CN101692333B - 一种有线/无线便携式高性能显示适配器及其适配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有线/无线便携式高性能显示适配器及其适配方法，该适配器包括信号转发装置和信号接收与处理装置，其特点是信号转发装置包括主机端UWB收发信机电路模块、信号类型判别模块、USB信号检测模块和USB信号转换模块；信号接收与处理装置包括移动端UWB收发信机电路模块、主机信号还原模块、图像信号检测模块、电源模块和初始化模块。该适配器传输方式灵活，可以有线或无线传输，还可作为主机的外置独立显卡。适配方法通过初始化模块实现主机开机时对适配器的初始化，其特点是包括当计算机主机内部不带有显示适配器时的适配过程。本发明传输方式灵活，适用于便携式、高性能的图像适配显示，以及高性能的多屏幕镜像或扩展。

Description

一种有线/无线便携式高性能显示适配器及其适配方法

技术领域

本发明涉及计算机图像显示技术，尤其涉及一种有线/无线便携式高性能显示适配器及其信号传输方法。

背景技术

图像显示卡是计算机硬件系统的重要组成部分，主要负责将CPU送来的图像信号进行处理，包括数据格式转换、特效处理等等，并将处理后的数据传输到显示器上显示。现有的图像显示卡可以分为两种，即嵌入式图像显示卡和插槽式图像显示卡。所谓嵌入式图像显示卡是指图像显示芯片直接集成在计算机主板的北桥芯片上，从而使得计算机硬件结构更简单，数据传输速率也更快速，但是，这种方法是以降低图像处理性能为前提的。对于一些需要特效处理的应用，比如三维动画软件(如3DS Max、Maya、Softimage|3D等)、渲染软件(如LightScape、3DS VIZ等)、CAD软件(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等)以及模型设计(如Rhino)等，嵌入式图像显示卡就显得力不从心。因此，就必须采用插槽式图像显示卡。所谓插槽式图像显示卡，就是指图像显示卡被做成独立的一块电路板，然后以PCI、AGP或者PCIE-16X的接口形式插在计算机主板上，这种图像显示卡一般可以包括四个主要的组成部分，即显示卡与计算机主板之间的接口电路、图像处理芯片、BIOS芯片和显示卡输出接口电路。插槽式图像显示卡能应用于各种要求高性能图像显示处理的领域，但是，由于其必须安装在计算机主机的机箱里，要占用机箱内部有限的空间和接口插槽，且不能随意移动，所以不具有便携性，也没有即插即用的功能。由于个人计算机硬件系统正逐渐地向微型化方向发展，这就意味着将来的个人计算机主机箱会变得越来越小，采用插槽式图像显示卡将会使得计算机主机箱的空间变得更加局促，大大减弱机箱的整体散热性能，甚至会严重影响计算机硬件系统的稳定性。此外，由于接口线信号的衰减，采用插槽式图像显示卡不能采用太长的显示器连接线，这就极大地限制了显示卡与显示器之间的间隔距离。

近年来，无线超宽带通信技术得到了飞速的发展，由于其具有非常高的传输速率，最高可达到几个Gbps，其结构简单，成本低廉，容易实现，而且可以与其他系统共享频谱资源，大大提高了无线频谱的利用率。当前市场上已经出现了采用超宽带通信技术的电子产品，如无线USB、无线路由器和无线1394等等。但是，还没有出现采用超宽带通信技术的便携式高性能图像显示适配器。

另外，通用串口总线(USB)由于具有较高的传输速率，也得到了较为广泛的应用，而今，已经成为计算机硬件系统的标准扩展接口。USB具有传输速度快，使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等几乎所有的外部设备。国外Displaylink公司生产了一种采用USB接口来传输图像信号的芯片，现在已经有很多基于该芯片的USB图像显示卡设备，其主要思想是先由CPU将计算机显卡输出的图像信号压缩成USB数据包，然后通过USB接口线传输到该便携式装置中，再由该装置中的硬解压器将USB数据包转换为适合于显示设备显示的图像信号格式。这些装置一般都被应用于多屏幕扩展或者镜像显示的场合中，其实质仅仅是对已有的图像信号进行格式转换，所以需要一块高性能的插槽式图像显示卡来辅助，如果没有一块图像显示卡的辅助，那么该装置根本无法正常工作。而且，由于该便携式装置内部没有高性能的图像处理芯片，没有任何3D图像或者特效显示加速的功能，不能算是真正意义上的图像显示卡，只能应用于较简单的图像显示场合。此外，在不考虑压缩应用软件与其他应用软件之间兼容性问题的前提下，将图像信号压缩成USB数据包的过程增加了计算机主机CPU的负担，特别是当要传输较高质量的图像信号时，比如，3D游戏画面、高清视频流等，将会使得CPU的占用率大大增加，甚至会导致整个系统崩溃，所以当前，该产品的应用前景并不广阔，需要作进一步的改善。此外，实用新型专利ZL200620016004.X提出了一种采用USB接口的图像显示适配器，但是，该实用新型专利中没有提到具体的工作方法。根据该专利的描述，可以知道，该装置的工作原理与Displaylink公司的产品设计思想相似，也是需要依靠现有的图像显示卡，才能使得计算机进行正常的运作，也就是说，如果没有另外的图像显示卡支持，那么计算机将无法正常启动。而且，由于该装置需要有USB线的连接，所以连接线的长度限制了该装置与显示设备和计算机主机之间的距离。

