藍(lán)牙無線顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計方案

　　藍(lán)牙技術(shù)是一種用于替代有線電纜的短距離無線通信技術(shù)。它是由多家公司發(fā)起的SIG組織制定的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目的是取代現(xiàn)有的PC、打印機(jī)、傳真機(jī)、移動電話和家庭網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上的有線接口，為個人提供語音數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)的無線傳輸。

　　引言

　　藍(lán)牙技術(shù)是一種用于替代有線電纜的短距離無線通信技術(shù)。它是由多家公司發(fā)起的SIG組織制定的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目的是取代現(xiàn)有的PC、打印機(jī)、傳真機(jī)、移動電話和家庭網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上的有線接口，為個人提供語音數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)的無線傳輸。藍(lán)牙設(shè)備的工作頻段選在全世界范圍內(nèi)都可以自由使用的2.4 GHz的ISM頻段;成本低，功耗低，體積小，通信距離短，安全性高，能夠同時傳送普通數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)，可以組成微微網(wǎng)和散射網(wǎng)等。它已經(jīng)廣泛應(yīng)用在移動電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦等眾多設(shè)備上。ISM頻段是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段，因此使用其中的某個頻段都會遇到不可預(yù)測的干擾源。例如某些家電、無繩電話、汽車房開門器、微波爐等，都可能是干擾。為此，藍(lán)牙技術(shù)還特別設(shè)計了快速確認(rèn)和跳頻方案，以確保鏈路穩(wěn)定。

　　本文介紹一種藍(lán)牙無線顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計方案。使用藍(lán)牙技術(shù)可以短距離無線控制顯示終端，實(shí)現(xiàn)圖像和字符數(shù)據(jù)的無線傳輸和顯示，免去了有線連接所帶來的缺陷，可以應(yīng)用在多種領(lǐng)域。

　　1系統(tǒng)總體設(shè)計

　　該無線圖形顯示屏系統(tǒng)主要由兩部分組成：主機(jī)部分和顯示終端部分。主機(jī)負(fù)責(zé)控制命令以及需要顯示數(shù)據(jù)的發(fā)送，顯示終端部分負(fù)責(zé)接收和顯示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　主機(jī)部分由裝有Linux操作系統(tǒng)的PC機(jī)和BlueCore4藍(lán)牙模塊通過USB接口連接組成。

　　顯示終端由以ARM9微控制器S3C2440A為核心的嵌入式Linux平臺加上BlueCore4藍(lán)牙模塊以及LCD液晶顯示屏組成。Linux操作系統(tǒng)安裝在NAND FLASH中，并連接了64 MB的外擴(kuò)RAM.由于S3C2440A接口比較豐富，所以系統(tǒng)硬件具有較好的擴(kuò)展性能。

　　系統(tǒng)通過藍(lán)牙協(xié)議棧的RFCOMM協(xié)議層進(jìn)行通信。RFCOMM協(xié)議提供串行數(shù)據(jù)傳輸，并能在2臺藍(lán)牙設(shè)備之間同時維持多達(dá)60個連接，可以同時支持遺留串行端口應(yīng)用程序以及其他應(yīng)用程序中的OBEX協(xié)議。藍(lán)牙協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

　　圖2 藍(lán)牙協(xié)議棧結(jié)構(gòu)框圖

　　系統(tǒng)的工作過程為：系統(tǒng)初始化以后，主機(jī)和顯示終端建立藍(lán)牙連接。連接成功以后，主機(jī)應(yīng)用程序通過藍(lán)牙模塊向顯示終端發(fā)送顯示的命令，顯示終端根據(jù)對應(yīng)命令進(jìn)行接收圖像數(shù)據(jù)或者字符數(shù)據(jù)等操作，然后通過LCD控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD液晶顯示屏。系統(tǒng)連接成功以后，顯示終端可以根據(jù)收到的數(shù)據(jù)實(shí)時地顯示不同的圖像和字符數(shù)據(jù)，直到主機(jī)發(fā)出退出命令系統(tǒng)后結(jié)束通信。

