以藍牙技術為基礎的無線顯示屏系統設計

引言

藍牙技術是一種用于替代有線電纜的短距離無線通信技術。它是由多家公司發起的SIG組織制定的無線通信技術標準，目的是取代現有的PC、打印機、傳真機、移動電話和家庭網關等設備上的有線接口，為個人提供語音數據和普通數據的無線傳輸。藍牙設備的工作頻段選在全世界范圍內都可以自由使用的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據和語音數據，可以組成微微網和散射網等。它已經廣泛應用在移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦等眾多設備上。ISM頻段是對所有無線電系統都開放的頻段，因此使用其中的某個頻段都會遇到不可預測的干擾源。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，藍牙技術還特別設計了快速確認和跳頻方案，以確保鏈路穩定。

本文介紹一種藍牙無線顯示屏系統的設計方案。使用藍牙技術可以短距離無線控制顯示終端，實現圖像和字符數據的無線傳輸和顯示，免去了有線連接所帶來的缺陷，可以應用在多種領域。

1系統總體設計

該無線圖形顯示屏系統主要由兩部分組成：主機部分和顯示終端部分。主機負責控制命令以及需要顯示數據的發送，顯示終端部分負責接收和顯示。系統結構如圖1所示。

主機部分由裝有Linux操作系統的PC機和BlueCore4藍牙模塊通過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藍牙模塊以及LCD液晶顯示屏組成。Linux操作系統安裝在NAND Flash中，并連接了64 MB的外擴RAM。由于S3C2440A接口比較豐富，所以系統硬件具有較好的擴展性能。

系統通過藍牙協議棧的RFCOMM協議層進行通信。RFCOMM協議提供串行數據傳輸，并能在2臺藍牙設備之間同時維持多達60個連接，可以同時支持遺留串行端口應用程序以及其他應用程序中的OBEX協議。藍牙協議棧的結構框圖如圖2所示。

系統的工作過程為：系統初始化以后，主機和顯示終端建立藍牙連接。連接成功以后，主機應用程序通過藍牙模塊向顯示終端發送顯示的命令，顯示終端根據對應命令進行接收圖像數據或者字符數據等操作，然后通過LCD控制器將數據發送到LCD液晶顯示屏。系統連接成功以后，顯示終端可以根據收到的數據實時地顯示不同的圖像和字符數據，直到主機發出退出命令系統后結束通信。

2系統硬件設計

主機端和顯示終端都使用了CSR公司BlueCore4-ROM芯片組成的藍牙無線收發模塊。BlueCore4系列符合2.0版藍牙標準，并與現有1.1版和1.2版藍牙設備完全兼容。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等主機接口，并且提供了PCM音頻接口以及SPI接口。具有支持微微網和散射網，低功耗，和手機良好兼容，可以和802.11協議共存等優點。BlueCore4藍牙模塊結構如圖3所示。

PC主機使用USB接口和BlueCore4藍牙模塊連接，對應的藍牙模塊同樣通過USB接口和S3C2440A的USB-HOST接口進行連接。USB接口具有即插即用的優點。通過Linux操作系統的支持，該模塊還可以使用通用的USB藍牙適配器替代。BlueCore4藍牙模塊部分參考電路原理如圖4所示。

LCD液晶屏和S3C2440A微控制器之間通過S3C2440A內建的LCD控制器接口進行連接。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(數據傳輸時鐘)，HSYNC(行同步信號)，VSYNC(場同步信號)，VDEN(數據使能)，LCD_PWREN(顯示使能)。

3系統軟件設計

系統軟件同樣分為主機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計，主機部分與其類似。顯示終端部分程序包括：LCD液晶屏初始化，藍牙設備的初始化，藍牙連接的建立和圖像字符數據的傳輸顯示等幾個部分。程序流程如圖6所示。

用戶程序以Linux操作系統上的Bluez藍牙協議棧為平臺進行開發。主機應用程序采用GCC編譯器進行編譯，顯示終端應用程序采用arm-linux-gcc編譯器進行交叉編譯。