CN1220929C - 用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统及控制方法，其中扩展接口系统中的投影仪设置以下扩展接口：图像接口，计算机图像信号的输出输入，实现图像的投影显示；视频接口，视频信号的输出输入，实现视频的投影显示；音频接口，音频信号的输出输入；全双工通信接口，扩展单元与投影仪使用本通道进行全双工的控制命令的传输；电源接口，为扩展单元提供电源，其来源为投影仪的内部电源单元。相应地，本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的控制方法包括3个流程：扩展单元初始化流程、扩展单元通信中断服务流程及投影仪通信中断服务流程。

Description

用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统及控制方法

技术领域

本发明属于投影领域，尤其是用于投影仪和扩展单元间的扩展接口及控制方法。

背景技术

随着LCD、DLP等投影机底层技术的成熟，产品基本性能指标同质化的现象日趋明显，消费者已逐渐更为关注产品的功能设计、个性化设计及特色技术。因此，各投影仪厂商开始加大在功能扩展方面的开发力度，诸如无线投影仪、网络投影仪、PC卡投影仪等产品相应上市，这些具有扩展功能的投影仪进一步提高产品档次，推动市场的发展。目前的这些功能性投影仪在设计思路上存在以下缺点：

1.扩展功能设计相互割裂，不同应用的扩展单元无法实现相互置换，这些扩展功能被捆绑在特定型号的投影机上；

2.投影仪和扩展单元之间没有通用的接口，扩展单元和投影仪的设计往往是紧密联系的，二者各自的升级换代经常需要对方也做相应的设计改动，因此增加了研发的工作量、费用和时间表，延缓了投影仪和功能应用升级换代的周期。

发明内容

本发明要解决的问题是在投影系统中，扩展功能捆绑在特定的投影仪上，不同应用的扩展单元无法实现相互置换。

为解决上述问题，本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其中投影仪设置以下扩展接口：

图像接口，计算机的图像信号的输出输入，实现图像的投影显示；

视频接口，视频信号的输出输入，实现视频的投影显示；

音频接口，音频信号的输出输入；

全双工通信接口，扩展单元与投影仪使用本通道进行全双工的控制命令的传输；

电源接口，为扩展单元提供电源，其来源为投影仪的内部电源单元；

扩展单元相应设置如下接口：

显示输出接口，至少一个通道实现匹配投影仪的图像接口或视频接口，至少传输一组图像或视频信号；

全双工通信接口，实现匹配投影仪的全双工通信接口，二者之间形成命令通道；

电源接入接口，直接从投影仪的电源接口获取电源。

相应地，本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的控制方法包括3个流程：

1)扩展单元初始化流程，在扩展单元与投影仪连接时，扩展单元初始化全双工通信接口并向投影仪发送特征信息；

2)扩展单元通信中断服务流程，在投影仪通知扩展单元进行调整时，扩展单元从命令通道接收并执行命令代码；

3)投影仪通信中断服务流程，扩展单元主动对投影仪进行调整时，投影仪从命令通道接收并执行命令代码。

本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统及控制方法，与现有技术相比，具有如下优点：

1)通过通用的接口使不同应用的扩展单元实现相互置换；

2)投影仪和扩展单元之间有通用的接口，扩展单元和投影仪的设计不会有紧密的联系，二者各自的升级换代不需要对方也做相应的设计改动，因此减少了研发的工作量、费用和时间表，加快了投影仪和功能应用升级换代的周期。

附图说明

图1是本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的示意图。

图2是本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统中具有扩展功能的投影仪的示意图。

图3是本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的接口示意图。

图4是扩展单元初始化流程示意图。

图5是扩展单元通信中断服务流程示意图。

图6是投影仪通信中断服务流程示意图。

图7是本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统中的一个实施例的示意图。

具体实施方式

请参照图1所示，本发明提供一种用于投影仪功能扩展的通用扩展接口系统。这种通用接口3很好的界定了投影仪1与扩展单元2之间的界限，投影仪1(如DLP投影仪、LCD投影仪、LCOS投影仪等)和扩展单元2(如无线单元、嵌入PC、PC卡播放器、TV调谐器、DVD播放机等)分别在通用接口3的两侧，二者的技术具有相互无关性。遵照本扩展接口系统定义设计的不同功能的扩展单元2和不同的投影仪1主机可以方便的连接在一起。一个投影仪1可热插拔连接多个扩展单元2。

