基于藍牙技術的DLP投影系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

桂林師范高等專科學校物理與信息技術系 羊日飛 溫守轟

1.引言

在如今的信息化數(shù)字化時代，人們對于文本、數(shù)據(jù)、圖像、視頻等數(shù)字化信息的展示需求越來越大，各種顯示系統(tǒng)在軍事、教育、商務、娛樂等各個領域應用廣泛。其中投影顯示系統(tǒng)相比液晶、等離子等顯示系統(tǒng)在需要大屏幕顯示時更具優(yōu)勢。

從上世紀80年代以來，投影顯示技術飛速發(fā)展，其間誕生了兩種主流的投影顯示技術：LCD(Liquid Crystal Display)投影技術和DLP(Digital Lighting Process)投影技術。DLP也稱數(shù)字光處理，是一種基于美國德州儀器公司開發(fā)的DMD(Digital Micromirror Device)數(shù)字微反射鏡器件的反射式投影技術。相比LCD投影技術，作為“后起之秀”的DLP投影技術具有圖像清晰度高、視覺效果好，響應速度快，光利用率高等特點。DLP投影技術具有結構相當緊湊的光學系統(tǒng)，因此“便攜移動”是DLP投影顯示系統(tǒng)的一大優(yōu)勢，也是DLP投影系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。本文研究將藍牙技術應用于DLP投影系統(tǒng)，設計開發(fā)了一套以藍牙手機作為控制器的無線DLP投影系統(tǒng)，進一步提高了DLP投影系統(tǒng)使用的靈活性。

2.系統(tǒng)總體方案

2.1 系統(tǒng)總體結構

系統(tǒng)總體結構框圖如圖1所示，由兩大部分組成：藍牙手機無線控制器和DLP投影機。在具有藍牙功能的手機底層藍牙軟硬件的基礎上利用Java平臺開發(fā)了一套客戶端控制器程序，用于搜索、連接和控制DLP投影機。DLP投影機內部包含藍牙模塊，該藍牙模塊主要由藍牙芯片和運行在芯片中的服務端程序構成。手機上的客戶端程序與DLP投影機的服務器端程序通過建立藍牙SPP服務進行通信，傳輸控制信號，DLP投影機中的藍牙模塊再將控制信號傳輸給DLP主控芯片DDP2000。

圖1 系統(tǒng)總體結構

2.2 系統(tǒng)硬件架構

本系統(tǒng)DLP投影機部分硬件結構框圖如圖2所示，選用TI公司的DDP2000作為主控制器和視頻圖像處理器，并且通過它的輸入輸出接口與其它外圍芯片相連接。模擬視頻RGB信號經VGA接口輸入，通過ADC芯片進行模數(shù)轉換，轉換后的數(shù)字視頻信號送DDP2000處理。ADC芯片的另一路輸入來源于ESS公司的ES6425多媒體解碼芯片，ES6425有SD卡和USB接口，能夠直接讀取這些存儲介質中的視頻或圖像文件進行解碼，輸出視頻信號。DDP2000將處理后的數(shù)字視頻信號送到DMD數(shù)字微反射鏡器件，通過DMD器件上200萬個微反射鏡的轉動反射投影出影像。DDP2000配置有用于存儲程序的Flash存儲器和用于緩存視頻圖像的RDRAM數(shù)據(jù)存儲器。DAD1000是DMD的電源/復位芯片，PMD1000是電源/電機驅動芯片用于驅動控制風扇和色輪。藍牙模塊選用英國CSR公司開發(fā)的BlueCore3藍牙芯片，由BlueCore3發(fā)出的控制信號分別用于控制ES6425和DDP2000。

圖2 DLP投影機硬件結構圖

3.藍牙模塊設計

藍牙模塊在本系統(tǒng)中被設計為DLP投影機內部與外界聯(lián)系的通道。它將無線藍牙通訊中接收到的控制命令轉換為控制DDP2000和ES6425的信號，從而實現(xiàn)無線藍牙控制的功能。

3.1 藍牙芯片選型

模塊選用英國CSR公司開發(fā)的藍牙芯片——BlueCore3-Multimedia。該芯片是藍牙2.4GHz系統(tǒng)數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)纳漕l和基帶芯片，它提供了單芯片的藍牙模塊解決方案，且具有如下特性：

●藍牙v1.2規(guī)格的完全兼容；

●全速藍牙操作，完整藍牙微微網支持；

●集成Kalimba DSP開放平臺協(xié)處理器；

●最小的外圍部件；

●內置16位立體聲音頻CODEC；

●提供包括UART、USB、SPI等各種外圍接口。

圖3 BlueCore3芯片功能框圖

3.2 藍牙模塊的軟件設計

藍牙模塊的軟件設計在CSR公司提供的開發(fā)環(huán)境BlueLab中進行，并利用了BlueLab提供的開發(fā)庫。BlueLab開發(fā)庫位于用戶應用程序與芯片固件(fireware)之間，其中包括了基礎(Foundation)庫、支持(Support)庫、應用剖面(profile)庫和連接庫(connection library)。

軟件程序的功能是基于藍牙SPP應用剖面實現(xiàn)的。SPP也稱串口應用規(guī)范，它規(guī)定了藍牙串口應用模型中用到的協(xié)議和過程。而藍牙串口應用模型是指兩個對等設備間使用RFCOMM電纜替代協(xié)議建立一個仿真串口連接，在連接的過程中一個設備作為客戶端，另一個設備作為服務器端，服務器端等待客戶端發(fā)起連接請求。本設計中DLP投影機的藍牙模塊作為服務器端，手機作為客戶端。