因此，如何设计出一种能随意移动的真正意义上的便携式高性能图像显示适配器，已经成为计算机主机与显示器接口连接所急待解决的主要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有计算机显示适配器存在的上述不足，提供一种有线/无线便携式高性能显示适配器及其适配方法，从而实现能随意移动的真正意义上的便携式高性能图像显示适配器。

本发明的一种有线/无线便携式高性能显示适配器通过如下技术方案实现：

一种有线/无线便携式高性能显示适配器，包括两个部分，即与计算机主机相连的信号转发装置和与显示设备相连的信号接收与处理装置，所述信号转发装置包括主机信号接口模块、信号传输控制模块、USB控制电路模块和USB接口电路模块；所述信号接收与处理装置包括USB接口电路模块、USB控制电路模块、图像处理模块和图像输出电路模块；所述信号转发装置还包括主机端UWB收发信机电路模块、信号类型判别模块、USB信号检测模块和USB信号转换模块；主机端UWB收发信机电路模块包括UWB信号发送机电路模块和UWB信号接收机电路模块，UWB信号发送机电路模块用于接收来自所述信号传输控制模块的数据信号，将该数据信号转变为UWB无线信号并发送；UWB信号接收机电路模块用来接收来自信号接收与处理装置的UWB无线信号，将该UWB信号转变为非UWB数据信号并传输给信号传输控制模块；信号类型判别模块与主机信号接口模块连接，判别出从主机信号接口模块接收的主机CPU指令信号，并使信号传输控制模块响应主机CPU指令信号；USB信号检测模块与USB接口电路模块连接，判断是否有USB设备与所述信号转发装置的USB接口电路模块相连，并将判断结果传输给信号传输控制模块，信号传输控制模块根据该判断结果选择将数据信号传输给USB信号转换模块或者UWB信号发射机电路模块；USB信号转换模块连接于信号传输控制模块与USB控制电路模块之间，将非USB格式的信号转换为USB格式的信号；

所述信号接收与处理装置还包括移动端UWB收发信机电路模块、主机信号还原模块和图像信号检测模块；移动端UWB收发信机电路模块包括UWB信号接收机电路模块和UWB信号发送机电路模块，UWB信号接收机电路模块用于接收来自信号转发装置的UWB无线信号，将该UWB信号还原为主机数据信号，并输出到图像信号检测模块；UWB信号发送机电路模块将从图像信号检测模块输入的数据信号转变为UWB无线信号并向信号转发装置发送；USB接口电路模块接收来自信号转发装置输出的USB数据信号并传输给USB控制电路模块，主机信号还原模块接收USB控制电路模块输出的信号，并将还原后的主机数据信号输出给图像信号检测模块；图像信号检测模块接收来自UWB信号接收机电路模块或者主机信号还原模块的信号，经过检测后，将信号输出到初始化模块或者图像处理模块或者图像输出电路模块。

上述的便携式高性能显示适配器中，所述信号接收与处理装置中还包括与该装置中的其它所有模块相连的初始化模块，用于初始化该装置中的各个模块。

上述的便携式高性能显示适配器中，所述的主机信号接口模块包括多种用于与计算机主机相连接的数据传输接口电路模块，接收来自计算机主机信号；所述主机端UWB收发信机电路模块和移动端UWB收发信机电路模块的构成相同，均各自包括UWB信号发送机电路模块和UWB信号接收机电路模块，UWB信号发送机电路模块包括UWB信号产生电路、编码和调制电路、信号发射电路和天线系统；UWB信号接收机电路模块包括UWB天线系统、信号解调、解码和判决电路；所述转USB信号转换模块包括一块USB数据格式转换芯片，用于将来自信号传输控制模块的数据信号转换为USB信号，然后输出到USB控制电路模块；USB控制电路模块包括一片USB控制芯片；USB接口电路模块包括一个USB接口插槽，用于与USB数据线连接。

上述的便携式高性能显示适配器中，所述信号接收与处理装置中，移动端UWB收发信机电路模块包括UWB信号接收机电路模块和UWB信号发送机电路模块，UWB信号发送机电路模块包括UWB信号产生电路、编码和调制电路、信号发射电路和天线系统；UWB信号接收机电路模块包括UWB天线系统、信号解调、解码和判决电路；USB控制电路模块包括一片USB控制芯片，用于控制和接收USB接口电路模块的数据信号，并将其输出到主机信号还原模块中；主机信号还原模块包括一片格式转换芯片，将从USB控制电路模块输入的USB信号转换为原始的主机信号，并输出到图像信号检测模块。

上述的便携式高性能显示适配器中，所述图像信号检测模块包括一个信号类型判决电路和初始化控制电路，信号类型判决电路对来自UWB信号接收机电路模块或者来自主机信号还原模块的数据信号进行检测，判断接收的数据信号是指令信号，还是图像格式的数据信号，如果是指令信号，那么由初始化控制电路执行相应的指令操作，包括执行初始化模块中的初始化程序，然后，检测信号接收与处理装置中其它模块的工作状态，并将检测结果经过装置中的UWB信号发送电路模块无线传输到信号转发装置；如果是图像信号，则将图像信号输出到图像输出电路模块；如果既不是指令信号也不是图像格式的数据信号，则将数据信号输出到图像处理模块；

图像处理模块包括图像处理芯片，用于对来自图像信号检测模块的数据信号进行包括2D、3D和图像的处理，然后将处理后的可以直接在显示设备上显示的图像信号输出到图像输出电路模块中，并由图像输出电路模块将图像信号输出到外置的显示设备中；

