随着社会经济的发展,城市光亮工程日益得到重视。城市标志性建筑越来越宏伟,户外灯饰系统的规模也越来越大,功能要求多样化,速度要求实时化。而LED控制系统控制的LED景观灯通常安装在建筑物表面,分布不均,灯具之间的空间关系有任意性,像素分布分散、面积大,信号传输和控制系统设计的难度较大。 本课题在以太网的基础上设计了一套LED实时灯饰系统的控制方案,驱动多样的可任意布局的LED灯具,实时播放视频。这是由PC机和多个数据分配器组成的串行网络控制系统。PC机上运行自编软件,实时截取电脑屏幕显示的图像帧,经地址映射后打包发送到串行网络上。数据分配器将属于自己的图像数据接收并转换成像素灯控制信号,驱动串行的像素灯；而将不属于自己的数据包转发到级联的下一个数据分配器。 数据分配器在整个LED实时灯饰系统中承担着数据传递和处理的重要任务,是整个系统的核心功能部件。数据分配器不仅要实现网络接口功能,对数据帧进行解析和再封装,还要快速转发数据帧,实现数据包的准确分配,并产生像素灯控制信号。 本课题的研究内容是国内大型灯饰系统发展所急需的技术,本项目的研发可在一定程度上推进新兴产业的发展。本课题的主要工作内容包括： 1.研究大型户外灯饰系统的实时播放的体系结构及通信机制,提出了级联式网络结构,设计了利用以太网物理层作为介质的传输系统。 2.根据网络结构和图像显示的数据特点,设计了系统的数据帧结构,实现网络中各个数据分配器运行参数的自动配置。 3.设计了数据分配器的主控制器,在FPGA上实现了数据帧解析、数据帧转发、数据缓存和像素驱动等模块,实现数据的高速分发和处理。 4.研究图像显示技术,根据“8场原理”,提出了“34场方法”,并运用该方法在不提高串行移位时钟的情况下,达到每个驱动口控制192个256级度的像素,实现了高灰度的像素灯驱动。 5.设计了数据分配器的硬件电路,对电路进行了调试,并进行了较充分的系统联调,数据分配器硬件具有较好的兼容性,各项工作性能稳定。 所设计的数据分配器,经过了系统测试,各项功能满足客户需求,性能达到了合作厂方的要求,可投入大规模生产。