基于以太网的列车内部显示LED控制器软件设计与实现

论文摘要

随着我国城市人口的不断增多,地铁将逐渐成为现代生活中必不可少的出行工具之一,对于地铁系统的开发与研究有着重要的理论与应用价值。地铁内部显示LED作为整个地铁系统中面向公众的信息显示终端,是地铁对外进行信息传播的窗口。国内现行的地铁系统中基本都配备了LED显示屏,但LED控制器的灵活性和显示效果的多样性仍有待进一步提高。当前多数LED控制器主要是通过单片机的I/O直接驱动LED,只能进行简单的显示,很难满足地铁系统对于其显示效果灵活性的要求。本文从这一功能需求出发,致力于对LED控制器软件的系统开发。本文设计的新型LED控制器根据列车实际需求,通过以太网接收列车主控的消息,并据此显示相应的画面,可以动态的切换LED屏幕的组合方式,并制定一套复杂完善的显示协议,可以按照一定的规则任意组合,给乘客显示丰富的信息；同时,列车的通讯部分是基于以太网实现,时刻接收列车主控发送的过程数据,以保持当前所有LED控制器为最新数据；并且不断向列车主控发送过程数据,将当前LED控制器的状态上报给列车主控。本文首先设计了该LED控制器的总体框架,接下来重点介绍了通讯模块、解析模块和显示模块。LED控制器以linux操作系统为开发平台,因其对网络良好的支持性,可以与列车主控方便的进行通信；并且基于Qt界面库进行开发,其灵活的窗口管理系统,可以实现各种复杂的画面,大大降低了软件设计的复杂度。本文设计的LED控制器能够有效的满足列车对于其显示终端多样性、灵活性的需求,其响应速度快,显示效果丰富多样,已成功应用于某无人驾驶地铁。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 列车乘客信息系统简介
• 1.2 列车内部显示LED控制器发展现状
• 1.3 本文问题提出及意义
• 1.4 本文的工作
• 2 LED控制器软件总体设计
• 2.1 LED控制器总体拓扑
• 2.2 需求分析
• 2.2.1 应用需求
• 2.2.2 技术需求
• 2.3 LED控制器结构及其开发平台选择
• 2.3.1 LED控制器结构
• 2.3.2 硬件平台
• 2.3.3 软件平台
• 2.4 软件方案设计
• 2.4.1 LED控制器软件的构架及框图
• 2.4.2 LED控制器软件的状态机
• 3 通信模块设计方案
• 3.1 通讯协议的实现
• 3.1.1 IPTCOM简介
• 3.1.2 数据的发送与接收
• 3.2 过程数据
• 3.3 消息数据
• 4 解析模块设计方案
• 4.1 双缓冲机制
• 4.2 命令协议解析机制
• 4.2.1 命令协议总体介绍
• 4.2.2 命令协议规则
• 4.2.3 命令协议组合
• 5 显示模块设计方案
• 5.1 窗口的显示构架
• 5.1.1 底层窗口
• 5.1.2 块窗口
• 5.1.3 移动窗口
• 5.1.4 属性窗口
• 5.2 显示效果的实现
• 5.2.1 显示结构体
• 5.2.2 具体效果的实现
• 6 LED控制器的测试与应用
• 6.1 测试
• 6.1.1 测试工具
• 6.1.2 测试环境
• 6.1.3 测试流程
• 6.2 应用
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