CN105451021A - 一种低功耗无线微显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低功耗无线微显示系统，它包括图像发送端和图像接收端，图像发送端和图像接收端之间通过无线通信协议进行数据传输；所述图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器连接图像发送器，并有一个主控制器连接图像源产生器和无线发送端构成。所述图像接收端用于接收和显示图像，由图像接收器连接微显示器，以及图像接收器连接帧控制器和显示控制器连接微显示器和帧控制器构成。本发明采用了帧缓冲存储器，极大的减少了系统的功耗，增加系统的可持续工作时间。

Description

一种低功耗无线微显示系统

技术领域

本发明涉及一种基于帧缓冲存储器的无线数据传输的低功耗微显示系统,包括图像发送端和图像接收端。

背景技术

微显示器是一种较为特殊形态的显示器，通常把对角线尺寸小于3.3cm的显示器称为微型显示器。它自身物理尺寸很小，像素点距大概只有十微米，但可以进行大屏幕显示。微显示器广泛应用于各种消费电子中，比如微型投影机，头戴式3D高清微显示器，头戴式医疗系统，军事上可应用于空军飞行员头盔系统，陆军单兵综合头盔系统。

目前，中国专利，其专利号为201210196780.2“无线微显示器系统”，该系统的图像发送端和图像接收端的图像数据传输方式为基于图像帧传输，该系统存在的不足是，图像发送端需要不断发送图像数据到图像接收端，使得图像接收器中的无线接收端不停的工作，产生的功耗太大，无法持久工作。而且图像发送端一旦停止发送，图像接收端收不到图像数据，微显示器屏幕上的图像就立刻消失。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供了一种低功耗无线微显示系统，该系统的图像发送端和图像接收端的图像数据传输方式为基于图像内容传输，即图像发送端的图像数据没有发生改变时，图像发送端不需要发送图像数据，只需将之前存储在图像接收端中的帧缓冲存储器的图像数据读出并显示出来。图像发送端的图像数据发生改变时，图像发送端发送新的图像数据到图像接收端中并写入帧缓冲存储器。可以极大减少图像接收端中无线接收端的功耗。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种低功耗无线微显示系统,包括图像发送端和图像接受端，图像发送端和图像接收端之间通过无线通信协议进行数据传输；其特征在于：所述图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器连接图像发送器，并有一个主控制器连接图像源产生器和无线发送端构成。图像源产生器用于产生图像，主控制器用于控制图像源产生器生成图像的分辨率以及无线网络的开关，图像发送器用于将图像源产生器产生的图像通过无线方式发送；所述图像接收端用于接收和显示图像，由图像接收器连接微显示器，以及图像接收器连接帧控制器和显示控制器连接微显示器和帧控制器构成，图像接收器用于通过无线方式接收图像发送器发送的图像，微显示器用于将图像数据显示于微显示屏幕上，帧控制器用于产生图像接收器需要的控制信息，显示控制器用于产生微显示器和帧控制器所需要的控制信息。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述主控制器由一块FPGA/CPLD、或专用芯片连接液晶显示器、图像源控制端、图像编码控制端和无线发送控制端加电源接口构成。所述主控制器用于控制液晶显示器、图像源和无线发送端。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述图像发送端通过无线通信传输协议将图像数据发送至图像接收端，传输方式为基于图像内容传输，图像发送端的图像数据发生改变时，图像发送端才传输图像数据到图像接收端，图像数据没有改变时，图像发送端不发送数据。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述图像发送器中的图像编码模块用于压缩图像数据，所述图像接收器中的图像解码模块用于解压缩图像数据，压缩和解压缩过程采用基于长度减半的二进制码流的压缩算法。所述基于长度减半的二进制码流的压缩算法简化了游程编码的过程，改善编码的效果，对图像实现无损压缩，同时压缩率较高，而且实现简单，无需作离散小波变换等大量运算，可以根据”0”、”1”游长自动调整编码后长度。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述所述图像接收器中的帧缓冲存储器为随机存取存储器，所述帧缓冲存储器用于存储图像发送端经过无线通信传输协议发送过来的图像数据，而且可以将其所存储的图像数据发送至微显示器显示出来。帧控制器发出写命令请求时，无线接收端收到的来自图像发送端发送的图像数据可以写入帧缓冲存储器内，帧控制器发出读命令请求时，存储在帧缓冲存储器中的图像数据可以读出。所述帧缓冲存储器将图像发送端发送过来的图像数据存储起来后，需要多次显示该图像数据时，图像发送端不必再次发送，只要直接从帧缓冲存储器读出即可。所述帧缓冲存储器可以为静态随机存储器（SRAM）、动态随机存储器（DRAM）。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述图像接收器中的帧控制器用于控制帧缓冲存储器，控制帧缓冲存储器分别进行写入图像数据，读出图像数据操作。所述帧控制器为通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD、或专用芯片连接无线接收控制端、显示控制器控制端、帧缓冲存储器控制端加电源接口构成。其输入信号为无线接收端和显示控制器发过来的写命令和读命令请求。图像接收端中的无线接收端收到来自图像发送端发送的图像数据后，无线接收端发送信号到帧控制器，帧控制器可以发出写命令请求到帧缓冲存储器；需要显示图像数据时，显示控制器发送信号到帧控制器时，帧控制器发出读命令请求到帧缓冲存储器。

