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LED显示屏的异步控制方式相比于同步控制方式，具有功耗低、可靠性好、性价比高、运行稳定安全等优点，在中小型LED显示屏的应用领域，如交通诱导屏、小区信息提示屏、天气预警终端等，处于同步控制方式无法替代的地位。然而，目前的异步控制系统普遍采用“定制式”的开发方式，存在系统扩展升级困难、渲染性能低、支持的文件类型和通信方式有限、不具备亮色度均匀性校正功能等缺点，在极大地影响客户使用体验的同时，也限制了其应用范围的进一步扩展。针对这一现状，本文对异步控制系统在设计时涉及的多个关键技术展开深入研究，并在此基础上开发了一套目前已知的功能最为完善、扩展升级能力强、渲染性能高、且唯一具备亮色度均匀性校正功能的异步控制系统。
本文的主要工作:
1.设计了异步控制系统的自适应软件模型。自适应软件模型由显示控制逻辑和可变元数据两部分组成。其中，显示控制逻辑是异步控制系统中不经常变化的部分，由一组抽象函数组成，能够以统一的形式处理未知的变化的输入，支持对各种常见媒体类型和动画效果的继承、封装和渲染控制，具有较强的通用性;可变元数据是异步控制系统中需要随着客户显示需求变更而经常发生变化的部分。本文将元数据划分为场景、显示区域和媒体元素三类元对象，每个元对象都包含一系列用户自定义的属性，然后将元数据信息存储在XML格式的配置文件中。当客户显示需求发生改变时，通过修改配置文件中元数据而非代码的方式影响系统程序的运行行为，达到对显示需求的快速响应和对系统的灵活扩展升级;
2.针对传统的基于2D多窗口GUI系统开发的异步控制系统渲染性不能满足LED屏幕显示需求的难点问题，本文提出了一种高性能的渲染实现方法。该方法基于3D图形学原理和空间维度转换思想，将描述2D屏幕空间显示需求的树形可变元数据分解到3D场景空间，将场景元对象，显示区域元对象和媒体元素元对象依次组织为3D场景、物体模型以及纹理图片，利用纹理映射技术完成每个场景的3D建模，最后以正交投影的方式将3D场景重新映射到2D屏幕空间，获得用户要求的显示效果。采用本文方法后系统的渲染性能得到极大提升，经测试，可在LED屏幕空间的最多三个显示区域内并行流畅渲染XGA大小的视频(1024×768@30fps);
3.为了达到LED显示屏可以显示播放诸如图片、文本以及视频等多种不同类型文件的目的，本文先在CPU端使用不同的预处理策略对各类型文件进行预处理，转化为GPU可用的纹理数据之后再统一提交到GPU端的纹理存储区供渲染模块调用，从而实现异步控制系统对多文件类型的通用性支持;
4.为了实现异步控制系统对多种通信媒介和通信协议的通用性支持，本文采用分层设计的思想，将数据收发过程和信息内部表示过程分离，设计了可扩展通信协议栈，使通信协议栈具备扩展升级能力;与此同时，通过设置和修改配置文件，异步控制系统可以灵活选择多种不同的通信媒介;
5.首次提出了利用异步控制系统GPU的并行运算能力，在视频源端对LED显示屏进行亮色度均匀性实时校正的工程实现方法。给出了该方法的数学描述，并结合多重纹理映射和对GPU片段着色器编程技术实现了该功能，最后通过量化误差分析和对比实验证明了本文方法的有效性。