这种设计模式使得投影仪厂商内部或投影仪厂商与其他厂商之间能够很好的协同进行开发工作；利用这种扩展接口系统设计的投影仪和扩展单元极大的丰富了用户购买投影仪的配置选择。因此，这种扩展接口系统具有很好的应用前景。

本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统包括硬件接口(即通用的扩展接口)和软件控制(软件接口)两部分。扩展接口定义了通用的视频和音频输入信号，在投影仪端可以很容易的实现通过本接口获取投影显示所需要的信号源，在扩展单元端可以很容易的实现满足接口要求的音频、视频输出；硬件接口定义了通用的命令通道，扩展单元与投影仪主机可以使用该命令通道相互传送控制信息，很好满足了双方的协同工作的目的；硬件接口还包含了电源接口部分，扩展单元可以直接从投影仪主机获取所需的电源，而不需要使用外部电源，这样就简化了扩展单元的设计工作，也增强了扩展功能使用的方便性。软件接口定义了基本操作命令集和投影仪上常用的命令集。

请参照图2、3所示，一种用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其中投影仪1具体设置以下通用的扩展接口31：

图像接口311，计算机的图像信号的输出输入，实现图像的投影显示，其中图像信号为扩展单元2输出的所有类计算机、笔记本的显示输出，包括视频图形队列(VGA，VIDEO GRAPHICSARRAY)信号、传输最小差动信号(TMDS，TRANSITIONMINIMIZED DIFFERENTIAL SINGNALING)图像信号、低电压差动信号(LVDS)图像信号和数字红绿蓝基色(RGB，REDGREEN AND BLUE)信号。

视频接口312，视频信号的输出输入，实现视频的投影显示，其中视频信号可以是复合视频、二分量视频(S-Video，SeparateVideo)及分量视频信号，且扩展单元2输出的所有PAL、NTSC、SECAM等电视制式信号均可以通过该视频接口12传送到投影仪1；

音频接口313，音频信号的输出输入，音频接口13具有两个传输通路，分别传送伴随图像信号、视频信号的音频信号，诚然，音频接口313也可具有一个传输通路，传送伴随图像信号和视频信号的音频信号。

全双工通信接口314，扩展单元2与投影仪1使用本通道进行全双工的控制命令的传输，其中控制命令可以是命令代码、鼠标及键盘指令等；

电源接口315，为扩展单元2提供电源，其来源为投影仪的内部电源单元，这种内部电源设计使扩展单元2的应用更为通用和便捷。

对于扩展单元2来说，投影仪1是一个用户交互界面，投影仪1为扩展单元2提供显示服务，同时用户还能够使用投影仪1的遥控器和面板对扩展单元2实现基本操作。扩展单元2相应设置如下扩展接口32：

显示输出接口321、322，至少一个通道实现匹配投影仪1的图像接口311或视频接口312，至少传输一组图像或视频信号；

全双工通信接口324，实现匹配投影仪1的全双工通信接口314，二者之间形成命令通道，该命令通道为双向传输通道；

电源接入接口325，直接从投影仪1的电源接口315获取电源。

根据需要，扩展单元2还设置音频输出接口323，实现与投影仪1的音频接口313匹配。

投影仪1设计要求：

1.保留投影仪1的基本功能，即通过投影仪1外部插头送来的图像、视频和音频，均能被投影显示或播放；

2.图像接口311和视频接口312不一定要求完全实现，但必须与扩展单元的显示输出相匹配；

3.实现标准的全双工通信接口314作为与扩展单元2对接的命令通道和鼠标、键盘指令的传送通道；

4.向扩展单元2提供电源。

本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的软件接口包括以下几部分：

1.基本操作命令集：这部分定义了鼠标及键盘的消息代码，投影仪1可以使用这些消息代码对形式多样的单元实现基本的操作和控制；

2.投影仪控制命令集：这部分命令为扩展单元2提供了控制投影仪1的手段，包括投影仪1信号源选择、亮度、对比度、梯形校正等控制。

其中，扩展单元软件控制设计要求：

1.扩展单元2软件首先必须实现自身定义的扩展功能，如无线单元必须实现通过无线链路接收图像数据包，并进行解压等处理，向通用接口3输出图像或视频信号，这部分工作是各个扩展单元2的基本功能，不同扩展单元2会有不同的需求；