上述的低功耗无线微显示系统，所述显示控制器用于控制微显示器的分辨率、灰度、亮度、对比度、色彩饱和度、伽马矫正、图像格式、图像制式、扫描方式、输入方式。产生读命令请求并发送给帧控制器，所述显示控制器由通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD、或专用芯片连接帧控制器控制端、微显示器控制端。

上述的低功耗无线微显示系统，所述图像发送端和图像接收端之间的连接拓扑关系为一对一、多对一，一对多方式：采用多对一方式时，图像接收端能够在同一时间接收来自不同图像发送端的图像信息；采用一对多方式时，一个图像发送端对应多个图像接收端，每一个图像接收端可以根据帧存储器的内容显示同一图像发送端中不同图像源的内容。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著进步：

本发明采用一种帧缓冲存储器将无线发送端发送过来的图像数据存储起来，图像发送端和图像接收端之间的图像数据传输方式是基于图像内容进行传输，即图像发送端图像数据不改变，图像发送端不发送图像数据。反之，图像发送端发送图像数据。极大的减少了图像接收端的功耗。

附图说明

图1为本发明所述低功耗无线微显示系统结构框图。

图2为本发明所述主控制器的结构框图。

图3为本发明所述主控制器界面示意图。

图4为本发明所述图像数据发送端和图像数据接收端的拓扑关系图。

图5为本发明所述帧缓冲存储器的结构框图。

图6为本发明所述帧缓冲存储器的另一个较佳实例结构框图。

图7为本发明所述帧控制器的结构框图。

图8为本发明所述显示控制器的结构框图。

图9为本发明所述图像发送端实现流程图。

图10为本发明所述图像接收端实现流程图。

具体实施例

现结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一：

参见图一，本低功耗无线微显示系统，包括图像发送端和图像接收端，图像发送端通过无线通信协议发送数据到图像接收端；图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器（101）连接图像发送器（102），并有一个主控制器（103）连接图像源产生器（101）和无线发送端构成，图像源产生器（101）产生图像，主控制器（103）用于控制图像源产生器（101）生成图像的分辨率以及无线网络的开关，图像发送器（102）将图像源产生器（101）生产的图像通过无线方式发送；图像接收端用于接收和显示图像，由图像接收器（104）连接微显示器（105），以及图像接收器（104）连接帧控制器（106）和显示控制器（107）连接微显示器（105）和帧控制器（106）构成，图像接收器（104）通过无线方式接收图像发送器（102）发送过来的图像，微显示器（105）用于将图像数据显示于微显示屏幕上，帧控制器（106）用于产生图像接收器需要的控制信息，显示控制器（107）用于产生微显示器（105）和帧控制器（106）所需要的控制信息。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

