便携式微型投影仪的设计与实现

摘要

当今世界，科技发展日新月异，电子行业发展更是一日千里。越来越多黑科技出现在人们的日常生活、学习、工作中。便携式微型投影技术便是众多黑科技中的一种。便携式微型投影仪具有体积小、重量轻、易携带的特点。这些特点使其不仅适用于我们家庭放映和平时出游户外观影，而且在军事领域也可以起到至关重要的作用。本课题研究的便携式微型投影仪除了供家庭使用外，最重要的就是用于野战部队的地图显示和机密文档存储、查看。由于目前国内的便携式微型投影仪技术尚未成熟，因此本课题的研究具有划时代的重要意义。
　　本课题从嵌入式微处理器的发展现状和嵌入式操作系统的发展现状等相关技术方面分析了设计的可行性。结合详细的需求分析，设计了微型投影仪的整体设计框架。根据制定的设计框架和设计思路成功地实现了便携式投影仪的硬件设计。利用复眼透镜设计实现了投影光机系统。设计了Linux I2C和SPI两大子系统的驱动程序。设计实现了Android HAL模块的设计完成了整个系统的设计工作。最后我们展示了最终设计的便携式微型投影仪的工作效果。
　　在众多环节中，最重要的环节就是便携式微型投影仪硬件平台的设计、投影光机系统和Linux内核层驱动程序的设计。在进行硬件平台设计的时候，首先将硬件平台分为电源系统、主控系统和投影关机驱动系统三大模块。在设计投影关机系统的时候首先对光棒和复眼透镜进行了对比，然后利用复眼透镜对设计的光路进行仿真模拟。在开发Linux内核层驱动程序的时候，本论文首先介绍了Linux驱动程序开发中存在的主要问题—Linux的并发和竞态，并详细说明了其发生的条件。此后我们针对Linux的并发和竞态给出了相应的解决办法。其次我们分析了Linux设备驱动的软件架构，以及Linux设备驱动的分层思想。最后我们利用Linux设备驱动的面向对象的思想设计实现了Linux I2C和SPI子系统驱动程序。
　　在完成最主要的工作之后我们又在对Android进行层次架构分析的基础上分析了Android和Linux在驱动方面的不同，然后设计实现了Android HAL模块的设计与实现。成功的完成了Linux驱动对Android的暴露工作。
　　最后我们将设计实现的便携式投影仪的测试结果与需求报告进行详细的对比发现我们设计的便携式微型投影仪满足设计需求。达到了本课题所要求的目标。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的结构安排

第二章 微型投影仪总体方案的设计

2.1 微型投影仪的功能需求及性能指标

2.2 总体设计方案

2.3 本章小结

第三章 便携式投影仪的硬件平台设计

3.1 便携式投影仪硬件设计框图

3.2 电源系统的设计

3.3 便携式投影仪硬件平台主控系统设计

3.4 微型投影仪硬件平台投影光机驱动系统

3.5 本章小结

第四章 投影光机系统

4.1 光棒匀光器件

4.2 透镜匀光器件

4.3 匀光器件的比较

4.4 投影光机系统的光路设计

4.5 本章小结

第五章 软件方案的设计与实现

5.1 Android 层次架构分析

5.2 Linux的并发和竞态

5.3 Linux设备驱动的软件架构

5.4 投影光机驱动设备的驱动程序设计

5.5 HAL 模块的设计

5.6 本章小结

第六章 软件平台的优化以及整机的测试

6.1 软件平台的优化

6.2 整机的测试

6.3 本章小结

第七章 后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