专利名称：一种无线显示系统以及无线数据传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据无线传输和显示技术，尤其是涉及一种无线显示系统以及无线数据传输装置。
背景技术：
现代社会，人们之间的联系和沟通日益增多，信息交换日益频繁且信息量逐渐增多。随着电子技术和材料工业的发展，人们日益广泛地接触各种电子数据处理系统，因此不可避免地会更多、更广泛、更经常地面对各种显示设施、显示装置。
可以说，目前，显示设备已经越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。显示设备主要分为阴极射线管(Cathode Ray Tube)显示器，简称CRT显示器，是台式计算机的重要显示部分；平板显示器，主要包括液晶显示器(简称LCD显示器)和等离子显示器等，是应用在多个领域的显示设备，包括计算机，家庭应用等；大屏幕显示设备，包括投影大屏幕(简称DLP)以及电视墙等，是公共场所首选的显示设备。
目前，显示设备信号通常采用电缆进行传输，也就是说，通常计算机主机部分和显示设备之间都需要一个电缆进行连接，这是因为作为显示设备，其输入的显示数据的流量大，所需的带宽高。
但是，显示设备采用电缆连接存在较多的不足之处例如，台式计算机使用时必须和CRT显示器采用电缆连接在一起，长度受电缆的影响，移动也受到限制。
为了将人们从电缆中解放出来，更加方便地使用计算机等设施，需要利用无线技术代替这根电缆，采用无线传输的方式来向显示设备传送信号，从而摆脱电缆的束缚。
由于计算机和显示设备之间的数据量大，因此需要一些先进的技术才能使得无线显示成为可能。现有的一些专利和技术大多采用例如802.11这样的无线技术，其流程大致包括主机设备先进行图像的深度压缩(有损压缩)，然后通过IEEE802.11a/b无线传输技术将信号发送至显示设备；显示设备无线接收后再进行解压，将恢复的点阵图像按照显示设备的接口信号要求输出显示。
但是该现有技术的缺陷在于由于无线传输技术(IEEE802.11a/b)不能很好的解决显示设备高流量的问题，因此需要采用深度有损压缩，导致显示的图像并不能达到原始图像及同步的效果，导致屏幕质量的下降和颜色失真；同时给计算机端和显示设备两端都带来了很重的计算负载，对系统的性能带来很大的影响；加之只能采用压缩和解压的设计方式，成本也不易控制。由于现有的802.11系统带宽不足，因此对于当计算机播放实时视频，特别是高质量的视频时，无法很好地将高质量的屏幕及时传输到显示设备端。
有鉴于此，需要提供一种新型的无线显示机制来解决上述问题。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种无线显示系统以及无线数据传输装置，可以提高屏幕质量，进行实时的视频传输。
为此，本发明解决技术问题的技术方案是提供一种无线显示系统，包括主机和显示设备，还包括主机端数据传输装置和显示设备端数据传输装置；该主机端数据传输装置用于从该主机获取显示数据，生成数据报文并通过UWB方式传送给显示设备端数据传输装置；该显示设备端数据传输装置接收该以UWB方式传送的数据报文并解析成显示数据后输出至显示设备。
优选地，所述显示设备端数据传输装置包括第二UWB收发单元，用于利用UWB无线接收来自主机端数据传输装置的数据报文；第二控制单元，用于对第二UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作；数据协议解包单元，用于将第二UWB收发单元接收到的数据报文按照协议解成屏幕数据；显示输出单元，用于将前述屏幕数据传送到显示设备输出。
优选地，所述数据协议解包单元是HSDI Control单元；所述显示输出单元包括VGA DMA单元、VGA Control单元和VGA Timing单元。
优选地，所述数据协议解包单元是嵌入式处理芯片；所述输出单元是GPU单元。
优选地，所述显示端数据传输装置外插在显示设备上或者与显示设备集成为一体。
优选地，所述显示设备端数据传输装置直接利用传输过来的帧像素数据进行高速刷新处理。
