基于Windows CE 5.0的演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)意義上的數(shù)字演示系統(tǒng)由PC和投影設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)控制器、信號(hào)源和光學(xué)投影3部分功能。在演示過(guò)程中，由演示者直接操作PC，并由PC將待顯示信號(hào)輸出到投影設(shè)備。PC作為控制器和信號(hào)源，處于核心地位。

在這一結(jié)構(gòu)中，以PC作為信號(hào)源有利于發(fā)揮其較強(qiáng)的處理能力，能夠帶來(lái)比較好的演示效果；同時(shí)，作為控制器，PC可以利用其豐富的人機(jī)交互能力提供便捷的操作。

但另一方面，以PC為核心的演示系統(tǒng)也存在以下局限性：

①對(duì)PC的依賴性。演示系統(tǒng)必須配備1臺(tái)PC，作為操作和提供演示信號(hào)之用，為演示帶來(lái)不便。

②演示者的使用環(huán)境不能無(wú)縫遷移。在一些專業(yè)性較強(qiáng)的領(lǐng)域，演示者往往需要可以運(yùn)行專業(yè)軟件的環(huán)境，而專用于演示的PC往往不具備這種條件，演示效果自然受到很大影響。

1 總體設(shè)計(jì)思路和流程

1.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

針對(duì)傳統(tǒng)演示系統(tǒng)存在的上述不足，以提高演示系統(tǒng)便攜性、易用性為目標(biāo)，嵌入式演示系統(tǒng)希望通過(guò)其他手段取代PC在演示系統(tǒng)的核心地位，從而使演示人員借助盡量少的設(shè)備，甚至不需要額外設(shè)備就能完成演示，并具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力，使演示者獲得更好的使用體驗(yàn)。

1.2 實(shí)現(xiàn)途徑和方法

現(xiàn)階段，設(shè)備廠商主要通過(guò)配備USB、1394、讀卡器等接口的方式來(lái)提高系統(tǒng)的便攜性和易用性。這些接口通過(guò)投影機(jī)內(nèi)部的嵌入式處理器，讀取優(yōu)盤、SD卡、移動(dòng)硬盤等外置存儲(chǔ)器內(nèi)的文件，將文件信息轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)，輸出到投影設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)PC演示，如EPSONEMP-1815。

從結(jié)構(gòu)上看，這種方法就是將嵌入式系統(tǒng)作為演示系統(tǒng)的控制器，優(yōu)盤、閃存卡等移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備作為演示信息源，從而將PC取代。雖然這樣能夠?qū)崿F(xiàn)脫離PC的演示，但整個(gè)系統(tǒng)還存在以下局限：

①硬件層的性能尚不足以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜文檔和數(shù)據(jù)的處理。雖然目前嵌入式系統(tǒng)相當(dāng)于1個(gè)精簡(jiǎn)的PC系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，其硬件性能已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，但是相對(duì)于PC的處理能力來(lái)說(shuō)還是有較大差距，以現(xiàn)階段嵌入式系統(tǒng)的處理能力，還無(wú)法完美地執(zhí)行大多數(shù)PC上的文檔數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。

②軟件層方面，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件存在局限性。雖然嵌入式系統(tǒng)的軟硬件條件已經(jīng)與PC很接近，但無(wú)論是嵌入式的Windows系統(tǒng)還是Linux系統(tǒng)，都是其PC版本的精簡(jiǎn)，大部分PC上的專業(yè)軟件都還沒(méi)有對(duì)應(yīng)于嵌入式系統(tǒng)的版本，無(wú)法滿足專業(yè)演示的多樣化需求。

1.3 設(shè)計(jì)方案

為滿足要求，嵌入式演示系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上主要有以下兩方面的考慮：

(1)基于嵌入式系統(tǒng)自身處理能力的本地文件演示

現(xiàn)有的嵌入式演示系統(tǒng)，都是通過(guò)USB接口、讀卡器等讀取優(yōu)盤、閃存卡等存儲(chǔ)介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)本地文件的支持。雖然這種依賴嵌入式系統(tǒng)自身處理能力的方式具有之前分析的軟硬件方面的不足，但已完全能勝任一些對(duì)運(yùn)算要求不高的演示任務(wù)。

(2)基于網(wǎng)絡(luò)的瘦客戶端方案

瘦客戶端(thin client)指的是在客戶端一服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)體系中基本無(wú)需應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)終端。它通過(guò)接入局域網(wǎng)，經(jīng)由特定協(xié)議與服務(wù)器通信。瘦客戶端將其鼠標(biāo)、鍵盤等輸入傳送到服務(wù)器處理，服務(wù)器再把處理結(jié)果回傳至客戶端顯示。

瘦客戶端方案充分地利用了嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接能力，可以很好地克服嵌入式系統(tǒng)自身的局限和不足。主要體現(xiàn)在如下兩方面。

①運(yùn)算量小，適合嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)作為瘦客戶端，在整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中僅僅需要負(fù)責(zé)接收與顯示服務(wù)器端回傳的遠(yuǎn)程操作畫(huà)面，較低的硬件要求就可以實(shí)現(xiàn)媲美PC的顯示效果。

