CN1266583C - 一种投影显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影显示设备，该设备除了电子系统、光学系统和电源外，还包括一USB模块，该USB模块包括USB Host接口、USB Host控制器、CPU、数据存储器，程序存储器以及图形/视频显示控制器，该USB模块与外界USB设备和所述电子系统相连，用于读取外界USB设备中的数据，处理读取的数据，并向电子系统输出影像信号或数据，由电子系统控制光学系统输出投影，从而使得用户不需要计算机就可利用投影显示设备进行投影，极大地方便了用户；该投影显示设备还可对其内部的嵌入式软件进行升级，极大地提高了投影显示设备的可扩展性、可维护性。

Description

一种投影显示设备

技术领域

本发明涉及投影显示技术，尤其涉及一种投影显示设备。

背景技术

投影显示设备是一种常用的显示设备，可将来自于各种输入接口的影像信号以投影的方式显示到屏幕上，从而以较低的成本实现大尺寸、高质量的显示画面，并广泛应用于商业演示、学校教学、商业娱乐、家庭娱乐等方面。常见的投影显示设备主要包括正投影机、背投电视等等，所采用的显示技术主要包括阴极射线管(CRT)技术、液晶显示器(LCD)技术、数字光处理(DLP)技术、硅上液晶(LCOS)技术等。

现有的投影显示设备主要由光学系统和电子系统构成，此处，以典型的正投影机为例，说明投影显示设备的内部组成和基本原理。图1为典型的正投影机内部组成和基本原理框图，如图1所示，正投影机包括光学系统101、电子系统102和电源108，其中，光学系统101包括光源103和光学引擎104，电子系统102包括显示驱动模块105、前端图像处理模块106、输入输出信号接口107，其中，所述的输入输出信号接口107有多种接口类型，比如视频图形阵列(VGA)接口、交互式数字视频系统(DVI)接口、视频(Video)接口等。所述的输入输出信号接口107接收外界影像信号输出设备，比如计算机109传送的影像信号，将该影像信号转送到前端图像处理模块106中进行处理，再由显示驱动模块105对光源103进行调制，经光学引擎104输出投影图像。

正投影机在使用时需连接输入信号源，根据不同的应用场合，通常对外提供VGA接口、DVI接口、Video接口等标准输入信号接口，有些投影设备还可以通过有线网络和无线网络输入影像信号。正投影机主要用于计算机文件的投影显示。在使用时需要一台计算机与正投影机连接，用于投影显示的文件存储在该计算机上，该计算机使用专用的播放软件播放用于显示的文件，并输出影像信号给正投影机，再由正投影机进行投影显示。由此可看出，现有的投影显示设备无法脱离计算机进行投影，在大多数情形下，用户必须自行携带计算机，比如个人计算机(PC)或笔记本电脑，因此给用户，尤其是移动商务用户，带来了很大程度的不便。虽然当前市场上已经出现了许多种方便用户携带的通用串行总线(USB)移动存储设备，投影文件可存储在USB存储设备上，但是，现有的投影显示设备没有USB主(Host)接口，更不能自行播放USB存储设备上的投影文件。

