0  引言

　　藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信，工作在通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。

　　藍(lán)牙技術(shù)是一種用于替代有線電纜的短距離無線通信技術(shù)。它是由多家公司發(fā)起的SIG組織制定的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目的是取代現(xiàn)有的PC、打印機(jī)、傳真機(jī)、移動電話和家庭網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上的有線接口，為個人提供語音數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)的無線傳輸。藍(lán)牙設(shè)備的工作頻段選在全世界范圍內(nèi)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(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)，可以組成微微網(wǎng)和散射網(wǎng)等。

　　本文介紹一種藍(lán)牙無線顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計方案。使用藍(lán)牙技術(shù)可以短距離無線控制顯示終端，實現(xiàn)圖像和字符數(shù)據(jù)的無線傳輸和顯示，免去了有線連接所帶來的缺陷，可以應(yīng)用在多種領(lǐng)域。

1  系統(tǒng)總體設(shè)計

　　該無線圖形顯示屏系統(tǒng)主要由兩部分組成：主機(jī)部分和顯示終端部分。主機(jī)負(fù)責(zé)控制命令以及需要顯示數(shù)據(jù)的發(fā)送，顯示終端部分負(fù)責(zé)接收和顯示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　主機(jī)部分由裝有Linux操作系統(tǒng)的PC機(jī)和BlueCore4藍(lán)牙模塊通過USB接口連接組成。

　　顯示終端由以ARM9微控制器S3C2440A為的嵌入式Linux平臺加上BlueCore4藍(lán)牙模塊以及LCD液晶顯示屏組成。Linux操作系統(tǒng)安裝在NAND FLASH中，并連接了64 MB的外擴(kuò)RAM。系統(tǒng)通過藍(lán)牙協(xié)議棧的RFCOMM協(xié)議層進(jìn)行通信。RFCOMM協(xié)議提供串行數(shù)據(jù)傳輸，并能在2臺藍(lán)牙設(shè)備之間同時維持多達(dá)60個連接，可以同時支持遺留串行端口應(yīng)用程序以及其他應(yīng)用程序中的OBEX協(xié)議。藍(lán)牙協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

　　系統(tǒng)的工作過程為：系統(tǒng)初始化以后，主機(jī)和顯示終端建立藍(lán)牙連接。連接成功以后，主機(jī)應(yīng)用程序通過藍(lán)牙模塊向顯示終端發(fā)送顯示的命令，顯示終端根據(jù)對應(yīng)命令進(jìn)行接收圖像數(shù)據(jù)或者字符數(shù)據(jù)等操作，然后通過LCD控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD液晶顯示屏。

2  系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　主機(jī)端和顯示終端都使用了CSR公司BlueCore4-ROM芯片組成的藍(lán)牙無線收發(fā)模塊。BlueCore4系列符合2.0版藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，并與現(xiàn)有1.1版和1.2版藍(lán)牙設(shè)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(jī)接口，并且提供了PCM音頻接口以及SPI接口。具有支持微微網(wǎng)和散射網(wǎng)，低功耗，和手機(jī)良好兼容，可以和802.11協(xié)議共存等優(yōu)點。BlueCore4藍(lán)牙模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

    PC主機(jī)使用USB接口和BlueCore4藍(lán)牙模塊連接，對應(yīng)的藍(lán)牙模塊同樣通過USB接口和S3C2440A的USB-HOST接口進(jìn)行連接。USB接口具有即插即用的優(yōu)點。通過Linux操作系統(tǒng)的支持，該模塊還可以使用通用的USB藍(lán)牙適配器替代。BlueCore4藍(lán)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(nèi)建的LCD控制器接口進(jìn)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(kuò)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。

3  系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件同樣分為主機(jī)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(shè)計，主機(jī)部分與其類似。顯示終端部分程序包括：LCD液晶屏初始化，藍(lán)牙設(shè)備的初始化，藍(lán)牙連接的建立和圖像字符數(shù)據(jù)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(tǒng)上的Bluez藍(lán)牙協(xié)議棧為平臺進(jìn)行開發(fā)。