图像输出电路模块包括RAMDAC电路模块和接口模块VGA、DVI、USB、HDMI和DisplayPort，用于将来自图像信号检测模块的图像信号从接口模块VGA、DVI、USB、HDMI或者DisplayPort输出到显示设备中。

上述的便携式高性能显示适配器中，所述的初始化模块包括一个Flash芯片电路，里面储存了初始化信号接收与处理装置中所有模块的程序代码；所述信号转发装置和信号接收与处理装置均包括有一个电源模块。

上述的便携式高性能显示适配器中，所述信号转发装置中，所述主机信号接口模块包括与计算机主板扩展插槽连接的接口电路模块、与主机USB接口连接的接口电路模块、与IEEE1394接口连接的接口电路模块和与主机显示卡输出接口连接的接口电路模块。

所述信号类型判别模块包括一个信号类型判决电路，用于判断主机信号是否为CPU指令信号；

所述信号传输控制模块包括主机CPU指令响应电路和信号传输方式选择电路，信号传输控制模块根据信号类型判别模块输入的信号来选择是否启动主机CPU指令响应电路，产生对信号接收与处理装置初始化的指令信号，将该指令信号传输到USB信号转换模块或主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号发送机电路模块，并通过主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块等待接收信号接收与处理装置的反馈信号，将其传输给主机信号接口模块；信号传输方式选择电路用于根据USB信号检测模块输入的信号来选择传输方式，如果USB信号检测模块检测到已有USB设备相连，那么就采用USB数据传输模式，否则，就采用UWB无线信号传输方法；

所述USB信号检测模块包括一个检测USB连接状态的电路，用于判断是否有USB设备相连；

所述USB信号转换模块包括一块将非USB格式的数据信号转换为USB格式数据信号的芯片电路，该电路只对非USB格式的数据信号进行格式转换，如果原始的主机数据信号是USB数据信号，那么该USB信号转换模块直接将该USB数据信号输出给USB控制电路模块。

上述便携式高性能显示适配器的适配方法，所述便携式高性能显示适配器与主机连接后，当主机内部带有显示适配器时，则采用热拔插适配方式，该方法还包括当计算机主机内部不带有显示适配器时的适配过程：

(1)当计算机主机开机，BIOS自检，进行POST过程时，信号转发装置将会接收到主机CPU指令信号，要求初始化图像控制器以及检测图像显示适配器能否正常工作；

(2)信号转发装置中的信号类型判别模块判别出从主机信号接口模块接收到的主机CPU指令信号后，输出给信号传输控制模块，信号传输控制模块产生信号接收与处理装置的初始化信号，信号传输控制模块根据USB信号检测模块的输入信号来选择以USB有线传输模式或UWB无线传输模式将初始化信号传输给信号接收与处理装置；同时，信号传输控制模块通过主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块等待接收来自信号接收与处理装置的初始化反馈信号；

(3)信号接收与处理装置的图像信号检测模块接收来自信号转发装置的信号，判别为初始化指令信号，并调用初始化模块中的程序，对整个信号接收与处理装置中的除了图像信号检测模块之外的其它所有模块都进行初始化；并将初始化结果通过该装置中的UWB信号发送机电路模块发送到信号转发装置中；

(4)信号转发装置中的信号传输控制模块通过该装置中的UWB信号接收机电路模块接收到信号接收与处理装置的反馈信号后，将其通过主机信号接口模块传输到主机CPU，完成初始化过程；

(5)信号转发装置将图像信号通过USB有线传输模式或UWB无线传输模式将图像信号传输给信号接收与处理装置，信号接收与处理装置将接收到的图像信号通过图像输出电路模块输出给外置显示设备。

上述的适配方法，步骤(5)中信号转发装置中的信号类型判别模块判别出从主机信号接口模块接收到的信号为图像信号，信号传输控制模块将该图像信号通过USB有线传输模式或UWB无线传输模式传输给信号接收与处理装置，信号传输控制模块根据USB信号检测模块的输入信号来选择以USB有线传输模式或UWB无线传输模式将图像信号传输给信号接收与处理装置。

上述的适配方法，步骤(5)中信号接收与处理装置接收来自信号转发装置中的图像信号，图像信号检测模块判别该图像信号是否已经过主机内置的显示适配器的图像处理模块处理，若是，则图像信号检测模块直接将该图像信号传输给图像输出电路模块；若否，则图像信号检测模块将该图像信号传输给图像处理模块进行处理，图像处理模块再将处理后的图像信号通过图像输出电路模块输出到外置的显示设备中。

与现有技术相比，本发明具有如下突出优点和显著效果：

(1)由于本发明装置可采用了UWB无线接口来实现计算机主机与便携式图像适配器之间的数据传输，UWB技术的高速率特性，大大提高了两者之间的数据传输速率，扩展了两者之间的传输距离。

(2)本发明传输方式灵活，可以有线传输，也可以无线传输，当主机内部无显卡时，本发明的适配方法还可将本发明的适配器作为主机的外置独立显卡，相对于背景技术所述的中国实用新型专利ZL200620016004.X具有显著的进步和效果。

(3)本发明装置改进了已有产品的功能，无需在计算机主机中安装控制软件，从而降低了CPU的负载，提高了计算机操作系统的稳定性。

总之，本发明装置不但能作为具有较高性能的多屏幕镜像或扩展的之用，而且也能作为独立的图像显示适配器，采用UWB无线连接大大扩展了计算机主机与图像显示适配卡之间的传输距离。同时，由于减少了计算机主机的CPU负担，有效地提高了计算机主机系统的稳定性。本发明适用于便携式、高性能的图像适配显示，以及高性能的多屏幕镜像或扩展。