另外，现有的投影显示设备内部的电子系统中通常都含有嵌入式微处理器及运行在其上的嵌入式软件(固件)，这些嵌入式软件通常固化在F1ash存储器中，通过对Flash存储器重新烧写可以实现嵌入式软件的升级，从而增加新的功能、实现新的应用或修正原有嵌入式软件中的程序缺陷(Bug)，随着投影显示设备的功能越来越丰富多样，可扩展性、可维护性越来越强，因此提出了易于普通用户对投影显示设备自身嵌入式软件进行升级的需求。而现有技术中，大多数投影显示设备没有用于升级嵌入式软件的通讯接口，所以无法升级自身的嵌入式软件；或者，虽然有些投影显示设备提供了用于升级的通讯接口，通常为RS-232接口，但升级的方法过于专业、复杂，并且可靠性较低，因而必须由专业人员操作，普通用户难以自行操作。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种投影显示设备，从而实现不需计算机就可实现投影。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种投影显示设备，包括光学系统、电子系统和电源，其中，光学系统用于输出投影影像，电子系统与光学系统相连，用于处理接收到的影像信号或数据，并根据处理后的影像信号控制光学系统输出投影影像，电源用于为整个投影显示设备供电，其特征在于，该设备还包括通用串行总线USB模块，其中包括至少一个USB主Host接口、USB Host控制器、中央处理器CPU、存有应用程序的存储单元以及图形/视频显示控制器；所述USB Host接口用于连接外界USB设备，USB Host控制器用于实现对USB总线的管理以及CPU与USB设备之间的通信；CPU控制USB Host控制器和USB Host接口读取外界USB设备的数据，并执行所述应用程序对读取的数据进行处理；所述图形/视频显示控制器将所述CPU处理后的数据转换为用于显示的影像信号输出给所述电子系统。

所述的电子系统中包括输入信号接口和前端图像处理模块，其中，输入信号接口用于接收外界影像信号输出设备传送的影像信号，将接收到的信号传送到USB模块和前端图像处理模块；前端图像处理模块用于接收USB模块传送的影像信号或数据、输入信号接口传送来的影像信号以及控制信号，并对接收到的信号和数据进行处理。

所述存储单元具体包括：数据存储器和程序存储器；数据存储器用于储存应用程序的变量和临时数据；程序存储器用于存储应用程序的代码和常量数据。

所述的电子系统中包括输入信号接口和前端图像处理模块，所述的USB模块还包括一信号切换电路，其信号输入端与图形/视频显示控制器和输入信号接口相连，信号输出端与前端图像处理模块相连，该信号切换电路用于切换影像信号，当CPU启动应用程序时，选择图形/视频显示控制器输入的影像信号，退出应用程序或在缺省状态时则选择从输入信号接口输入的影像信号。

所述的USB模块还包括一通讯接口，与CPU和电子系统中的前端图像处理模块相连，用于传输控制信号和数据，所述的前端图像处理模块中进一步包括一通讯接口，与所述USB模块中的通讯接口相连，用于将前端图像处理模块接收到的控制信号转发给USB模块。

所述的应用程序为基于USB Host接口的应用程序。

所述的前端图像处理模块中有对应于基于USB Host接口的应用程序所实现的功能菜单项，用于当用户选择所述菜单项时，前端图像处理模块向USB模块发送激活命令，激活CPU运行基于USB Host接口的应用程序。

所述的投影显示设备还包括一控制设备，该控制设备上包括用于启动基于USB Host接口的应用程序的功能按键。

所述控制设备是红外遥控器或者控制面板。

所述基于USB Host接口的应用程序是影像播放程序。

所述的USB模块还包括一电源模块，与电源相连，用于电压变换和电源管理。

由于本发明采用了既具有USB Host接口，又能对数据进行独立处理的USB模块，可以方便用户用投影显示设备直接播放各种USB移动存储设备上的投影文件，实现“无计算机投影”功能，解决了用户使用投影显示设备时，必须携带计算机的不便，由于各种USB移动存储设备通常具有相同的软硬件接口特性，运行在USB模块上的嵌入式软件自身所包含的USB存储设备驱动程序可支持绝大多数USB移动存储设备，因此无需为这类设备另行安装专门的驱动程序，从而实现了即插即播放功能，又由于目前各种USB移动存储设备，包括USB闪存盘、USB移动硬盘、具有USB接口的数码相机、具有USB接口的存储卡读卡器等，应用极为普及，因此此项功能极大地提高了投影机的实用价值，给用户，尤其是移动商务用户，提供了更强大、更方便、更灵活的投影使用模式。