上述的低功耗无线微显示系统中，所述主控制器由FPGA/CPLD（201）、或专用芯片连接液晶显示器（204）、图像源控制端（202）和无线发送控制端（203）加电源接口（205）构成。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述图像发送端通过无线通信传输协议将图像数据发送至图像接收端，传输方式为基于图像内容传输，图像发送端的图像数据发生改变时，图像发送端才传输图像数据到图像接收端，图像数据没有改变时，图像发送端不发送数据。

上述的低功耗无线微显示器系统中，所述图像发送器（102）由图像编码模块连接无线发送端构成，图像编码模块用于压缩图像数据，所述图像接收器（104）由无线接收端经帧缓冲存储器连接图像解码模块构成，图像解码模块用于解压缩图像数据，压缩和解压缩过程采用基于长度减半的二进制码流的压缩算法。所述基于长度减半的二进制码流的压缩算法简化了游程编码的过程，改善编码的效果，对图像实现无损压缩，同时压缩率较高，而且实现简单，无需作离散小波变换等大量运算，可以根据”0”、”1”游长自动调整编码后长度。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述所述图像接收器中（104）的帧缓冲存储器为随机存取存储器，所述帧缓冲存储器用于存储图像发送端经过无线通信传输协议发送过来的图像数据，而且可以将其所存储的图像数据发送至微显示器显示出来。帧控制器（106）发出写命令请求时，无线接收端收到的来自图像发送端发送的图像数据可以写入帧缓冲存储器内，帧控制器（106）发出读命令请求时，存储在帧缓冲存储器中的图像数据可以读出。所述帧缓冲存储器将图像发送端发送过来的图像数据存储起来后，需要多次显示该图像数据时，图像发送端不必再次发送，只要直接从帧缓冲存储器读出即可。所述帧缓冲存储器可以为静态随机存储器（SRAM)、动态随机存储器（DRAM）。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述图像接收器中的帧控制器（106）用于控制帧缓冲存储器，控制帧缓冲存储器分别进行写入图像数据，读出图像数据操作。所述帧控制器为通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD、或专用芯片连接无线接收控制端、显示控制器控制端、帧缓冲存储器控制端加电源接口构成。其输入信号为无线接收端和显示控制器（107）发过来的写命令和读命令请求。图像接收端中的无线接收端收到来自图像发送端发送的图像数据后，无线接收端发送信号到帧控制器（106），帧控制器（106）可以发出写命令请求到帧缓冲存储器；需要显示图像数据时，显示控制器（107）发送信号到帧控制器（106）时，帧控制器（106）发出读命令请求到帧缓冲存储器。

上述的低功耗无线微显示系统，所述显示控制器（107）用于控制微显示器（105）的分辨率、灰度、亮度、对比度、色彩饱和度、伽马矫正、图像格式、图像制式、扫描方式、输入方式。产生读命令请求并发送给帧控制器，所述显示控制器由通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD（501）、或专用芯片连接帧控制器控制端（502）、微显示器控制端（504）、液晶显示器（503）加电源接口（505）构成。

上述的低功耗无线微显示系统中，所述图像发送端和图像接收端之间的连接拓扑关系为一对一、或多对一，或一对多方式：采用多对一方式时，图像接收端能够在同一时间接收来自不同图像发送端的图像信息；采用一对多方式时，一个图像发送端对应多个图像接收端，每一个图像接收端可以根据帧缓冲存储器的内容显示同一图像发送端中不同图像源的内容，参见图4。

实施例三：

上述的低功耗无线微显示系统中，所述主控制器是由一块CPLD（201）芯片连接液晶显示器（204）、图像源控制端（202）和无线发送控制端（203）加电源接口（205）构成。所述主控制器用于控制液晶显示器、图像源、图像编码模块和无线发送端。所述主控制器界面设置了分辨率及无线网络开关功能。上述分辨率设置了三种选项，无线网络开关设置了两种选项，参见图2到图3。