　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　主機(jī)端和顯示終端都使用了CSR公司BlueCore4-ROM芯片組成的藍(lán)牙無線收發(fā)模塊。BlueCore4系列符合2.0版藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，并與現(xiàn)有1.1版和1.2版藍(lán)牙設(shè)備完全兼容。這里采用的BlueCore4-ROM芯片具有很高的集成度，需要很少的外圍露件。它提供了UART、USB2.0等主機(jī)接口，并且提供了PCM音頻接口以及SPI接口。具有支持微微網(wǎng)和散射網(wǎng)，低功耗，和手機(jī)良好兼容，可以和802.11協(xié)議共存等優(yōu)點(diǎn)。BlueCore4藍(lán)牙模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　圖3 藍(lán)牙模塊結(jié)構(gòu)圖

　　PC主機(jī)使用USB接口和BlueCore4藍(lán)牙模塊連接，對應(yīng)的藍(lán)牙模塊同樣通過USB接口和S3C2440A的USB-HOST接口進(jìn)行連接。USB接口具有即插即用的優(yōu)點(diǎn)。通過Linux操作系統(tǒng)的支持，該模塊還可以使用通用的USB藍(lán)牙適配器替代。BlueCore4藍(lán)牙模塊部分參考電路原理如圖4所示。

　　圖4 藍(lán)牙模塊部分參考電路圖

　　LCD液晶屏和S3C2440A微控制器之間通過S3C2440A內(nèi)建的LCD控制器接口進(jìn)行連接。LCD液晶屏這里采用了3.5 in的L35T32，該液晶屏顯示像素為240×320，可顯示16位色彩，并可以方便地擴(kuò)展為更大尺寸的液晶屏。S3C2440A的USB-HOST接口和LCD控制器接口部分參考電路原理如圖5所示。LCD控制器接口連線主要包括：VD0到VD23(R、G、B三色分色信息)，VCLK(數(shù)據(jù)傳輸時鐘)，HSYNC(行同步信號)，VSYNC(場同步信號)，VDEN(數(shù)據(jù)使能)，LCD_PWREN(顯示使能)。

　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件同樣分為主機(jī)部分和顯示終端部分。這里主要分析顯示終端部分軟件的設(shè)計，主機(jī)部分與其類似。顯示終端部分程序包括：LCD液晶屏初始化，藍(lán)牙設(shè)備的初始化，藍(lán)牙連接的建立和圖像字符數(shù)據(jù)的傳輸顯示等幾個部分。程序流程如圖6所示。

　　圖6 顯示終端程序流程圖

　　用戶程序以Linux操作系統(tǒng)上的Bluez藍(lán)牙協(xié)議棧為平臺進(jìn)行開發(fā)。主機(jī)應(yīng)用程序采用GCC編譯器進(jìn)行編譯，顯示終端應(yīng)用程序采用arm-linux-gcc編譯器進(jìn)行交叉編譯。

　　3.1藍(lán)牙部分程序設(shè)計

　　該部分采用了藍(lán)牙socket編程。通過建立藍(lán)牙RFCOMM協(xié)議層的socket進(jìn)行連接。連接建立成功之后可以調(diào)用函數(shù)recv或者read讀取主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)，主機(jī)端則對應(yīng)地采用函數(shù)send或者write發(fā)送數(shù)據(jù)。通信結(jié)束之后可以調(diào)用函數(shù)close結(jié)束連接。

　　主機(jī)和顯示終端藍(lán)牙模塊都有固定的藍(lán)牙地址，主機(jī)端直接和固定藍(lán)牙地址的顯示終端設(shè)備進(jìn)行連接。一臺主機(jī)可以和多個顯示終端進(jìn)行通信，在不同的顯示終端上顯示圖像和字符。

　　藍(lán)牙初始化部分參考程序如下：