2.根据扩展单元2与投影仪协同工作的要求，扩展单元软件需要实现全双工通信的接收与发送；

3.实现命令代码的编码、解释与执行；

4.软件的设计需要满足：使用鼠标和键盘完成对扩展单元2的控制；

5.扩展单元2需要根据自身的需要实现使用命令代码完成对投影仪1的控制。

投影仪软件设计要求：

1.实现投影仪1的基本功能；

2.实现全双工通信的接收与发送；

3.实现接口命令集的编码、解释、执行；

4.实现鼠标和键盘在投影仪1的屏幕菜单和扩展单元2的控制界面之间切换，即原来只给投影仪1屏幕菜单使用的这些控制手段，在没有投影仪1屏幕菜单时，可以通过命令通道，以命令代码的方式送给扩展单元2，而实现对扩展单元2的控制。

请结合参照图4、5、6，本发明用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的控制方法，具体包括3个流程：

1)扩展单元初始化流程，在扩展单元2与投影仪1连接时，扩展单元2初始化全双工通信接口324并向投影仪1发送特征信息，如扩展单元2的ID、使用的信号通道、类型等，见图4的流程图；

2)扩展单元通信中断服务流程，在投影仪1通知扩展单元2进行调整时，扩展单元2从命令通道接收并执行命令代码，见图5的流程图。

3)投影仪通信中断服务流程，扩展单元2主动对投影仪1进行调整时，投影仪1从命令通道接收并执行命令代码，见图6的流程图。

其中，扩展单元插入初始化流程包括如下步骤：

1-4)执行步骤41，上电复位；

1-5)执行步骤42初始化全双工通信接口324(UART)；

1-6)执行步骤43，向投影仪1发送扩展单元2的特征信息。扩展单元通信中断服务流程包括如下步骤：

2-1)执行步骤50，全双工通信接口324接收中断服务程序入口；

2-2)执行步骤51，解析接收到的数据帧；

2-3)执行步骤52，判断数据的目的地址是否为该扩展单元2的地址；

2-4)若不是该扩展单元2的地址，则执行步骤53判断是否为扩展单元2选择命令；

2-5)若为选择命令，则执行步骤54关闭该扩展单元2的图像、视频及音频通道；

2-6)执行步骤55，向投影仪1发送应答；

2-7)执行步骤56，全双工通信接口324接收中断服务程序出口；

2-8)若是该扩展单元2的地址，则执行步骤57，判断是否为该扩展单元2选择命令；

2-9)若为选择命令，则执行步骤58，开启该扩展单元2的图像、视频及音频通道；

2-10)执行步骤55和步骤56；

2-11)若不是选择命令，则执行步骤59，执行命令；

2-12)执行步骤55和步骤56。

投影仪通信中断服务流程包括如下步骤：

3-1)执行步骤61，全双工通信接口314接收中断服务程序入口；

3-2)执行步骤62，解析接收到的数据帧；

3-3)执行步骤63，判断是否为扩展单元2的ID、类型信息；若是，则执行步骤64，记录新插入扩展单元2的ID、类型信息；若不是，则执行步骤67，执行命令；

3-4)执行步骤65，向相应的扩展单元2发送应答；

3-5)执行步骤66全双工通信接口314接收中断服务程序出口。

为了给用户提供一个高易用性的环境，本发明还提供了一套热插拔的技术方案，具体设置如下：

1.如图3所示，电源接口315及电源接入接口325的引脚(再次成为电源引脚)比其它扩展接口的引脚(在此统称为信号引脚)要长，因此在插入过程中电源首先接通，信号引脚的的电压就有了地线和电源的参考点，扩展单元2信号引脚的电压不至于过高，不会对投影仪造成损害；