优选地，所述主机端数据传输装置包括显示数据采集单元，用于从主机获取显示数据；数据协议打包单元，用于将所述显示数据采集单元获取的显示数据按照网络传输的协议打成相应的数据报文；第一UWB收发单元，用于将数据报文利用UWB无线送到显示设备端数据传输装置；第一控制单元，用于对第一UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作。
优选地，所述显示数据采集单元包括A/D转换器；所述数据协议打包单元包括ADC control单元；所述第一控制单元包括HSDI Control单元。
优选地，所述主机端数据传输装置外插在主机的显卡或图形控制器的输出接口，直接从显卡的输出得到屏幕数据。
优选地，所述主机端数据传输装置是主机的数据卡，其从主机通过主机的操作系统取得屏幕数据。
优选地，所述主机端数据传输装置通过Mirror Driver在Windows下虚拟显卡设备来截取屏幕数据。
优选地，所述主机端数据传输装置还包括数据压缩单元，用于将显示数据采集单元获取的显示数据进行压缩后传送到数据协议打包单元；所述显示设备端数据传输装置还包括数据解压缩单元，用于将数据协议解包单元解包后的屏幕数据进行解压缩后传送到显示输出单元。
优选地，所述主机端数据传输装置和显示设备端数据传输装置之间的通信协议采用TCP/IP、无线USB、无线1394、DVI/HSDI协议或者自定义传输协议。
本发明提供的显示设备端数据传输装置包括
第二UWB收发单元，用于利用UWB无线接收来自主机端数据传输装置的数据报文；第二控制单元，用于对第二UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作；数据协议解包单元，用于将第二UWB收发单元接收到的数据报文按照协议解成屏幕数据；显示输出单元，用于将前述屏幕数据传送到显示设备输出。
本发明提供的主机端数据传输装置包括显示数据采集单元，用于从主机获取显示数据；数据协议打包单元，用于将所述显示数据采集单元获取的显示数据按照网络传输的协议打成相应的数据报文；第一UWB收发单元，用于将数据报文利用UWB无线送到显示设备端数据传输装置；第一控制单元，用于对第一UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作。
相对于现有技术，本发明的有益效果是由于本发明利用UWB进行主机和显示设备之间的无线连接，在主机端和显示设备端都设计有UWB数据传输单元，负责将主机要显示的信息实时传送到显示设备上。由于UWB系统具有高带宽，因此在主机端可以无需压缩或者进行很简单的无损压缩，因此屏幕质量和有线情形下的质量几乎一样，没有失真；并且可以进行实时的视频传输。
图1是本发明的无线显示系统的第一实施方式的框图；图2是图1所示的显示设备端数据传输装置的一个实施例的示意图；图3是图1所示的显示设备端数据传输装置的另一个实施例的示意图；图4是图3所示的显示设备端数据传输装置的软件流程；图5是图1所示的主机端数据传输装置的实施例的示意图；图6是本发明的无线显示系统的第二实施方式的框图；图7是本发明的无线显示系统的第三实施方式的框图；图8是主机端数据传输装置以数据卡形式实现时主机端的工作流程图。
具体实施例方式
请参阅图1，是本发明的无线显示系统的第一实施方式的框图。
无线显示系统包括主机800、主机端数据传输装置100和显示设备端数据传输装置200、显示设备900。
主机端数据传输装置100包括显示数据采集单元110、数据协议打包单元120、第一UWB(Ultra Wideband，超宽带)收发单元130和第一控制单元140。显示设备端数据传输装置200包括第二UWB(Ultra Wideband，超宽带)收发单元210、第二控制单元220、数据协议解包单元230、显示输出单元240。
其中，该主机800可以是各种计算机主体，例如PC主机、服务器主机、笔记本电脑，手持设备如手机、PDA等；该显示设备900可以是各种显示设备，例如计算机显示器(LCD、CRT等)、投影仪、电视等；此不赘述。
该主机端数据传输装置100中，显示数据采集单元110用于从主机800获取显示数据。
数据协议打包单元120用于将所述显示数据采集单元110获取的显示数据按照网络传输的协议打成相应的数据报文。
第一UWB收发单元130用于将数据报文利用UWB无线送到显示设备端数据传输装置200。
第一控制单元140用于对第一UWB收发单元130进行控制以及进行两端的认证和密钥协商等工作。
