隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )普及和速度的提升，網(wǎng)絡(luò )通信方式被更多的用戶(hù)采用，即用戶(hù)通過(guò)集線(xiàn)器或網(wǎng)絡(luò )直連的方式與顯示屏通信。其中通過(guò)集線(xiàn)器，PC 機和顯示屏IP 可不在同一個(gè)網(wǎng)段；而網(wǎng)絡(luò )直連時(shí)，PC 機和顯示屏的IP 地址必須在同一個(gè)網(wǎng)段。不管采用哪一種方法，都必須知道兩者的IP 地址才能進(jìn)行通信。但在調試過(guò)程中，由于LED 控制卡太多、放置時(shí)間太長(cháng)或由不同的人進(jìn)行配置，有時(shí)用戶(hù)可能不知道顯示屏的IP 地址，這樣就很難開(kāi)展工作了。另外，出廠(chǎng)配置的IP 地址和現場(chǎng)安裝的IP 地址可能不一樣，并且現場(chǎng)安裝的顯示屏IP 地址由于用戶(hù)千差萬(wàn)別，其IP 地址段也不一樣。這樣一來(lái)，在調試過(guò)程中，需要反復修改顯示屏或PC 機的IP 地址，帶來(lái)很大的工作量。因此，基于應用中的這些問(wèn)題，有用戶(hù)提出能否采用網(wǎng)絡(luò )直連的方式，無(wú)需知道LED 顯示屏的IP 地址，也不用修改PC 機的IP 就可實(shí)現PC 機與LED 顯示屏網(wǎng)絡(luò )通信，讓用戶(hù)更方便地調試LED 顯示屏。通過(guò)市場(chǎng)調研，有些軟件聲稱(chēng)實(shí)現了LED 顯示屏網(wǎng)絡(luò )直連的方式，但在具體實(shí)現上并不能令人滿(mǎn)意，例如穩定性、可靠性和時(shí)效性等方面并不如意。經(jīng)過(guò)研究，本文提出一種新的網(wǎng)絡(luò )直連的方法，可以很好地解決這些問(wèn)題，讓用戶(hù)方便、可靠、高效地調試顯示屏。
 

　　1 主要功能需求分析和模型構建

　　對于網(wǎng)絡(luò )直連，硬件如圖1 所示，用網(wǎng)絡(luò )直連線(xiàn)將PC 機和顯示屏連接起來(lái)，然后手動(dòng)設置它們的IP 地址在同一個(gè)網(wǎng)段，即可進(jìn)行通信了。

但采用這種方式，如果事先不知道顯示屏的IP地址，將很難進(jìn)行通信。為了達到不知道顯示屏IP地址也能實(shí)現PC 機與顯示屏直連通信的目的，可借助DHCP 服務(wù)原理來(lái)解決：即設置LED 顯示屏為某固定IP 地址的DHCP 服務(wù)器，設置PC 機網(wǎng)卡為自動(dòng)獲取IP 地址的方式，通過(guò)DHCP 服務(wù)功能，自動(dòng)配置PC 機的網(wǎng)卡IP 地址，這樣網(wǎng)絡(luò )連接通道就建立了。有些開(kāi)發(fā)商就采用這種方式實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )直連，但這種方法存在一些問(wèn)題：其一，由于UDP 通信為不連接通信，其通信可靠性要差一些，容易失��；其二，只能通過(guò)操作系統自帶的系統完成，沒(méi)有干預，用戶(hù)不能設置超時(shí)，有時(shí)等待時(shí)間太長(cháng)，最長(cháng)為60 秒；其三，DHCP 為固定IP 方式，在實(shí)際應用中顯然不太好；其四，退出系統時(shí)，不能恢復PC 機原有的網(wǎng)卡配置信息。

 

 

 

     基于此，經(jīng)過(guò)研究，本文提出一種新的網(wǎng)絡(luò )直連方法，可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )直連、自動(dòng)獲取IP 地址以及實(shí)現PC 機網(wǎng)卡配置信息保存和恢復等功能，克服當前實(shí)現方法的不足，提高可靠性、穩定性和時(shí)效性等各方面性能，其系統模型如圖2 所示，主要功能和工作流程如下：