程序設計時主要使用BlueLab應用剖面庫中的SPP庫。從邏輯關系上看，用戶程序位于SPP庫的上層，其向下調用SPP庫中的庫函數(shù)，而SPP庫則向上給用戶程序發(fā)送消息。因此，程序設計時采用了以事件消息處理為中心的構架。其主函數(shù)main()的流程如圖4所示。

圖4 主函數(shù)流程圖

主函數(shù)首先初始化芯片的PIO口，然后裝載芯片內部DSP協(xié)處理器的代碼啟動DSP，之后注冊主消息處理函數(shù)，設置SPP連接狀態(tài)，初始化連接管理器，最后調用MessageLoop()函數(shù)啟動消息調度循環(huán)。主函數(shù)執(zhí)行完后程序進入以消息事件為驅動的工作模式，由剛才注冊的主消息處理函數(shù)處理消息事件。

4.藍牙手機無線控制器設計

藍牙手機作為DLP投影系統(tǒng)的無線控制器，要實現(xiàn)搜索附近的DLP投影機、顯示當前可連接的DLP投影機列表、連接指定的DLP投影機、向DLP投影機發(fā)送各種控制命令等功能，為此需要設計實現(xiàn)一個運行在藍牙手機上的客戶端控制器程序。選擇JavaTMME作為開發(fā)平臺可以使我們設計的控制器程序能夠在各個廠商、各種型號的藍牙手機上運行。JavaTMME開發(fā)平臺的體系結構如圖5所示：最底層的是手機操作系統(tǒng)，比如Symbian S60，其上是Java虛擬機和CLDC 1.1配置，配置是對設備“縱向”的分類，CLDC對應低端設備，再上層是MIDP 2.0移動信息設備簡表，它包含了支持移動信息設備各種應用功能的API，最上層是JSR-82藍牙可選開發(fā)包?？刂破鞒绦蚪⒃谡麄€開發(fā)平臺的基礎上。

圖5 JavaTM ME平臺體系結構

控制器程序的結構由一個主類和其它幾個相關的類組成，主類繼承自MIDlet類，其中實現(xiàn)了程序生命周期的三個方法，主類中還定義了一個命令監(jiān)聽器，用于整個程序的命令處理和界面切換。另外有兩個類用于無線藍牙通信，其中一個用于設備搜索；另一個用于設備連接及數(shù)據(jù)通信。其余的類用于實現(xiàn)一些界面元素，如標簽、按鈕、表格、表格元素等。

負責設備搜索的類名為RemoteDeviceDiscovery，當在控制器程序界面按下“Search”命令后，程序創(chuàng)建該類的對象，執(zhí)行該類的構造函數(shù)，構造函數(shù)主要由啟動設備搜索的代碼組成，該部分代碼調用JSR-82提供的API函數(shù)實現(xiàn)其功能，例如調用getLocalDevice()方法獲得本地藍牙設備，調用getDiscoveryAgent()方法取得搜索代理，調用startInquiry()方法啟動設備搜索。搜索到藍牙設備后接下來搜索該藍牙設備提供的服務，在調用searchServices()方法時，提供給參數(shù)searchUuidSet的值為“0x1101”，指明搜索的服務類型為仿真串口服務。服務器返回的服務記錄為URL地址字符串：

“btspp://00025B00A5A5:1;authenticate=false;encrypt=false;master=false”

其中“btspp”為JavaTMME通用連接框架(GCF)定義的連接協(xié)議，具體指藍牙SPP連接；“00025B00A5A5”是DLP投影機設備的藍牙地址，“1”是RFCOMM服務通道號，authenticate、encrypt、master是三個連接可選參數(shù)，其值分別表示無需認證、不需要加密以及從設備。程序根據(jù)服務器返回的URL地址進行連接，負責連接和數(shù)據(jù)通信的類名為SppConnect，當用戶在控制器程序界面按下“Connect”命令后，程序創(chuàng)建該類的對象，調用構造方法，該方法中調用通用連接框架的Connector.open()方法打開藍牙連接。該方法返回StreamConnection接口對象，StreamConnection接口對象用于實現(xiàn)雙向通信。之后調用openInputStream()方法打開輸入數(shù)據(jù)流，調用openOutputStream()方法打開輸出流，輸出流打開后，只要調用輸出流的write()方法就可以向DLP投影機藍牙模塊發(fā)送命令字符串，從而實現(xiàn)對投影機的無線控制。

5.結束語

本文介紹了基于藍牙技術的DLP投影系統(tǒng)設計與實現(xiàn)過程，包括系統(tǒng)總體設計、投影機硬件設計、藍牙模塊設計以及藍牙手機無線控制器設計。本系統(tǒng)基于藍牙技術使藍牙手機成為控制器，實現(xiàn)對DLP投影機的無線控制。藍牙手機控制器克服了傳統(tǒng)紅外遙控器作用距離短、需要正對接收端、容易受到阻礙的缺點，充分發(fā)揮了DLP投影機小巧輕便，移動靈活的特點，拓展了DLP投影系統(tǒng)的應用場合。

[1]莫志君.基于TI DLP技術實現(xiàn)的投影和顯示系統(tǒng)[D].碩士論文:上海交通大學,2009.

[2]嚴紫建,劉元安.藍牙技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2001.

[3]BlueCoreTM3-Multimedia Single Chip Bluetooth v1.2 System Datasheet,2006.

[4]詹建飛.J2ME開發(fā)精解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[5]馬毅華,馮恩信.基于JSR-82規(guī)范的J2ME藍牙應用及其實現(xiàn)[J].無線電工程,2004(8).