2.电源引脚需要有静电保护电路，保证扩展单元2的电源引脚不会因为静电产生高压损坏投影仪。

采用本发明设计的投影仪1，可以与一个或多个扩展单元2进行连接。当投影仪1与多个扩展单元2连接时，每个扩展单元使2用一个全双工通信接口324作为命令通道；投影仪1作为主控端通过命令通道进行信号源的选择，指定特定的扩展单元2向投影仪输出视频和音频源信号，其他扩展单元2均自行关闭视频音频通道。

实现本发明，首先要在投影仪1的前端(Front End)电路板定义并实现通用接口3，具体设置如下：

a)所述图像接口311，设置在投影仪1的前端电路板上，且有两路图像接口311，其中一路图像接口311用来接收扩展单元2的图像信号；

b)所述视频接口312为投影仪前端电路板的视频处理芯片中的三路模拟量通道(投影仪内部的视频处理芯片上一般都有较多的闲置通道)；

c)全双工通信接口314，设置在前端电路板上，以实现控制命令通道，可以采用RS-232C标准的全双工通信。

d)投影仪1向扩展接口32提供+3.3V和+5V电源；

e)通过全双工通信接口314向扩展接口32发送基本操作的代码，实现用投影仪1的面板和遥控器控制扩展单元2；

f)接收来自全双工通信的投影仪1控制命令代码，并解释执行，接收的通信中断服务流程的程序。

请参照图7所示，以播放DVD的投影仪2为例，普通DVD播放机或Diskman一般包括DVD光驱、DVD Decoder、前面板控制、Audio DAC几大单元，使用本发明的扩展接口系统，DVD播放的投影仪1有以下设置：

a)在DVD扩展单元2上定义一个和投影仪1的扩展接口31匹配的扩展接口32；

b)从扩展接口31获取DVD单元所需的电源；

c)将DVD Decoder输出的视频信号送给扩展接口31的视频接口312，该视频信号可以是复合视频、二分量视频(S-Video，Separate Video)或分量视频；

d)将Audio DAC送到扩展接口31的其中一路音频接口313；

e)将DVD Decoder上的全双工通信接口324连接到扩展接口31上的全双工通信接口314；

f)去掉原来的前面板控制电路，控制改由全双工通信接口314接收的命令代码实现；

g)DVD扩展单元2其他部分的设计可以参考普通DVD播放机，通用接口3中未使用的图像接口311或空闲的一路音频接口313可以不连接。

相应的软件控制方法，见图4、5、6，在此不再赘述。

采用本发明的技术方案即可实现在投影仪1上播放DVD的功能。采用同样的通用接口3还可以投影仪1扩展出无线单元、嵌入PC单元、TV调谐器等单元，使得投影仪变成无线投影仪、嵌入PC投影仪、前投电视等花样百出的功能性投影仪，这些设计的实现在此就不一一列举。由于这些扩展单元采用了同样的软硬件接口，因此扩展单元之间很好的实现了互换性；同时，由于通用接口并不关心投影仪的底层技术，因此投影仪的主机可以是LCD投影仪，也可以是DLP投影仪、LCOS投影仪或者其他。

由于本发明通过采用通用接口技术，使各种不同功能的扩展单元能够很好与投影仪对接，使其成为自身的显示终端，并且能够使用投影仪的面板和遥控器作为自身的输入设备完成自身所需的IO操作；采用这种通用接口技术设计的投影仪可以实现类似PC方式的组装模式，投影仪可以灵活的选用一个或多个不同功能的扩展单元，可以很方便的采用热插拔的方式组合为具有各种扩展功能的投影仪，而不选用扩展单元时，投影仪仍然是一个完整的投影仪产品。这种接口设计为投影仪厂商提供了一种更快捷，更有效的开发模式；为用户提供了更丰富的产品种类、更灵活的选购方式。

Claims (15)