附图说明

图1为本发明实施方式中一种有线/无线便携式高性能显示适配器的硬件构成框图，其中a为与计算机主机相连的信号转发装置的原理框图，b为与显示设备相连的信号接收和处理模块的原理框图。

图2为本发明实施例信号转发装置采用PCI接口电路时各模块的信号传输示意图。

图3为本发明实施例信号转发装置采用VGA接口电路时各模块的信号传输示意图。

图4为本发明实施例信号转发装置采用USB接口电路时各模块的信号传输示意图。

图5为本发明实施例一种有线/无线便携式高性能显示适配器中与计算机主机相连的信号转发装置的运行流程图。

图6为本发明实施例一种有线/无线便携式高性能显示适配器中与显示设备相连的信号接收和处理模块的运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1给出了本发明一种有线/无线便携式高性能显示适配器总体框图，其中，a为与计算机主机相连的信号转发装置的原理框图。b为与显示设备相连的信号接收与处理装置的原理框图。

与计算机主机相连的信号转发装置包括主机信号接口模块、信号类型判别模块、信号传输控制模块、主机端UWB收发信机电路模块、USB信号转换模块、USB控制电路模块、USB接口电路模块、USB信号检测模块和主机端电源模块。所述主机信号接口模块主要包括与计算机主板扩展插槽连接的接口电路模块、与主机USB接口连接的电路模块、与IEEE1394接口连接的电路模块、与主机显示卡输出接口连接的接口电路模块，用于接收来自计算机主机的数据信号，然后输出到信号类型判别模块和信号传输控制模块中；信号类型判别模块接收来自主机信号接口模块的数据信号，判别该数据信号是否为主机CPU指令信号，然后将判别结果输出到信号传输控制模块中，以协助信号传输控制模块是否选择响应主机CPU指令；信号传输控制模块包括依次相连的主机CPU指令响应电路和信号切换开关电路，主机CPU指令响应电路与信号类型判别模块协同工作，主要用于响应主机CPU的初始化命令，信号切换开关电路与USB信号检测模块协同工作，来实现数据信号传输方式的选择；USB信号检测模块主要用于检测是否有USB设备与本信号转发装置相连，并将检测结果反馈到信号传输控制模块中，信号传输控制模块根据USB信号检测模块输入的信号来决定将来自主机信号接口模块的数据信号传输到USB信号转换模块还是传输到UWB信号发送机电路模块中；主机端UWB收发信机电路模块包括UWB信号发送机电路模块和UWB信号接收机电路模块，UWB信号发送机电路模块主要包括UWB信号产生电路、编码和调制电路、信号发射电路和天线系统，用于将来自信号传输控制模块的数据信号转变为UWB信号后，通过无线传输的方式发送出去；UWB信号接收机电路模块主要包括天线系统、信号解调、解码和判决电路，用于将来自信号接收与处理装置的UWB无线数据信号转换为非UWB数据信号，并传输到信号传输控制模块中；所述USB信号转换模块主要包括一块能自适应地将各种格式的数据信号转换为USB格式信号的集成电路芯片，用于判别来自信号传输控制模块的数据信号是否为USB格式信号，如果不是USB格式信号，那么将各种格式的数据信号转换为USB信号，并输出到USB控制电路模块中，否则直接将来自信号传输控制模块的数据信号输出到USB控制电路模块中；USB控制电路模块主要包括一片USB控制芯片，用于接收来自转USB信号电路模块的数据信号，再输出到USB接口电路模块中；USB接口电路模块主要包括一个USB接口插槽，用于将来自USB控制电路模块的数据信号输出到与之相连的USB数据线中；所述电源模块包括一个5V智能稳压电源模块，能实时地检测整个信号接收与处理模块的供电状况，给信号接收与处理装置中所有电压不足的电路模块进行供电。

与显示设备相连的信号接收和处理模块包括移动端UWB收发信机电路模块、USB接口电路模块、USB控制电路模块、主机信号还原模块、图像信号检测模块、图像处理模块、图像输出电路模块、初始化模块和移动端电源模块。所述移动端UWB收发信机电路模块包括UWB信号发送机电路模块和UWB信号接收机电路模块，UWB信号接收机电路模块主要包括天线系统、信号解调、解码和判决电路，用于接收来自信号转发装置的UWB信号，并输出到图像信号检测模块中；UWB信号发送机电路模块主要包括UWB信号产生电路、编码和调制电路、信号发射电路和天线系统，用于将来自图像信号检测模块的数据信号以UWB无线信号形式传输到信号转发装置中。USB接口电路模块主要包括一个USB接口槽，用于接收来自信号转发装置的USB数据信号，并将数据信号输出到USB控制电路模块中；USB控制电路模块主要包括一片USB控制芯片，用于接收来自USB接口电路模块的数据信号，并输出到主机信号还原模块中；主机信号还原模块主要包括一片将USB信号转换为原始的主机信号的芯片，用于将来自USB控制电路模块的USB数据信号还原为从计算机主机发出的原始数据信号格式，并将还原的数据信号输出到图像信号检测模块；所述的图像信号检测模块包括一个图像信号检测电路，用于判决输入的数据信号是否是初始化指令信号，或者是图像信号，如果输入的数据信号是指令信号，那么就调用初始化模块中的初始化程序，将整个信号接收与处理模块进行初始化操作；如果输入的数据信号是已处理过的图像信号，那么就将图像信号直接输出到图像输出电路模块中，否则，就将数据信号输出到图像处理模块中；图像处理模块主要包括一个高性能的图像处理芯片，用于对来自图像信号检测模块的数据信号进行2D、3D加速和图像特效等处理，然后输出到图像输出电路模块中，图像输出电路模块主要包括RAMDAC电路模块和接口电路VGA、DVI、USB、HDMI和DisplayPort，根据从图像信号检测模块输入的信号来选择从VGA、DVI、USB、HDMI或者DisplayPort接口将来自的图像信号输出到外置的显示设备中；所述的初始化模块主要包括一个Flash芯片电路，用于初始化信号接收与处理装置中的所有电路模块；所述电源模块包括一个5V智能稳压电源模块，能实时地检测整个信号接收与处理模块的供电状况，给信号接收与处理装置中的所有电压不足的电路模块进行供电。