本发明还可实现“USB升级软件”功能，不但可对USB模块自身的嵌入式软件进行升级，还可对投影显示设备其他部分的嵌入式软件进行升级，由于目前投影显示设备的很多扩展功能都是通过嵌入式软件实现的，因此此项功能极大地提高了投影显示设备的可扩展性、可维护性，同时由于目前各种USB移动存储设备应用极为普及，使用极为方便且可靠性高，因此用户在使用此项功能时无需具备专业知识，也无需专业人员的参与，全部过程可由用户自行操作，用来升级的新版本嵌入式软件的二进制映象文件可存放在投影显示设备厂商的网站上由用户自行下载。

另外，由于本发明所述的USB模块具备了计算机的结构和功能，采用本发明的思路，还可以为投影显示设备开发实现基于USB Host接口以及USB模块的其他扩展功能。

附图说明

图1为现有技术中典型的正投影机内部组成和基本原理框图；

图2为本发明实施例所述投影显示设备的硬件原理框图；

图3为本发明实施例的软件原理框图。

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2为本实施例所述投影显示设备的硬件原理框图，如图2所示，该投影显示设备的组成部分除了光学系统101、电子系统201和电源217之外，还包括一个USB模块202。其中：

光学系统101包括光源103和光学引擎104，用于输出投影影像。

电子系统201分别与USB模块202和光学系统101相连，用于接收外界传送的影像信号，或者USB模块202处理后的影像信号或数据，并对接收到的信号或数据进行处理，根据处理后的信号或数据控制光学系统101输出投影影像；电子系统201进一步包括输入信号接口216、前端图像处理模块203以及显示驱动模块105；其中，输入信号接口216根据不同的应用场合，通常可提供VGA接口、DVI接口和Video接口等标准输入信号接口，在投影显示设备的内部，输入信号接口216的VGA接口与USB模块202相连，DVI接口和Video接口与前端图像处理模块203相连，输入信号接口216用于接收外界影像信号输出设备，例如用户的计算机109，发送的影像信号；前端图像处理模块203分别与USB模块202和显示驱动模块105相连，用于接收输入信号接口216或USB模块202发送的影像信号或数据，并对接收到的信号或数据进行处理，将处理后的信号或数据送到显示驱动模块105中，该前端图像处理模块203还在原有的基础上增加了一个通讯接口，或利用原有的通讯接口218，用于将前端图像处理模块接收到的从控制设备发送的控制信号转发给USB模块202，所述的控制设备为红外遥控器或控制面板，本实施例中的控制设备为一红外遥控器219，通讯接口为RS-232接口；显示驱动模块105与光学引擎104连接，用于根据前端图像处理模块处理后的信号或数据对光学系统101进行控制。

电源217与前端图像处理模块203、显示驱动模块105、光学系统101以及USB模块相连，用于为这些部分供电。

USB模块202包括：至少一个USB Host接口204、USB主(Host)控制器21O、中央处理器(CPU)211、图形/视频显示控制器212、通讯接口213、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、信号切换电路208和电源模块209，本实施例中，USB Host控制器210、CPU211、图形/视频显示控制器212和通讯接口213被集成在一Soc芯片207中，该Soc芯片207是USB模块的核心，本实施例中SoC芯片的型号为SC2200，与USB Host接口204相连，用于对数据进行处理，并输出图形信号、视频信号或数据，本实施例中的RAM为同步动态随机存储器(SDRAM)205，本实施例中的ROM为芯片磁盘(DiskOnChip^，DOC)206，其中：USB Host接口204与外界USB设备220相连，用于接收数据；SDRAM205与Soc芯片207相连，用于储存变量和临时数据；DOC206与Soc芯片207相连，用于存储程序代码和常量数据。