该显示设备端数据传输装置200中，第二UWB收发单元210用于利用UWB无线接收来自主机端数据传输装置100的数据报文。
第二控制单元220用于对第二UWB收发单元210进行控制以及进行两端的认证和密钥协商等工作。
数据协议解包单元230是将第二UWB收发单元210接收到的数据报文按照协议解成屏幕数据。
显示输出单元240用于将前述屏幕数据传送到显示设备200输出。
其中，主机端数据传输装置100和显示设备端数据传输装置200之间的通信协议可以采用TCP/IP、无线USB、无线1394、DVI/HSDI等协议，当然也可以采用自定义的传输协议。
需要说明的是，本发明采用UWB传递像素数字信号，传输的帧率在最极端的情况下即是视频播放的帧率，即大概30帧左右，而无需按照显卡的刷新频率即每秒85帧传输。为了实现在接收端实时显示像素数据，显示设备端数据传输装置200具有简单的显示控制(即显卡功能)机制，可以直接利用传输过来的25帧像素数据进而进行高速刷新处理(如每秒85帧刷新)。
本发明中，显示设备端数据传输装置200可以基于现在的嵌入式架构以嵌入式CPU为核心实现，也可以通过FPGA硬件方式实现。
请一并参阅图2，是图1所示的显示设备端数据传输装置200的一个实施例的示意图。该实施例以FPGA纯硬件方式实现。
该实施例中，通过HSDI Control单元230处理来自UWB收发机210的数据，实现数据协议解包和数据解压缩(当数据被压缩的情况下)。其中数据是通过HSDI(High Speed Differential Interface)接口(未标示)从UWB收发机210进入HSDI Control单元230的。
显示输出单元240的显示输出功能通过VGA DMA单元241、VGA Control单元242和VGA Timing单元243共同实现。
也就是说，VGA DMA单元241、VGA Control单元242和VGA Timing单元243的功能就是实现一个从显示接收缓存260(如MT46v16M16-6T)中提取帧数据进行成帧进而送到一个D/A转换器270(如ADV7125)上转换输出到显示设备900上。
其中，VGA DMA单元241用于将DDR存储中的屏幕数据从DDR中以DMA方式取出来；VGA control单元242用来控制各种VGA行场等的读写时序；而VGA timing单元243用来生成VGA行场信息的各种时序。
请一并参阅图3，是图1所示的显示设备端数据传输装置200的另一个实施例的示意图。该实施例以嵌入式系统方式实现。
该实施例中，IXP425芯片230处理来自UWB收发机210的数据，完成数据报文在网络层/传输层和应用层协议的解析工作。
GPU单元(图形处理器)240完成屏幕数据的显示输出的功能。功能类同图2中的VGA DMA单元、VGA Control单元和VGA Timing单元这三个单元的作用。由于在主机端已经完成渲染，因此GPU240只需要完成简单的显示控制功能。
相应的，显示设备端数据传输装置200的软件流程可参阅图4。
步骤S410，初始化系统参数；步骤S420，初始化msg队列以建立与其他客户端线程通信；步骤S430，进行网络设置；步骤S440，初始化显示和控制Sockets与主机建立通信；步骤S450，初始化显存，进行FrameBuffer映射；步骤S460，进入主循环，包括步骤S461，收取帧像素数据；步骤S462，解码帧数据；步骤S463，写到数据传输装置的FrameBuffer中。
需要说明的是，显示端数据传输装置200可以设计成外插在显示设备900上的装置，例如外插在显示设备900的VGA/DVI接口上，也可以和显示设备900集成为一体，此不赘述。
请一并参阅图5，是图1所示的主机端数据传输装置的实施例的示意图。
该实施例的主机端数据传输装置外接于显卡的VGA接口，以FPGA方式实现。
其中，像素数据采集的工作是由A/D转换器110(如AD9985单元111和ADC control单元112)来完成的。
数据压缩和数据协议打包是在ADC control单元112完成的。
数据的压缩和协议打包在ADC control单元112中完成，是为了减小数据的传输，对于采集进来的数据，第一步可能是压缩(当然，也可以不进行压缩)，其次协议打包，因此压缩、协议和数据的采集是密切相连的。
State Machine单元160完成整体控制和时序的协调工作。