图3给出了本发明实施例信号转发装置采用PCI接口电路的有线/无线便携式高性能显示适配器的硬件结构框图。本实施例旨在采用本发明装置作为计算机主机的便携式、高性能的独立显示适配器。

(1)计算机主机CPU将数据信号通过主板与信号转发装置相连接的PCI插槽总线传输到本发明装置中的信号类型判别模块，信号类型判别模块判别输入的数据信号是否是主机CPU指令信号，如果是指令信号，那么就输出二进制信号“1”给信号传输控制模块，信号传输控制模块接收到来自信号类型判别模块的输入信号“1”后，就运行主机CPU指令响应电路，产生信号接收与处理装置初始化指令，通过USB信号传输方式或者UWB信号传输方式，将初始化指令信号传输到信号接收与处理装置中，并通过主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块等待接收信号接收与处理装置的反馈信号，将其传输给主机信号接口模块；否则，信号类型判别模块就输出二进制信号“0”给信号传输控制模块，信号传输控制模块接收到来自信号类型判别模块的输入信号“0”后，就接收来自计算机主机PCI接口总线的图像信号，并通过USB信号传输方式或者UWB信号传输方式将该数据信号传输到信号接收与处理装置中。

(2)USB信号检测模块根据电压的变化来判别是否有USB设备与信号转发装置相连，如果有USB设备相连，那么USB信号检测模块就输出二进制信号“1”给信号传输控制模块，否则就输出二进制信号“0”给信号传输控制模块，信号传输控制模块中的信号切换开关电路接收到信号“1”时，切换开关就切换到USB数据传输通道，通过USB传输方法将数据信号传输到信号接收与处理装置，否则就切换到UWB无线传输通道，通过UWB无线传输方法将数据信号传输到信号接收与处理装置。

对于USB传输方法，可以包括如下步骤：

①PCI转USB电路模块将从信号传输控制模块输入的数据信号转换为串行的USB数据信号；

②USB控制电路模块将串行的USB格式数据信号从USB接口电路中发送。

③信号接收与处理装置中的USB控制电路模块接收来自信号转发装置中的USB数据信号，然后，USB转PCI电路模块将接收的串行USB数据信号转换为并行的PCI格式数据信号，并输入到图像信号检测模块中。

对于UWB无线传输方法，可以包括如下步骤：

①主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号发送机电路模块将输入的数据信号进行编码和调制处理，输入数据信号被转换为UWB信号后，通过UWB发射天线系统发送；

②移动端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块通过接收天线系统捕获来自主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号发射机电路模块的数据信号，然后经过解调、解码等处理后得到原始的数据信号流，并输入到图像信号检测模块中。

(3)图像信号检测模块将输入的数据信号进行判决，判断数据信号是初始化指令信号还是图像信号，如果是初始化指令信号，那么就调用初始化模块中的初始化程序，将整个信号接收与处理装置中除了图像信号检测模块之外的其它所有模块进行初始化，并将初始化结果通过移动端UWB收发信机电路模块中的UWB信号发送机电路模块发送到信号转发装置中，并由信号转发装置中的信号传输控制模块通过PCI接口总线将信号传输到主机CPU；如果是未经主机图像适配器处理的图像信号，那么图像信号检测模块就将该图像信号输出到图像处理模块中，进行一系列的图像处理过程，其中可以包括3D加速或者高性能图像处理，然后由图像输出电路模块将处理后可直接显示的图像信号传输到外置的显示设备中显示；如果是已经过主机图像适配器处理的图像信号，那么图像信号检测模块就通过图像输出电路模块将该图像信号输出到外置的显示设备中。

除了上述步骤外，还可以包括如下步骤：

(1)当计算机主机的电源键被按下时，计算机首先RESET主机系统的电源，然后进行POST过程，此时，计算机主机CPU将发送指令信号，要求初始化图像显示适配器并检测图像显示适配器中的存储器、视频信号和同步信号，以检查显示卡能否正常工作。

(2)这些初始化指令信号经过PCI插槽总线传输到信号类型判别模块，信号类型判别模块输出二进制信号“1”到信号传输控制模块，信号传输控制模块接收到“1”，就产生初始化信号接收与处理模块的指令信号，并通过USB有线传输方式或者UWB无线传输方式，将初始化指令信号传输到信号接收与处理装置中。

(3)信号接收与处理装置通过USB有线传输方式或者UWB无线传输方式将接收到的初始化信号传输到图像信号检测模块中，图像信号检测模块判别出输入的初始化指令后，就调用初始化模块中的初始化程序，对整个信号接收与处理装置中除了图像信号检测模块之外的所有模块进行初始化；同时，图像信号检测模块将初始化结果通过UWB无线传输方式传输到信号转发装置中，信号转发装置中的信号传输控制模块将接收的初始化结果传输到主机CPU中。