USB Host控制器210分别与USB Host接口204和CPU211相连，用于实现对USB总线的管理以及CPU211与USB移动存储设备220之间的通信等功能，该USB Host控制器210符合开放式主控制器接口(OHCI)规范，可提供至少一个USB Host接口，用于连接各种USB设备；CPU211分别与SDRAM205、DOC206、图形/视频显示控制器212以及通讯接口213相连，用于执行软件程序，完成数据处理、系统控制等功能，运行在CPU上的嵌入式软件的二进制映象存储在DOC中；图形/视频显示控制器212接收CPU211处理后的数据，并产生标准的用于显示输出的影像信号，例如VGA信号、DVI信号、复合视频(Composite Video)信号、S端子(S-Video)信号等，以便通过投影显示设备进行显示；本实施例中的通讯接口213为RS-232接口，与前端图像处理模块中的通讯接口218相连，用于传输来自红外遥控器219的操作事件和其他控制信息。另外，对于复杂的系统还有一个专门的引导模块214，用于将DOC206中存储的嵌入式软件加载到SDRAM205中运行；由于本实施例中的RAM使用的是SDRAM，所以所述Soc芯片中还包括一SDRAM控制器215，在CPU211和SDRAM205之间，用于读写SDRAM205。

信号切换电路208的信号输入端分别与输入信号接口216中的VGA接口和图形/视频显示控制器212相连，信号输出端和前端图像处理模块203相连，用于接收用户计算机109输入的影像信号或者图形/视频显示控制器212发送的影像信号，所述的信号切换电路208是一个二选一的电子开关，由SoC芯片207控制，从用户计算机109输入的影像信号经过VGA接口输入到该信号切换电路208，从图形/视频显示控制器212输出的影像信号也被输入到该信号切换电路208，经过该信号切换电路208的选择后输出给前端图像处理模块203用于投影显示，缺省时选择从用户计算机109输入的影像信号，当启动基于USB模块202的扩展功能应用软件时自动切换到图形/视频显示控制器212的输出信号上，退出应用软件时则自动恢复到从用户计算机109输入的VGA信号上。

电源模块209分别与Soc芯片207和电子系统201中的电源217连接，用于电源电压的变换和电源管理，整个USB扩展模块由电源217供电。

在本实施例中，USB模块202的软件采用了嵌入式Linux操作系统，Linux内核从2.4.2版本开始能够较好地支持包括USB闪存盘、USB移动硬盘、具有USB接口的数码相机、具有USB接口的存储卡读卡器等在内的多种USB移动存储设备，通常无需为这些设备安装专门的驱动程序即可对这些设备进行文件读写操作。

本实施例所述的USB模块202可在CPU上运行应用软件，从而实现特定的、基于USB模块的扩展功能，例如，可以播放存储在USB移动存储设备上的图形、视频或其他可进行显示的文件；也可实现通过USB移动存储设备对USB模块202自身嵌入式软件，或投影显示设备内的其他嵌入式软件进行升级。以下分别以上述两个例子说明本实施例所述投影显示设备的工作原理：

本实施例的应用实例一，用于播放存储在USB移动存储设备220上的图形、视频或其他可进行显示的文件，例如幻灯和简报(PowerPoint)文件，即实现“无计算机投影”，具体方案为：

(1)用户在PC或笔记本型电脑上将需要播放的文件预先存储在USB移动存储设备220上，并将USB移动存储设备220插入本发明所述投影显示设备的USB Host接口204上；

(2)USB模块202上的CPU211运行存储在DOC206上的“无计算机投影”程序，本实例中为嵌入式播放软件，从USB移动存储设备220上读取需要播放的文件，并在CPU211中进行处理，将处理后的数据发送到图形/视频显示控制器212进行处理，产生标准的图形或视频显示输出信号，并将该显示信号通过信号切换电路208发送到前端图像处理模块203；

(3)所述投影显示设备的电子系统201和光学系统101将USB模块202输出的显示信号投影显示在屏幕上。

根据不同的应用需求，所述运行在USB模块202上的嵌入式播放软件可直接采用现有的软件，也可另行开发，所支持播放的文件种类由该播放软件决定，例如可支持播放JPG图像文件和PowerPoint(PPT)演示文件，通过对该软件的升级可以支持更多种类文件。