实施例四：

参见图5，上述的低功耗无线微显示系统中,所述帧缓冲存储器由六个模块组成,即静态存储单元阵列（305）、行译码器（302）、列译码器（303）、灵敏放大器（306）、控制逻辑电路（301）和输出缓冲器（304）。静态存储单元阵列（305）是帧缓冲存储器的核心部分，用于存储数据。行译码器（302）和列译码器（303）产生行地址和列地址，行和列的交叉就是要访问的存储单元阵列（305）中的存储单元。灵敏放大器（306）是用来在读取存储单元的内容时，缩小存储器的访问时间，提高读写速度并且降低功耗。控制逻辑电路（301）产生控制信号，来控制整个帧缓冲存储器的读写操作。

实施例五：

参见图6，上述的低功耗无线微显示系统中，所述帧缓冲存储器由九个模块组成，即输入输出口（401）、写驱动器（402）、列输入缓冲器（403）、列地址解码器（404）、动态存储单元阵列（405）、行输入缓冲器（406）、行刷新控制器（407）、行地址解码器（408）、读出放大器（409）。输入输出口（401）用于数据的输入和输出。写驱动器（402）用于产生动态存储单元阵列进行写入数据的信号。列输入缓冲器（403）用于暂时存放列地址，列地址解码器（404）用于对列地址进行解码得出动态存储单元阵列（405）的列地址。动态存储单元阵列（405）用于存储数据。行输入缓冲器（406）用于暂时存放行地址。行刷新控制器（407）用于对动态存储单元阵列（405）进行刷新。行地址解码器（408）用于对行地址进行解码得出动态存储单元阵列（405）的行地址。读出放大器（409）用于放大存储单元进行读数据时的电压变化量。

实施例六：

参见图7，上述的低功耗无线微显示系统中,所述帧控制器（106）用于控制帧缓冲存储器，控制帧缓冲存储器分别进行写入图像数据，读出图像数据操作。所述帧控制器（106）由CPLD芯（501）片连接无线接收控制端（505）、显示控制器控制端（502）、帧缓冲存储器控制端（504）加电源接口（503）构成，其输入信号为无线接收端和显示控制器（107）发过来的写命令和读命令请求。

实施例七：

参见图8，上述的低功耗无线微显示系统中，所述显示控制器（107）由CPLD芯片（601）连接帧控制器控制端（602）、微显示器控制端（604）、液晶显示器（603）加电源接口（605）构成。所述显示控制器（107）用于控制液晶显示器（603），发送信号给帧控制器（106），控制微显示器（105）的分辨率、亮度、编码格式、扫描方式。

实施例八：

参见图9，上述的低功耗无线微显示系统中,所述图像发送端的实现流程,使用时,所述图像发送端和图像接收端进行配对和初始化,所述主控制器（103）控制无线传输功能是否开启,如果开启,经过所述图像编码模块对图像源产生器（101）生成的图像数据进行编码,所述无线发送端发送图像数据,如果无线传输功能没有开启,则断开无线连接。

实施例九：

参见图10，上述的低功耗无线微显示系统中，所述图像接收端实现流程，使用时，所图像发送端与所述图像接收端进行配对和初始化，所述无线接收端接收所述图像发送端发送的图像数据，并发送信号到所述帧控制器（106），所述帧控制器（107）收到命令后，发送数据写入命令到所述帧缓冲存储器，所述帧缓冲存储器收到写命令，将所述无线接收端接收到的图像数据写入帧缓冲存储器。显示图像时，所述显示控制器（107）发送信号到所述帧控制器（106），所述帧控制器（106）收到信号后，发送数据读入命令到所述帧缓冲存储器，所述帧缓冲存储器收到读命令后，将存储的图像数据读出，所述图像解码对从所述帧缓冲存储器中读出的图像数据进行解码，所述微显示器（105）显示图像数据。