(4)然后，信号接收与处理装置将处于图像信号接收、处理和显示的状态。

图4给出了本发明实施例信号转发装置采用VGA接口电路的无线便携式高性能显示适配器的硬件结构框图。该实施例旨在演示采用本发明装置作为无线屏幕显示镜像或扩展的用途。

(1)采用热插拔的方式，将计算机主机上的图像输出接口与本发明装置的信号转发装置中的计算机主机VGA接口相连，图像信号经过VGA接口输出到本发明装置的信号类型判别模块中。

(2)由于是图像信号，信号类型判别模块产生二进制信号“0”到信号传输控制模块中，由于没有USB设备与信号转发装置相连，所以USB信号检测模块输出二进制信号“0”到信号传输模块中，结合信号类型判别模块与USB信号检测模块的输入，信号传输控制模块将来自主机图像输出接口的图像信号传输到UWB发送机电路模块中，通过UWB无线传输方式，将图像信号输出到信号接收与处理装置中。

(3)UWB接收机电路模块接收到来自信号转发装置的图像信号后，输出到图像信号检测模块。图像信号检测模块判别接收的数据信号为经过主机显示适配器处理的图像信号后，就将该图像信号直接输出到图像输出电路模块中，再由图像输出电路模块输出到外接的显示设备中显示。

(4)这样就实现了整个发明装置的无线屏幕镜像或扩展的功能。

图5给出了本发明信号转发装置采用USB接口电路的有线/无线便携式高性能显示适配器的硬件结构图。该实施例旨在演示如何采用本发明装置来实现有线/无线长距离USB数据信号中继传输的功能。

(1)采用热插拔的方式，将本发明装置的信号转发装置通过USB接口与计算机主机相连，数据信号经过该USB接口输出到本发明装置的信号类型判别模块中。

(2)信号类型判别模块检测输入的数据信号为图像信号，就产生二进制信号“0”到信号传输控制模块中。信号传输控制模块结合USB信号检测模块的输入信号，来选择采用USB方式传输数据信号或者UWB无线方式传输数据信号，即“1”采用USB传输方式，“0”采用UWB无线传输方式。

对于USB传输方法，可以包括如下步骤：

①由于来自信号传输控制模块的数据信号本身就是USB格式，所以USB格式转换模块不对该信号进行处理，而直接将信号从信号传输控制模块输入的数据信号输出到USB控制电路模块中；

②USB控制电路模块将串行的USB格式数据信号从USB接口电路中发送。

③信号接收与处理装置中的USB控制电路模块接收来自信号转发装置中的USB数据信号。由于原始的主机信号本身就是USB格式，所以主机信号转换模块不对该USB数据信号进行处理，而是直接把数据信号输出到图像信号检测模块中。

对于UWB无线传输方法，可以包括如下步骤：

①主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号发送机电路模块将输入的USB数据信号进行编码和调制处理，输入的USB数据信号被转换为UWB信号后，通过UWB发射天线系统发送；

②移动端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块通过接收天线系统捕获来自主机端UWB收发信机电路模块的数据信号，然后经过解调、解码等处理后得到原始的USB数据信号，并输入到图像信号检测模块中。

(3)图像信号检测模块接收到USB数据信号后，判别出是已经过主机显示适配器处理的图像信号，就直接将其输出到图像输出电路模块中，然后，再输出到外接的采用USB接口的显示设备中显示。

图6给出了本发明实施例一种有线/无线便携式高性能显示适配器中与计算机主机相连的信号转发装置的信号运行流程图。

首先，主机信号接口电路模块接收来自计算机主机CPU的数据信号，并将数据信号传输给信号类型判别模块；

接着，信号类型判别模块判别输入的数据信号是否为指令信号，如果是，那么就指示信号传输控制模块产生初始化信号接收与处理装置的指令信号，将其通过USB有线方式或者UWB无线方式传输到信号接收与处理装置中，并通过主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块等待接收信号接收与处理装置的反馈信号。否则，就让信号传输控制模块传输来自主机信号接口模块的数据信号。

然后，信号传输控制模块通过USB信号检测模块的反馈信号，判断是否有USB设备相连，如果有USB设备连接，那么就将初始化指令信号或者来自主机信号接口模块的数据信号传输到USB信号转换模块中，USB信号转换模块根据输入数据信号的格式，选择相应的USB信号转换方式(如果原始的主机信号本身就是USB格式信号，那就不进行转换处理)，并将USB信号输出到USB控制电路模块中。

最后，由USB控制电路模块将USB格式的数据信号输出到与USB接口电路模块相连接的USB设备中。如果USB信号检测模块没有检测到有USB设备与信号转发模块连接，那么信号传输控制模块将数据信号传输到主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号发送机电路模块中，并经过转换为UWB信号后，从UWB天线发射出去。

这样，就完成了整个发明装置中信号转发装置的信号传输过程。

图7给出了本发明实施例一种有线/无线便携式高性能显示适配器中与显示设备相连的信号接收和处理模块的信号运行流程图。

首先，根据信号转发的方式(采用USB有线传输方式或者UWB无线传输方式)，信号接收和处理模块分别采用相应的接收方法。即，当采用USB有线方式来传输时，USB格式的数据信号经过USB延长线传输到信号接收和处理模块中的USB接口电路模块；然后，通过USB控制电路模块将接收的USB信号输入到主机信号还原模块中，经过转换后(只对原始的主机信号为非USB的数据信号进行处理)，得到的原始主机信号被输出到图像信号检测模块中；当采用UWB无线方式来传输时，移动端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块接收来自信号转发装置中的UWB信号后，将其转换为原始主机信号，并将该原始主机信号输出到图像信号检测模块中。