利用本发明的投影设备进行投影显示，无需计算机的参与，解决了用户携带计算机的不便；而且，由于各种USB移动存储设备通常具有相同的软硬件接口特性，运行在USB模块202上的嵌入式软件自身所包含的USB存储设备驱动程序可支持绝大多数USB移动存储设备，因此无需为这类设备另行安装专门的驱动程序，从而实现了USB移动存储设备的“即插即播放”；另外，由于目前各种USB移动存储设备，例如USB闪存盘、USB移动硬盘、具有USB接口的数码相机、具有USB接口的存储卡读卡器等，应用极为普及，因此本发明所述投影显示设备的实用价值很高，给用户，尤其是移动商务用户，提供了更强大、更方便、更灵活的投影使用模式。

本实施例的应用实例二，用于实现通过USB移动存储设备220对USB模块202自身嵌入式软件，或投影显示设备内的其他嵌入式软件进行升级，即实现“USB升级软件功能”，具体方案如下：

(1)用户从指定的网站上下载新版本嵌入式软件的二进制映象文件，该文件还包含嵌入式软件的版本、校验码等信息，将该文件存放在USB移动存储设备220上，并将USB移动存储设备220插入本发明所述的USB Host接口204上；

(2)通过红外遥控器219激活运行存储在DOC206上的“USB升级软件”程序，从USB移动存储设备220上读取新版本嵌入式软件的二进制映象文件，并进行数据的校验和版本的判断；

(3)若数据正确且版本符合要求则擦除存储器并将新版本嵌入式软件的二进制映象烧写到存储器中，否则显示出错信息；

(4)重新启动系统，运行新版本的嵌入式软件。

此项功能并不仅限于对USB模块202自身的嵌入式软件进行升级，借助USB模块202和电子系统201中其他模块，例如前端图像处理模块203，之间的通讯接口218，还可实现对投影设备电子系统中其他模块的嵌入式软件进行升级，例如可对前端图像处理模块203的嵌入式软件进行升级。由于目前投影显示设备的很多扩展功能都是通过嵌入式软件实现的，因此此项功能极大地提高了投影显示设备的可扩展性、可维护性，同时由于目前各种USB移动存储设备应用极为普及，使用极为方便且可靠性高，因此用户在使用此项功能时无需具备专业知识，也无需专业人员的参与，全部过程可由用户自行操作，用来升级的新版本的嵌入式软件的二进制映象文件可存放在投影设备厂商的网站上由用户自行下载。

图3为本发明实施例的软件原理框图，如图所示，操作系统采用嵌入式Linux，Linux内核301版本为2.4.7，该Linux内核301对USB存储设备提供了较好的支持，无需自行开发有关的设备驱动程序。图中虚线框内为自行开发的软件302，包括RS-232串口守护进程303、“无计算机投影”应用程序304、“USB升级软件”应用程序305。前端图像处理模块203接收和处理从红外遥控器219发来的模拟鼠标事件，RS-232串口守护进程303从RS-232串口驱动程序306中接收来自前端图像处理模块203的控制命令和状态信息，当该守护进程接收到“启动无计算机投影程序”命令时，该进程启动“无计算机投影”应用程序304，并通过Linux的文件系统和USB驱动程序从USB移动存储设备上读取文件进行播放；当该守护进程接收到“启动USB升级软件程序”命令时，该进程启动“USB升级软件”应用程序305，并通过Linux的文件系统307和USB驱动程序308从USB移动存储设备220上读取文件进行软件升级。所述的“无计算机投影”、“USB升级软件”等应用程序基于图形用户界面(GUI)设计，具有友好的用户界面。此外，本实施例还对原投影机前端图像处理模块上的屏幕显示(OSD)菜单进行了扩充，增加了“无计算机投影”和“USB升级软件”功能菜单项，当用户选择这两个菜单项时，前端图像处理模块203通过RS-232接口向USB扩展模块发送相应的命令，激活运行“无计算机投影”或“USB升级软件”程序。