　�。�1）啟動(dòng)系統時(shí)，檢索、訪(fǎng)問(wèn)PC 機的所有網(wǎng)卡，并保存其網(wǎng)卡配置信息，供退出系統時(shí)恢復；（2）啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )直連進(jìn)程；（3）廣播IP 地址請求數據包；（4）返回IP 地址數據包；（5）解包，獲取PC 機和LED 顯示屏的IP 地址，設置PC 機的IP 地址；（6）返回LED 顯示屏的IP 地址，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò )直連，完成通信通道的建立；（7）建立PC 機和LED 顯示屏的通信通道后，即可對顯示屏進(jìn)行讀/ 寫(xiě)參數、發(fā)送節目、開(kāi)關(guān)屏等通信控制操作；（8）退出系統時(shí)，根據（1）保存的網(wǎng)卡配置信息，恢復PC 機網(wǎng)卡的原始狀態(tài)。

　　在以上流程中，（2）～（6） 是核心過(guò)程，它模擬DHCP 服務(wù)，實(shí)現PC 機廣播請求IP 地址，獲取PC機IP 地址并設置，上傳LED 顯示屏IP 地址，完成網(wǎng)絡(luò )直連通道的建立，是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )直連操作時(shí)必做的步驟；（1）和（8）是啟動(dòng)和退出系統時(shí)所做的保存PC機網(wǎng)卡配置信息和恢復網(wǎng)卡配置信息操作；（7）是在完成網(wǎng)絡(luò )直連通道后進(jìn)行的顯示屏控制的一般操作。本文重點(diǎn)介紹前兩者。
 

      2  關(guān)鍵功能的設計和實(shí)現

　　2.1 保存PC 機網(wǎng)卡配置信息

　　用來(lái)調試顯示屏的PC 機，一般是一機多用，在調試顯示屏的同時(shí)，還用來(lái)辦公、上網(wǎng)，其網(wǎng)卡IP 地址可能是固定的或自動(dòng)獲取的。在做網(wǎng)絡(luò )直連時(shí)，可能會(huì )改變其IP 地址，為了不影響用戶(hù)的工作，退出時(shí)需要自動(dòng)恢復其IP 地址。而要做到這一點(diǎn)，可在啟動(dòng)LED 控制軟件時(shí)，讀取當前網(wǎng)卡配置信息，如IP 地址、網(wǎng)卡名、MAC 地址、網(wǎng)卡類(lèi)型、是否是自動(dòng)配置IP 地址等等，將這些信息放入一個(gè)鏈表中保存，同時(shí)設置一個(gè)標識，記錄用戶(hù)在調試顯示屏的過(guò)程中，是否使用過(guò)網(wǎng)絡(luò )直連操作，待退出系統時(shí)使用。

　　在Windows 操作系統中，可使用IP Helper 接口來(lái)讀取網(wǎng)卡信息，它是一套用于管理本地網(wǎng)絡(luò )設置的API，通過(guò)它使用IP_ADAPTER_INFO 結構，可以方便地提取上述網(wǎng)卡配置信息，保存到鏈表中。

　　2.2 借鑒DHCP 服務(wù)原理，構建網(wǎng)絡(luò )直連通道

　　要實(shí)現PC 機和LED 顯示屏網(wǎng)絡(luò )直連通信，必須解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：其一，讓PC 機和LED 顯示屏在同一個(gè)網(wǎng)段；其二，知道LED 顯示屏的IP 地址。

　　除此之外，還要解決多網(wǎng)卡、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡對網(wǎng)絡(luò )直連的干擾等現象。借鑒DHCP 原理，主要解決思路如下：