接着，图像信号检测模块对输入原始主机信号进行判决，如果是初始化指令信号，那么该模块就调用初始化模块中的初始化程序，对整个信号接收与处理装置中除了图像信号检测模块之外的所有模块进行初始化，并将初始化结果通过移动端UWB收发信机电路模块中UWB信号发送机电路模块传输到信号转发装置中；如果是未经主机显示适配器处理的图像信号，那么该图像信号被输入到图像处理模块中，然后，经过图像处理模块处理后的图像信号通过图像输出电路模块被输出到外接的显示设备中；如果是已经过主机显示适配器处理的图像信号，那么该图像信号就直接通过图像输出电路模块，被输出到外接的显示设备中。

如上，即可很好地实现本发明，克服现有技术的不足。

Claims (10)

1.一种有线/无线便携式高性能显示适配器，包括与计算机主机相连的信号转发装置和与显示设备相连的信号接收与处理装置，所述信号转发装置包括主机信号接口模块、信号传输控制模块、USB控制电路模块和USB接口电路模块；所述信号接收与处理装置包括USB接口电路模块、USB控制电路模块、图像处理模块和图像输出电路模块；其特征在于：

所述信号转发装置还包括主机端UWB收发信机电路模块、信号类型判别模块、USB信号检测模块和USB信号转换模块；主机端UWB收发信机电路模块包括UWB信号发送机电路模块和UWB信号接收机电路模块，UWB信号发送机电路模块用于接收来自所述信号传输控制模块的数据信号，将该数据信号转变为UWB无线信号并发送；UWB信号接收机电路模块用来接收来自信号接收与处理装置的UWB无线信号，将该UWB信号转变为非UWB数据信号并传输给信号传输控制模块；信号类型判别模块与主机信号接口模块连接，判别出从主机信号接口模块接收的主机CPU指令信号，并使信号传输控制模块响应主机CPU指令信号；USB信号检测模块与USB接口电路模块连接，判断是否有USB设备与所述信号转发装置的USB接口电路模块相连，并将判断结果传输给信号传输控制模块，信号传输控制模块根据该判断结果选择将数据信号传输给USB信号转换模块或者UWB信号发送机电路模块；USB信号转换模块连接于信号传输控制模块与USB控制电路模块之间，将非USB格式的信号转换为USB格式的信号；

所述信号接收与处理装置还包括移动端UWB收发信机电路模块、主机信号还原模块和图像信号检测模块；移动端UWB收发信机电路模块包括UWB信号接收机电路模块和UWB信号发送机电路模块，UWB信号接收机电路模块用于接收来自信号转发装置的UWB无线信号，将该UWB信号还原为主机数据信号，并输出到图像信号检测模块；UWB信号发送机电路模块将从图像信号检测模块输入的数据信号转变为UWB无线信号并向信号转发装置发送；USB接口电路模块接收来自信号转发装置输出的USB数据信号并传输给USB控制电路模块，主机信号还原模块接收USB控制电路模块输出的信号，并将还原后的主机数据信号输出给图像信号检测模块；图像信号检测模块接收来自UWB信号接收机电路模块或者主机信号还原模块的信号，经过检测后，将信号输出到初始化模块或者图像处理模块或者图像输出电路模块。

2.根据权利要求1所述的便携式高性能显示适配器，其特征在于所述信号接收与处理装置中还包括与该装置中的其它所有模块相连的初始化模块，用于初始化该装置中的各个模块。

3.根据权利要求2所述的便携式高性能显示适配器，其特征在于：

所述的主机信号接口模块包括一种以上用于与计算机主机相连接的数据传输接口电路模块，接收来自计算机主机信号；

所述主机端UWB收发信机电路模块和移动端UWB收发信机电路模块的构成相同，均各自包括UWB信号发送机电路模块和UWB信号接收机电路模块，UWB信号发送机电路模块包括UWB信号产生电路、编码和调制电路、信号发射电路和天线系统；UWB信号接收机电路模块包括UWB天线系统、信号解调、解码和判决电路；

所述USB信号转换模块包括一块USB数据格式转换芯片，用于将来自信号传输控制模块的数据信号转换为USB信号，然后输出到USB控制电路模块；USB控制电路模块包括一片USB控制芯片；USB接口电路模块包括一个USB接口插槽，用于与USB数据线连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的便携式高性能显示适配器，其特征在于：

所述信号接收与处理装置中，移动端UWB收发信机电路模块包括UWB信号接收机电路模块和UWB信号发送机电路模块，UWB信号发送机电路模块包括UWB信号产生电路、编码和调制电路、信号发射电路和天线系统；UWB信号接收机电路模块包括UWB天线系统、信号解调、解码和判决电路；USB控制电路模块包括一片USB控制芯片，用于控制和接收USB接口电路模块的数据信号，并将其输出到主机信号还原模块中；主机信号还原模块包括一片格式转换芯片，将从USB控制电路模块输入的USB信号转换为原始的主机信号，并输出到图像信号检测模块。