另外，本实施例并不仅局限于以上两个例子中所述的实现“无计算机机投影”和“USB升级软件”两项功能，采用本发明的思路，还可以在程序存储器中存储其他基于USB Host接口的应用程序，并在前端图像处理模块中实现对应于其他基于USB Host接口的应用程序所实现的功能菜单项，以及在控制设备上实现对应于其他基于USB Host接口的应用程序所实现的功能的按键，从而为投影显示设备开发实现基于USB Host接口以及USB模块的其他扩展功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1、一种投影显示设备，包括光学系统、电子系统和电源，其中，光学系统用于输出投影影像，电子系统与光学系统相连，用于处理接收到的影像信号或数据，并根据处理后的影像信号控制光学系统输出投影影像，电源用于为整个投影显示设备供电，其特征在于，该设备还包括通用串行总线USB模块，其中包括至少一个USB主Host接口、USB Host控制器、中央处理器CPU、存有应用程序的存储单元以及图形/视频显示控制器；所述USB Host接口用于连接外界USB设备，USB Host控制器用于实现对USB总线的管理以及CPU与USB设备之间的通信；CPU控制USB Host控制器和USB Host接口读取外界USB设备的数据，并执行所述应用程序对读取的数据进行处理；所述图形/视频显示控制器将所述CPU处理后的数据转换为用于显示的影像信号输出给所述电子系统。

2、如权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于，所述的电子系统中包括输入信号接口和前端图像处理模块，其中，输入信号接口用于接收外界影像信号输出设备传送的影像信号，将接收到的信号传送到USB模块和前端图像处理模块；前端图像处理模块用于接收USB模块传送的影像信号或数据、输入信号接口传送来的影像信号以及控制信号，并对接收到的信号和数据进行处理。

3、如权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于，所述存储单元具体包括：数据存储器和程序存储器；数据存储器用于储存应用程序的变量和临时数据；程序存储器用于存储应用程序的代码和常量数据。

4、如权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于，所述的电子系统中包括输入信号接口和前端图像处理模块，所述的USB模块还包括一信号切换电路，其信号输入端与图形/视频显示控制器和输入信号接口相连，信号输出端与前端图像处理模块相连，该信号切换电路用于切换影像信号，当CPU启动应用播放程序时，选择图形/视频显示控制器输入的影像信号，退出应用程序或在缺省状态时则选择从输入信号接口输入的影像信号。

5、如权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于，所述的USB模块还包括一通讯接口，与CPU和电子系统中的前端图像处理模块相连，用于传输控制信号和数据，所述的前端图像处理模块中进一步包括一通讯接口，与所述USB模块中的通讯接口相连，用于将前端图像处理模块接收到的控制信号转发给USB模块。

6、如权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于，所述的应用程序为基于USB Host接口的应用程序。

7、如权利要求6所述的投影显示设备，其特征在于，所述的前端图像处理模块中有对应于基于USB Host接口的应用程序所实现的功能菜单项，用于当用户选择所述菜单项时，前端图像处理模块向USB模块发送激活命令，激活CPU运行基于USB Host接口的应用程序。

8、如权利要求7所述的投影显示设备，其特征在于，所述的投影显示设备还包括一控制设备，该控制设备上包括用于启动基于USB Host接口的应用程序的功能按键。

9、如权利要求8所述的投影显示设备，其特征在于，所述控制设备是红外遥控器或者控制面板。

10、根据权利要求6至9中任何一项权利要求所述的投影显示设备，其特征是，所述基于USB Host接口的应用程序是影像播放程序。

11、如权利要求1所述的投影显示设备，其特征在于，所述的USB模块还包括一电源模块，与电源相连，用于电压变换和电源管理。

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