Claims (8)

1.一种低功耗无线微显示系统,包括图像发送端和图像接受端，图像发送端和图像接收端之间通过无线通信协议进行数据交换；其特征在于：所述图像发送端用于产生图像源，由图像源产生器（101）连接图像发送器（102）,并有一个主控制器（103）连接图像源产生器（101）和图像发送器（102）中的无线发送端构成；图像源产生器（101）用于产生图像，图像发送器（102）用于将图像源产生器（101）产生的图像通过无线方式发送；所述图像接收端用于接收和显示图像，由图像接收器（104）连接微显示器（105），图像接收器（104）连接帧控制器（106）、以及显示控制器（107）连接微显示器（105）和帧控制器（106）构成，图像接收器（104）用于通过无线方式接收图像发送器（102）发送的图像，微显示器（105）用于将图像数据显示于微显示屏幕上，帧控制器（106）用于产生图像接收器需要的控制信息，显示控制器（107）用于产生微显示器（105）和帧控制器（106）所需要的控制信息。

2.根据权利要求1所述的低功耗无线微显示系统，其特征在于：所述主控制（103）器由一块FPGA/CPLD（201）、或专用芯片连接液晶显示器（204）、图像源控制端（202）和无线发送控制端（203）加电源接口（205）构成。

3.根据权利要求1所述的低功耗无线微显示系统，其特征在于：所述图像发送端通过无线通信传输协议将图像数据发送至图像接收端，传输方式为基于图像内容传输，图像发送端的图像数据发生改变时，图像发送端才传输图像数据到图像接收端，图像数据没有改变时，图像发送端不发送数据。

4.根据权利要求1所述的低功耗无线微显示系统，其特征在于：所述图像发送器（102）由图像编码模块连接无线发送端构成，图像编码模块用于压缩图像数据；所述图像接收器（104）由无线接收端经帧缓冲存储器连接图像解码模块构成，图像解码模块用于解压缩图像数据；压缩和解压缩过程采用基于长度减半的二进制码流的压缩算法。

5.根据权利要求4所述的低功耗无线微显示系统，其特征在于：所述图像接收器（104）中的帧缓冲存储器为随机存取存储器，所述帧缓冲存储器用于存储图像发送端发送的图像数据，并且可以随时读取，所述帧缓冲存储器为静态随机存储器SRAM或动态随机存储器DRAM。

6.根据权利要求4所述的低功耗无线微显示器系统，其特征在于：所述图像接收端中的帧控制器（106）用于控制帧缓冲存储器，控制帧缓冲存储器分别进行写入图像数据，读出图像数据操作；所述帧控制器（106）由通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD（401）、或专用芯片连接无线接收控制端（405）、显示控制器控制端（402）、帧缓冲存储器控制端（404）加电源接口（403）构成，其输入信号为无线接收端和显示控制器（107）发过来的写命令和读命令请求。

7.根据权利要求1所述的低功耗无线微显示系统，其特征在于：所述显示控制器（107）用于控制微显示器（105）的分辨率、灰度、亮度、对比度、色彩饱和度、伽马矫正、图像格式、图像制式、扫描方式、输入方式；产生读命令请求并发送给帧控制器（106），所述显示控制器由通用微处理器、或专用微处理器、或FPGA/CPLD（501）、或专用芯片连接帧控制器控制端（502）、微显示器控制端（504）、液晶显示器（503）加电源接口（505）构成。

8.根据权利要求1所述的低功耗无线微显示系统，其特征在于：所述图像发送端和图像接收端之间的连接拓扑关系为一对一、或多对一，或一对多方式：采用多对一方式时，图像接收端能够在同一时间接收来自不同图像发送端的图像数据；采用一对多方式时，一个图像发送端对应多个图像接收端，每一个图像接收端可以根据帧缓冲存储器的内容显示同一图像发送端中不同图像源的内容。