5.根据权利要求4所述的便携式高性能显示适配器，其特征在于所述图像信号检测模块包括一个信号类型判决电路和初始化控制电路，信号类型判决电路对来自UWB信号接收机电路模块或者来自主机信号还原模块的数据信号进行检测，判断接收的数据信号是指令信号，还是图像格式的数据信号，如果是指令信号，那么由初始化控制电路执行相应的指令操作，包括执行初始化模块中的初始化程序，然后，检测信号接收与处理装置中其它模块的工作状态，并将检测结果经过装置中的UWB信号发送电路模块无线传输到信号转发装置；如果是图像信号，则将图像信号输出到图像输出电路模块；如果既不是指令信号也不是图像格式的数据信号，则将数据信号输出到图像处理模块；

图像处理模块包括图像处理芯片，用于对来自图像信号检测模块的数据信号进行包括2D、3D图像的处理，然后将处理后的可以直接在显示设备上显示的图像信号输出到图像输出电路模块中，并由图像输出电路模块将图像信号输出到外置的显示设备中；

图像输出电路模块包括RAMDAC电路模块和接口模块VGA、DVI、USB、HDMI和DisplayPort，用于将来自图像信号检测模块的图像信号从接口模块VGA、DVI、USB、HDMI或者DisplayPort输出到显示设备中。

6.根据权利要求5所述的便携式高性能显示适配器，其特征在于所述的初始化模块包括一个Flash芯片电路，里面储存了初始化信号接收与处理装置中所有模块的程序代码；所述信号转发装置和信号接收与处理装置均包括有一个电源模块。

7.根据权利要求6所述的便携式高性能显示适配器，其特征在于：所述信号转发装置中，所述主机信号接口模块包括与计算机主板扩展插槽连接的接口电路模块、与主机USB接口连接的接口电路模块、与IEEE1394接口连接的接口电路模块和与主机显示卡输出接口连接的接口电路模块；所述信号类型判别模块包括一个信号类型判决电路，用于判断主机信号是否为CPU指令信号；

所述信号传输控制模块包括主机CPU指令响应电路和信号传输方式选择电路，信号传输控制模块根据信号类型判别模块输入的信号来选择是否启动主机CPU指令响应电路，产生对信号接收与处理装置初始化的指令信号，将该指令信号传输到USB信号转换模块或主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号发送机电路模块，并通过主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块等待接收信号接收与处理装置的反馈信号，将其传输给主机信号接口模块；信号传输方式选择电路用于根据USB信号检测模块输入的信号来选择传输方式，如果USB信号检测模块检测到已有USB设备相连，那么就采用USB数据传输模式，否则，就采用UWB无线信号传输方法；

所述USB信号检测模块包括一个检测USB连接状态的电路，用于判断是否有USB设备相连；

所述USB信号转换模块包括一块将非USB格式的数据信号转换为USB格式数据信号的芯片电路，该电路只对非USB格式的数据信号进行格式转换，如果原始的主机数据信号是USB数据信号，那么该USB信号转换模块直接将该USB数据信号输出给USB控制电路模块。

8.一种用于权利要求1所述便携式高性能显示适配器的适配方法，所述便携式高性能显示适配器与主机连接后，当主机内部带有显示适配器时，则采用热拔插适配方式，其特征在于还包括当计算机主机内部不带有显示适配器时的适配过程：

(1)当计算机主机开机，BIOS自检，进行POST过程时，信号转发装置将会接收到主机CPU指令信号，要求初始化图像显示适配器以及检测图像显示适配器能否正常工作；

(2)信号转发装置中的信号类型判别模块判别出从主机信号接口模块接收到的主机CPU指令信号后，输出给信号传输控制模块，信号传输控制模块产生信号接收与处理装置的初始化信号，信号传输控制模块根据USB信号检测模块的输入信号来选择以USB有线传输模式或UWB无线传输模式将初始化信号传输给信号接收与处理装置；同时，信号传输控制模块通过主机端UWB收发信机电路模块中的UWB信号接收机电路模块等待接收来自信号接收与处理装置的初始化反馈信号；

(3)信号接收与处理装置的图像信号检测模块接收来自信号转发装置的信号，判别为初始化指令信号，并调用初始化模块中的程序，对整个信号接收与处理装置中的除了图像信号检测模块之外的其它所有模块都进行初始化；并将初始化结果通过该装置中的UWB信号发送机电路模块发送到信号转发装置中；

(4)信号转发装置中的信号传输控制模块通过该装置中的UWB信号接收机电路模块接收到信号接收与处理装置的反馈信号后，将其通过主机信号接口模块传输到主机CPU，完成初始化过程；

(5)信号转发装置将图像信号通过USB有线传输模式或UWB无线传输模式传输给信号接收与处理装置，信号接收与处理装置将接收到的图像信号通过图像输出电路模块输出给外置显示设备。

9.根据权利要求8所述的适配方法，其特征在于步骤(5)中信号转发装置中的信号类型判别模块判别出从主机信号接口模块接收到的信号为图像信号，信号传输控制模块将该图像信号通过USB有线传输模式或UWB无线传输模式传输给信号接收与处理装置，信号传输控制模块根据USB信号检测模块的输入信号来选择以USB有线传输模式或UWB无线传输模式将图像信号传输给信号接收与处理装置。

10.根据权利要求8或9所述的适配方法，其特征在于步骤(5)中信号接收与处理装置接收来自信号转发装置中的图像信号，图像信号检测模块判别该图像信号是否已经过主机内置的显示适配器的图像处理模块处理，若是，则图像信号检测模块直接将该图像信号传输给图像输出电路模块；若否，则图像信号检测模块将该图像信号传输给图像处理模块进行处理，图像处理模块再将处理后的图像信号通过图像输出电路模块输出到外置的显示设备中。

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