3.1  藍(lán)牙部分程序設(shè)計

　　該部分采用了藍(lán)牙socket編程。通過建立藍(lán)牙RFCOMM協(xié)議層的socket進(jìn)行連接。連接建立成功之后可以調(diào)用函數(shù)recv或者read讀取主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)，主機(jī)端則對應(yīng)地采用函數(shù)send或者write發(fā)送數(shù)據(jù)。通信結(jié)束之后可以調(diào)用函數(shù)close結(jié)束連接。

　　主機(jī)和顯示終端藍(lán)牙模塊都有固定的藍(lán)牙地址，主機(jī)端直接和固定藍(lán)牙地址的顯示終端設(shè)備進(jìn)行連接。一臺主機(jī)可以和多個顯示終端進(jìn)行通信，在不同的顯示終端上顯示圖像和字符。

　　藍(lán)牙初始化部分參考程序如下：

3.2   LCD液晶屏部分程序設(shè)計

　　LCD液晶屏部分程序采用了Linux內(nèi)核驅(qū)動程序的framebuffer編程接口。framebuffer為圖像硬件設(shè)備提供了一種抽象化處理，允許應(yīng)用程序通過定義明確的界面來訪問圖像硬件設(shè)備。通過framebuffer，應(yīng)用程序可以用mmap函數(shù)把顯存映射到應(yīng)用程序虛擬地址空間，將要顯示的數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存空間就可以在屏幕上顯示出來。LCD顯示屏初始化和清屏部分參考程序如下：

　　LCD液晶屏初始化和藍(lán)牙socket初始化連接完成以后，便可以通過藍(lán)牙發(fā)送圖像和字符數(shù)據(jù)。藍(lán)牙接收顯示圖像和字符兩個部分的程序類似，都是通過調(diào)用函數(shù)recv或者read讀取主機(jī)發(fā)來的命令，經(jīng)過程序判斷然后以相同的方式接收數(shù)據(jù)。字符部分?jǐn)?shù)據(jù)接收和顯示參考程序如下：

　　該段程序利用接收到的字符數(shù)據(jù)得到對應(yīng)的顯示字庫數(shù)據(jù)，然后通過frambuffer顯示接口顯示到LCD液晶屏上面。源程序帶有顯示字庫文件，該文件通過編譯并嵌入可執(zhí)行代碼，然后到顯示終端文件系統(tǒng)。系統(tǒng)這里只添加了英文字庫和對應(yīng)的顯示代碼，可以正常顯示英文字符。圖像部分程序則是將接收到的位圖數(shù)據(jù)通過frambuffer顯示接口直接顯示到LCD液晶屏上面。

　　為了在顯示終端的Linux操作系統(tǒng)上使用藍(lán)牙協(xié)議棧，需要在交叉編譯嵌入式Linux內(nèi)核時將所需的藍(lán)牙支持選項選上，并將所需的Bluez藍(lán)牙庫編譯安裝到終端文件系統(tǒng)中。用戶應(yīng)用程序同樣通過交叉編譯得到可執(zhí)行代碼，然后到終端文件系統(tǒng)運行。

4  結(jié)論

　　在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上通過已有的藍(lán)牙協(xié)議棧進(jìn)行藍(lán)牙開發(fā)，通過藍(lán)牙協(xié)議層無線收發(fā)數(shù)據(jù)，可以不用關(guān)心藍(lán)牙底層驅(qū)動的實現(xiàn)。用戶可以通過各種上層協(xié)議進(jìn)行更復(fù)雜的通信，通過藍(lán)牙SCO協(xié)議層還可以發(fā)送音頻數(shù)據(jù)。因此嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺上進(jìn)行藍(lán)牙無線顯示屏系統(tǒng)的開發(fā)較為方便，并且具有擴(kuò)展性能好的優(yōu)點。