵向的,而字模是横向的,则要进行横纵转换,将公式(2)中的简头反向,即右边矩阵H′转为左边矩阵H。
显示数据输出采用串行输出,图4为某一个信箱的显示控制软件流程。就控制的方法而言,“无线屏”和“有线屏”是一样的,而有区别的是本系统中,由于显示控制由独立的单片机控制(见图2),所以它可以控制很多不同的信箱,信箱数量受到RAM容易和89C51②信箱容积限止。单片机89C51②正常工作流程按图4进行,只有当新的内容更新某信箱时,解码处理单片机89C51①才会用串行中断和显示控制单片机89C51②通信,将字模点阵数据从62256①放入62256②RAM中,更新显示内容。更新结束后,重新并从第一个信箱开始,循环控制显示。
4 小结
“无线显示系统”是一个系统,它包含信息源平台、无线网络和无线接收终端,这里仅叙述了终端。平台和网络是利用了寻呼网,如自建系统,则不仅包含信息源平台开发、网络建设等,更主要的是各种协议方法和结构设计,如通信协议、校验方法和数据结构等。所以利用技术上成熟现成的无线通信网,是建立“无线屏”收信息显示系统的一条较佳途径。