②直接利用PC端成熟的軟件體系，具有良好的軟件兼容性。由于嵌入式系統(tǒng)作為瘦客戶端，直接將遠(yuǎn)程服務(wù)器作為遠(yuǎn)程桌面，達(dá)到間接操作遠(yuǎn)程服務(wù)器的目的，所以用戶在客戶端操作的軟件環(huán)境和文檔數(shù)據(jù)都與服務(wù)器端完全一致，從而能夠提供使用環(huán)境和習(xí)慣從遠(yuǎn)程服務(wù)器端到客戶端無(wú)縫“遷移”的良好用戶體驗(yàn)。

但基于瘦客戶端的應(yīng)用也有其不足之處，比如對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的依賴性，一旦脫離網(wǎng)絡(luò)環(huán)境就無(wú)法工作等。

綜上所述，結(jié)合目前的軟硬件環(huán)境，采取兼顧上述2種途徑的方案是最為可行的。

1.4 硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介

本嵌入式演示系統(tǒng)基于以三星S3C2440為核心的ARM9嵌入式系統(tǒng)，通過(guò)輔助輸出電路將開(kāi)發(fā)板輸出的數(shù)字顯示信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬VGA信號(hào)，最終輸出到投影儀。開(kāi)發(fā)板硬件自帶USB接口、讀卡器、網(wǎng)卡接口，用以與外界作數(shù)據(jù)交換。

1.5 軟件需求分析

本設(shè)計(jì)的軟件部分需要實(shí)現(xiàn)的功能主要有：

①實(shí)現(xiàn)本地文件資源的管理，通過(guò)開(kāi)發(fā)板自帶的USB、讀卡器等接口，與外置存儲(chǔ)設(shè)備交換數(shù)據(jù)。

②在嵌入式系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)本地文檔、視頻、圖片等文件的打開(kāi)和播放，滿足基本演示要求。

③作為瘦客戶端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接功能，能對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)器端進(jìn)行控制和回顯。

1.6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，嵌入式系統(tǒng)硬件位于系統(tǒng)的最底層，第2層的嵌入式操作系統(tǒng)向下驅(qū)動(dòng)底層硬件，向上對(duì)應(yīng)用程序提供接口，調(diào)度管理嵌入式系統(tǒng)的軟硬件資源。整個(gè)嵌入式系統(tǒng)包含1套完整的軟硬件架構(gòu)，并具有一定的運(yùn)算能力，可以運(yùn)行簡(jiǎn)單的程序，實(shí)現(xiàn)管理本地資源的功能。



通過(guò)系統(tǒng)自帶的RJ-45以太網(wǎng)接口接入，嵌入式系統(tǒng)在局域網(wǎng)中可作為1個(gè)能夠獲得獨(dú)立IP地址的網(wǎng)絡(luò)瘦客戶端，通過(guò)遠(yuǎn)程連接程序與遠(yuǎn)程服務(wù)器端相聯(lián)，發(fā)送鼠標(biāo)鍵盤等簡(jiǎn)單輸入信息。服務(wù)器端經(jīng)運(yùn)算后，回顯處理結(jié)果，達(dá)到在瘦客戶端間接實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)用和處理的效果。

2主要技術(shù)和實(shí)現(xiàn)

在軟件方面，主要涉及系統(tǒng)層和應(yīng)用程序?qū)印?br />
2.1 系統(tǒng)層

本設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)采用微軟公司的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE 5.0。Windows CE在秉承Windows桌面操作系統(tǒng)高效易用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，兼容常見(jiàn)的嵌入式硬件，封裝了底層硬件接口，便于開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)基于嵌入式的應(yīng)用程序。在Windows CE 5.0上，微軟提供了兼容.netframework的開(kāi)發(fā)平臺(tái).net compact framework，使開(kāi)發(fā)人員能夠在盡可能接近桌面應(yīng)用程序的環(huán)境下開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用程序，提高了程序的開(kāi)發(fā)效率和不同平臺(tái)下的可移植性。

本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是在Windows CE上進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和本地資源管理模塊的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。

2.2 遠(yuǎn)程控制模塊

遠(yuǎn)程控制是在網(wǎng)絡(luò)上由1臺(tái)電腦(主控端Remote／客戶端)遠(yuǎn)距離控制另一臺(tái)電腦(被控端Host／服務(wù)器端)的技術(shù)，控制程序一般分2部分(客戶端程序Client和服務(wù)器端程序Server)，開(kāi)始控制的時(shí)候，由Client端向Server端發(fā)出請(qǐng)求，Server端接受請(qǐng)求后與Client端建立連接。

2.2.1 UltraVNC

使用UltraVNC作為遠(yuǎn)程控制程序，與其他遠(yuǎn)程控制程序類似，采用客戶端／服務(wù)器架構(gòu)，允許經(jīng)由TCP／IP網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)視和控制遠(yuǎn)程PC。UltraVNC作為以RealVNC為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程控制程序，具有以下特點(diǎn)：

◆遵循業(yè)界廣泛應(yīng)用的RFB協(xié)議；

◆經(jīng)過(guò)優(yōu)化，有效降低了網(wǎng)路連接時(shí)的系統(tǒng)資源占用，適合在嵌入式等性能有限的設(shè)備上使用；

◆免費(fèi)程序，并在GPL協(xié)議下開(kāi)放源代碼，便于進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。