UWB收发机130则用于在HSDI Control单元140的控制下实现数据报文的向外传输。
请参阅图6，是本发明的无线显示系统的第二实施方式的框图。
该实施方式与第一实施方式大致相同，不同之处在于，在主机端数据传输装置100中设置有数据压缩单元150，用于将显示数据采集单元110获取的显示数据进行压缩后传送到数据协议打包单元120；相应地，在显示设备端数据传输装置200中设置有数据解压缩单元250，用于将数据协议解包单元230解包后的屏幕数据进行解压缩后传送到显示输出单元240。
请参阅图7，是本发明的无线显示系统的第三实施方式的框图。
该实施方式与第二实施方式大致相同。其与第二实施方式不同的地方在于第二实施方式中，主机端数据传输装置100采用的外插在主机800的显卡或图形控制器的输出接口(图未示)，例如VGA/DVI接口，直接从显卡的输出得到屏幕数据而非从主机操作系统得到。
而第三实施方式中，主机端数据传输装置100以主机800的数据卡(外插或内嵌)的形式实现，例如PCI/mini-PCI/USB卡等。该数据卡可以从主机800通过主机800的操作系统取得屏幕数据并且受到主机上操作系统中的软件控制。
在第三实施方式的主机端数据传输装置100中，除第一UWB收发单元230外，其余的单元都可以在主机操作系统中以软件形式实现。
当然，本领域的技术人员可以理解，当主机端数据传输装置以主机的数据卡的形式实现时，也可以不设置压缩处理功能，此不赘述。
请一并参阅图8，是主机端数据传输装置以数据卡形式实现时主机端的工作流程图(以Windows下的处理作为例子)。
步骤S811，主机开机进入WinLogon。
步骤S812，WinLogon接口处启动显示进程。
WinLogon提供了GINA.dll，可以定制不同的Windows登录模式。通过修改GINA中的相关函数，可以完成启动显示进程的操作。
随后，显示进程进行一系列的操作。
步骤S813，连接到显示器。
步骤S814，启动Bridge Driver。
步骤S815，绑定Mirror到虚拟桌面。
步骤S816，启动Mirror获得像素数据。
Mirror是Mirror Driver的简称，在Windows下虚拟一个显卡设备来截取Windows的屏幕。可以通过Windows GDI来完成对Mirror的绑定和启动。
步骤S817，调用中断。
Bridge Driver通过中断分派表(IDT，Interrupt Dispatch Table)开启一个软中断(22H)，Mirror通过汇编指令int 22H来完成调用。
步骤S818，启动传输线程，开启中断。
步骤S819，进行中断处理。
步骤S820，处理矩形放入列表。
步骤S821，取得列表。
步骤S822，端口读取(Transport Thread)。
步骤S823，根据位置处理列表并发送到显示设备端。
图8所示的方案的最大的优点是在系统一进入操作系统启动界面时(如Windows login界面)即可实现无线显示，而无需等login之后才能实现显示。
本领域的技术人员可以理解，本发明的无线显示系统可以有多种不同的实施方式一对一显示，例如一个PC主机对一个显示器。在这种情形下，UWB数据传输装置连接着主机和显示器。
一对多显示，例如一个PC主机对多个显示器。这种情形中，UWB传输协议从主机到各个显示器是通过组播或广播实现的，当然多个单播也可以实现。
多对一显示，例如多个笔记本电脑投到一个投影仪。这种情形下，每个计算机投影到显示设备屏幕的一部份上，而且每个计算机的传送来的屏幕数据可以不是全屏数据而是经过采样得到的数据。
多对多显示，例如多个笔记本电脑同时投影到多个投影机上。这种情形是上述第二和第三种情形的综合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种无线显示系统，包括主机和显示设备，其特征在于，还包括主机端数据传输装置和显示设备端数据传输装置；该主机端数据传输装置用于从该主机获取显示数据，生成数据报文并通过UWB方式传送给显示设备端数据传输装置；该显示设备端数据传输装置接收该以UWB方式传送的数据报文并解析成显示数据后输出至显示设备。