　�。�1）在PC 機端設計一個(gè)網(wǎng)絡(luò )直連控制進(jìn)程；（2）需要網(wǎng)絡(luò )直連時(shí)， 啟動(dòng)該進(jìn)程， 通過(guò)Windows 相關(guān)網(wǎng)絡(luò )API 函數和注冊表信息，確定與LED 顯示屏連接的非無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，將其MAC 地址放入構建請求IP 地址的UDP 數據包中，然后廣播出去，同時(shí)啟動(dòng)內部UDP 包捕獲子進(jìn)程；（3）LED 顯示屏收到請求IP 地址的UDP 包后，根據本身IP 地址，構造一個(gè)PC 機的IP 地址，將其廣播出去，為了不引起混亂，這里構建的是偽DHCP 包，正常的Windows 客戶(hù)端收到該UDP 包時(shí)，并不會(huì )自動(dòng)改變其IP 地址；（4）網(wǎng)絡(luò )直連控制進(jìn)程的UDP 包捕獲子進(jìn)程接收到分配的IP 地址的UDP 包后，解包得到PC機的IP 地址和LED 顯示屏的IP 地址；（5）設置PC 機網(wǎng)卡IP 地址，上傳LED 顯示屏的IP 地址給控制軟件，成功后，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò )直連控制進(jìn)程，完成網(wǎng)絡(luò )直連通道的建立。

　　這個(gè)網(wǎng)絡(luò )直連的過(guò)程涉及三個(gè)系統：（1）網(wǎng)絡(luò )直連控制進(jìn)程，它構建請求IP 地址UDP 數據包并廣播出去，同時(shí)監控目標網(wǎng)卡的68 端口，捕獲返回的UDP 數據包，解析出PC 機的IP 地址和LED 顯示屏的IP 地址，然后設置PC 機的IP 地址，將LED顯示屏的IP 地址提交給主進(jìn)程，完成網(wǎng)絡(luò )直連的任務(wù)；（2）LED 顯示屏DHCP 服務(wù)子進(jìn)程，它接收PC機的IP 地址請求，構建并設置自身IP 地址，并返回PC 機的IP 地址的偽DHCP 包；（3）LED 控制軟件，當用戶(hù)選擇網(wǎng)絡(luò )直連方式時(shí)，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )直連控制子進(jìn)程，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )直接通道的建立，完成后，關(guān)閉該進(jìn)程。

　　2.3 恢復PC 機網(wǎng)卡的配置信息

　　退出系統時(shí)，根據2.1 保存的是否使用過(guò)網(wǎng)絡(luò )直連的標識進(jìn)行判斷，如果沒(méi)有使用過(guò)網(wǎng)絡(luò )直連方式，則無(wú)需執行網(wǎng)絡(luò )IP 恢復功能；否則將執行恢復功能，還原2.1 保存的網(wǎng)卡配置，恢復網(wǎng)卡IP 地址可使用netsh interface ip set 命令。同時(shí)，為了加快處理速度并提高成功率，可按禁用網(wǎng)卡、設置網(wǎng)卡IP地址、再啟用網(wǎng)卡的步驟實(shí)施：

　�。�1）使用Windows 的SetupAPI 相關(guān)接口A(yíng)PI函數禁用目標網(wǎng)卡；（2）恢復目標網(wǎng)卡IP 設置，根據靜態(tài)IP 地址和動(dòng)態(tài)IP 地址，分別用不同的命令：

　　a. 恢復靜態(tài)IP 地址命令。

　　netsh interface ip set address name=“本地連接”

　　source=STatic addr=192.168.1.19 mask=255.

　　255.255.0 gateway=none.

　　b. 恢復動(dòng)態(tài)IP 地址命令。

　　netsh interface ip set address“本地連接”dhcp

　�。�3）使用SetupAPI 相關(guān)接口A(yíng)PI 函數啟用目標網(wǎng)卡，這樣就完成了網(wǎng)卡配置信息的恢復。

　　3  結論

　　本文針對LED 顯示屏調試過(guò)程中對網(wǎng)絡(luò )直連的需求，提出一種網(wǎng)絡(luò )直連的方法，系統在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)保存網(wǎng)卡配置信息，使用網(wǎng)絡(luò )直連進(jìn)程構建網(wǎng)絡(luò )直連通道，退出系統時(shí)自動(dòng)恢復網(wǎng)卡配置信息，使用戶(hù)無(wú)需知道LED 顯示屏的IP 地址，也不用修改PC機的IP 地址，便可實(shí)現PC 機與LED 顯示屏的網(wǎng)絡(luò )通信。該方法在LED 導航者軟件中使用，其可靠性、穩定性和時(shí)效性得到了用戶(hù)的認可，取得了良好的效果。實(shí)踐證明，該方法可為類(lèi)似的應用提供一種可供借鑒的解決方案。