LED显示屏黑屏故障研究

LED显示屏黑屏故障研究

吕白,王丽娟

中车唐山机车车辆有限公司，河北 唐山 063000

摘要：分析某地铁项目贯通道LED屏黑屏故障原因，并提出解决方案。首先，描述故障现象，介绍贯通道LED屏工作原理。然后，分析贯通道LED显示屏黑屏原因。电压不稳，影响到FPGA程序的加载，导致程序加载失败。最后，提出解决方案。软件需要增加对FPGA状态的读取，硬件增加电阻R13。

关键字：LED显示屏、显示故障、FPGA芯片

一.问题描述

某地铁项目，贯通道LED屏黑屏，对设备进行数据查看和日志下载，主控程序正常运行。通过调看当天的监控录像，确认故障设备均为列车上电之初即为黑屏状态。在对故障设备排查完毕之后，重新上电，设备均正常工作。

二.工作原理

正常情况下，在设备上电之初，设备内FPGA芯片需从FLASH中读取程序，用于点亮LED灯珠，然后再通过控制器程序控制设备如何显示，包括显示内容、滚动速度等。

黑屏设备存在这样一个规律，即都是列车上电时就无法正常启动，而不是正常运行过程中突然黑屏的。

三.故障原因分析

在设备上电之初，FPGA芯片需从FLASH中加载程序，在程序加载过程中，若系统电源不稳定，或者有较大抖动，将会影响程序读取，严重时将导致程序加载失败。

通过现场人员对故障设备进行数据读取，发现故障设备拨码配置正确，主控程序运行正常，日志记录内容完善，并无故障信息记录。怀疑是设备FPGA程序没有加载成功,进而导致LED屏没有被点亮，无法显示站点等信息。

对库内车上的供电进行了测量。通过现场人员对贯通道屏电源上电时的时序进行测量，电源电压波动时间正好是FPGA加载程序的时间，若电压不稳，势必会影响到FPGA程序的加载，严重时就会导致程序加载失败，没有程序LED屏也就无法正常显示。板卡并无异常，上电可正常工作。

结合现场故障时间点、故障现象、设备日志及重新上电可恢复，初步判断FPGA芯片没有正常启动。

四.结论

    根据测试结果可以确定，由于列车上电时电压会产生波动，而贯通道LED屏上电时对电压波动较为敏感，易受干扰，最终导致偶发性设备黑屏故障发生。针对这个问题，改善设备硬件电路，实现上电时延时对LED屏FPGA芯片的配置，以增强设备抗干扰能力。

五.解决方案

设备上电，主控芯片会及时读取FPGA状态，如果FPGA芯片没有配置成功，CPU就复位一下FPGA让芯片重新读取程序，由于CPU启动时间稍长，这段时间电源已经稳定，此时再次配置FPGA芯片就不会受到电源稳定性影响，很快就能从FLASH里读到程序，也就不会出现黑屏现象。

软件需要增加对FPGA状态的读取，硬件需要把电阻R13焊上，方能有效解决黑屏故障。

图1 整改部分原理图

六.方案验证

模拟现场电源，在实验室做了压力测试，整改之前，100次上电约会发生10次读取失败的情况；整改之后，100次上电均可正常启动。

图2 整改之后均可正常显示

参考文献

[1].张娟丽，赵守国，吕晓军，康增健. 铁路旅客信息系统的发展及应用研究. 铁路计算机应用,2010.

吕白，女，汉族，1987年02月出生，河北唐山人，中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心，工程师，研究方向：高速动车组电气设计。