1.一种用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，其中投影仪设置以下通用的扩展接口：

图像接口，计算机的图像信号的输出输入，实现图像的投影显示；

视频接口，视频信号的输出输入，实现视频的投影显示；

音频接口，音频信号的输出输入；

全双工通信接口，扩展单元与投影仪使用本通道进行全双工的控制命令的传输；

电源接口，为扩展单元提供电源，其来源为投影仪的内部电源单元；

扩展单元相应设置如下接口：

显示输出接口，至少一个通道实现匹配投影仪的图像接口或视频接口，至少传输一组图像或视频信号；

全双工通信接口，实现匹配投影仪的全双工通信接口，二者之间形成命令通道；

电源接入接口，直接从投影仪的电源接口获取电源。

2.如权利要求1所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，图像信号可以是视频图形队列信号、传输最小差动信号、低电压差动信号和数字红绿蓝基色信号。

3.如权利要求1所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，视频信号可以是复合视频、二分量视频及分量视频信号。

4.如权利要求1所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，控制命令可以是命令代码、鼠标及键盘指令。

5.如权利要求1所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，音频接口具有两个传输通路，分别传送伴随图像信号、视频信号的音频信号。

6.如权利要求1所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，音频接口具有一个传输通路，传送伴随图像信号和视频信号的音频信号。

7.如权利要求1所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，所述投影仪同时连接多个扩展单元。

8.如权利要求1所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，所述投影仪与扩展单元为热插拔连接。

9.如权利要求1至8任一项所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，扩展单元还设置有音频输出接口，实现与投影仪的音频接口匹配。

10.如权利要求1至8任一项所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，命令通道是双向的传输通道。

11.如权利要求1至8任一项所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统，其特征在于，投影仪的扩展接口设置如下：

所述图像接口设置在投影仪的前端电路板上，且有两路图像接口，其中一路图像接口用来接收扩展单元图像信号；

所述视频接口为投影仪前端电路板的视频处理芯片中的三路模拟量通道；

所述全双工通信接口设置在前端电路板上。

12.一种用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括3个流程：

1)扩展单元初始化流程，在扩展单元与投影仪连接时，扩展单元初始化全双工通信接口并向投影仪发送特征信息；

2)扩展单元通信中断服务流程，在投影仪通知扩展单元进行调整时，扩展单元从命令通道接收并执行命令代码；

3)投影仪通信中断服务流程，扩展单元主动对投影仪进行调整时，投影仪从命令通道接收并执行命令代码。

13.如权利要求12所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的控制方法，其特征在于，扩展单元初始化流程包括如下步骤：

1-1)上电复位；

1-2)初始化全双工通信接口；

1-3)向投影仪发送扩展单元的特征信息。

14.如权利要求12所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的控制方法，其特征在于，扩展单元通信中断服务流程包括如下步骤：

2-1)全双工通信接口接收中断服务程序入口；

2-2)解析接收到的数据帧；

2-3)判断数据的目的地址是否为该扩展单元的地址；

2-4)若不是该扩展单元的地址，则判断是否为扩展单元选择命令：

2-5)若为选择命令，则关闭该单元的图像、视频及音频通道；

2-6)向投影仪发送应答；

2-7)全双工通信接口接收中断服务程序出口；

2-8)若是该扩展单元的地址，则判断是否为该扩展单元选择命令；

2-9)若为选择命令，则开启该扩展单元的图像、视频及音频通道；

2-10)执行步骤2-6)和步骤2-7)；

2-11)若不是选择命令，则执行命令；

2-12)执行步骤2-6)和步骤2-7)。

15.如权利要求12所述的用于投影仪和扩展单元间的扩展接口系统的控制方法，其特征在于，投影仪通信中断服务流程包括如下步骤：

3-1)全双工通信接口接收中断服务程序入口；

3-2)解析接收到的数据帧；

3-3)判断是否为扩展单元ID、类型信息；若是，则记录新插入扩展单元的ID、类型信息；若不是，则执行命令；

3-4)向相应的扩展单元发送应答；

3-5)全双工通信接口接收中断服务程序出口。

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