2.根据权利要求1所述的无线显示系统，其特征在于，所述显示设备端数据传输装置包括第二UWB收发单元，用于利用UWB无线接收来自主机端数据传输装置的数据报文；第二控制单元，用于对第二UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作；数据协议解包单元，用于将第二UWB收发单元接收到的数据报文按照协议解成屏幕数据；显示输出单元，用于将前述屏幕数据传送到显示设备输出。
3.根据权利要求2所述的无线显示系统，其特征在于，所述数据协议解包单元是HSDI Control单元；所述显示输出单元包括VGA DMA单元、VGAControl单元和VGA Timing单元。
4.根据权利要求2所述的无线显示系统，其特征在于，所述数据协议解包单元是嵌入式处理芯片；所述输出单元是GPU单元。
5.根据权利要求1至4任一项所述的无线显示系统，其特征在于，所述显示端数据传输装置外插在显示设备上或者与显示设备集成为一体。
6.根据权利要求5所述的无线显示系统，其特征在于，所述显示设备端数据传输装置直接利用传输过来的帧像素数据进行高速刷新处理。
7.根据权利要求1所述的无线显示系统，其特征在于，所述主机端数据传输装置包括显示数据采集单元，用于从主机获取显示数据；数据协议打包单元，用于将所述显示数据采集单元获取的显示数据按照网络传输的协议打成相应的数据报文；第一UWB收发单元，用于将数据报文利用UWB无线送到显示设备端数据传输装置；第一控制单元，用于对第一UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作。
8.根据权利要求7所述的无线显示系统，其特征在于，所述显示数据采集单元包括A/D转换器；所述数据协议打包单元包括ADC control单元；所述第一控制单元包括HSDI Control单元。
9.根据权利要求8所述的无线显示系统，其特征在于，所述主机端数据传输装置外插在主机的显卡或图形控制器的输出接口，直接从显卡的输出得到屏幕数据。
10.根据权利要求7所述的无线显示系统，其特征在于，所述主机端数据传输装置是主机的数据卡，其从主机通过主机的操作系统取得屏幕数据。
11.根据权利要求10所述的无线显示系统，其特征在于，所述主机端数据传输装置通过Mirror Driver在Windows下虚拟显卡设备来截取屏幕数据。
12.根据权利要求1所述的无线显示系统，其特征在于，所述主机端数据传输装置还包括数据压缩单元，用于将显示数据采集单元获取的显示数据进行压缩后传送到数据协议打包单元；所述显示设备端数据传输装置还包括数据解压缩单元，用于将数据协议解包单元解包后的屏幕数据进行解压缩后传送到显示输出单元。
13.根据权利要求1所述的无线显示系统，其特征在于，所述主机端数据传输装置和显示设备端数据传输装置之间的通信协议采用TCP/IP、无线USB、无线1394、DVI/HSDI协议或者自定义传输协议。
14.一种显示设备端数据传输装置，其特征在于，包括第二UWB收发单元，用于利用UWB无线接收来自主机端数据传输装置的数据报文；第二控制单元，用于对第二UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作；数据协议解包单元，用于将第二UWB收发单元接收到的数据报文按照协议解成屏幕数据；显示输出单元，用于将前述屏幕数据传送到显示设备输出。
15.一种主机端数据传输装置，其特征在于，包括显示数据采集单元，用于从主机获取显示数据；数据协议打包单元，用于将所述显示数据采集单元获取的显示数据按照网络传输的协议打成相应的数据报文；第一UWB收发单元，用于将数据报文利用UWB无线送到显示设备端数据传输装置；第一控制单元，用于对第一UWB收发单元进行控制以及进行两端的认证和密钥协商工作。
全文摘要
本发明公开一种无线显示系统及其中的主机端数据传输装置和显示设备段数据传输装置，该显示系统包括主机和显示设备，还包括主机端数据传输装置和显示设备端数据传输装置；该主机端数据传输装置用于从该主机获取显示数据，生成数据报文并通过UWB方式传送给显示设备端数据传输装置；该显示设备端数据传输装置接收该以UWB方式传送的数据报文并解析成显示数据后输出至显示设备。
文档编号H04B1/69GK1983216SQ20051013057
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日
发明者郭子华, 韦卫 申请人:联想(北京)有限公司