基于Windows CE 5.0的演示系統設計

傳統意義上的數字演示系統由PC和投影設備組成，實(shí)現控制器、信號源和光學(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將待顯示信號輸出到投影設備。PC作為控制器和信號源，處于核心地位。

在這一結構中，以PC作為信號源有利于發(fā)揮其較強的處理能力，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為核心的演示系統也存在以下局限性：

①對PC的依賴(lài)性。演示系統必須配備1臺PC，作為操作和提供演示信號之用，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(zhuān)業(yè)性較強的領(lǐng)域，演示者往往需要可以運行專(zhuān)業(yè)軟件的環(huán)境，而專(zhuān)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 總體設計思路和流程

1.1 實(shí)現目標

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

1.2 實(shí)現途徑和方法

現階段，設備廠(chǎng)商主要通過(guò)配備USB、1394、讀卡器等接口的方式來(lái)提高系統的便攜性和易用性。這些接口通過(guò)投影機內部的嵌入式處理器，讀取優(yōu)盤(pán)、SD卡、移動(dòng)硬盤(pán)等外置存儲器內的文件，將文件信息轉換為視頻信號，輸出到投影設備上，從而實(shí)現無(wú)PC演示，如EPSONEMP-1815。

從結構上看，這種方法就是將嵌入式系統作為演示系統的控制器，優(yōu)盤(pán)、閃存卡等移動(dòng)存儲設備作為演示信息源，從而將PC取代。雖然這樣能夠實(shí)現脫離PC的演示，但整個(gè)系統還存在以下局限：

①硬件層的性能尚不足以實(shí)現對復雜文檔和數據的處理。雖然目前嵌入式系統相當于1個(gè)精簡(jiǎn)的PC系統，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，但是相對于PC的處理能力來(lái)說(shuō)還是有較大差距，以現階段嵌入式系統的處理能力，還無(wú)法完美地執行大多數PC上的文檔數據處理和應用。

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

1.3 設計方案

為滿(mǎn)足要求，嵌入式演示系統在設計上主要有以下兩方面的考慮：

(1)基于嵌入式系統自身處理能力的本地文件演示

現有的嵌入式演示系統，都是通過(guò)USB接口、讀卡器等讀取優(yōu)盤(pán)、閃存卡等存儲介質(zhì)，來(lái)實(shí)現對本地文件的支持。雖然這種依賴(lài)嵌入式系統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運算要求不高的演示任務(wù)。

(2)基于網(wǎng)絡(luò )的瘦客戶(hù)端方案

瘦客戶(hù)端(thin client)指的是在客戶(hù)端一服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )體系中基本無(wú)需應用程序的計算機終端。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(hù)端將其鼠標、鍵盤(pán)等輸入傳送到服務(wù)器處理，服務(wù)器再把處理結果回傳至客戶(hù)端顯示。

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

①運算量小，適合嵌入式系統。嵌入式系統作為瘦客戶(hù)端，在整個(gè)系統的實(shí)現過(guò)程中僅僅需要負責接收與顯示服務(wù)器端回傳的遠程操作畫(huà)面，較低的硬件要求就可以實(shí)現媲美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。由于嵌入式系統作為瘦客戶(hù)端，直接將遠程服務(wù)器作為遠程桌面，達到間接操作遠程服務(wù)器的目的，所以用戶(hù)在客戶(hù)端操作的軟件環(huán)境和文檔數據都與服務(wù)器端完全一致，從而能夠提供使用環(huán)境和習慣從遠程服務(wù)器端到客戶(hù)端無(wú)縫“遷移”的良好用戶(hù)體驗。

但基于瘦客戶(hù)端的應用也有其不足之處，比如對遠程服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )的依賴(lài)性，一旦脫離網(wǎng)絡(luò )環(huán)境就無(wú)法工作等。

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

1.4 硬件平臺簡(jiǎn)介

本嵌入式演示系統基于以三星S3C2440為核心的ARM9嵌入式系統，通過(guò)輔助輸出電路將開(kāi)發(fā)板輸出的數字顯示信號轉換為模擬VGA信號，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，用以與外界作數據交換。

1.5 軟件需求分析

本設計的軟件部分需要實(shí)現的功能主要有：

①實(shí)現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，與外置存儲設備交換數據。

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

③作為瘦客戶(hù)端實(shí)現遠程連接功能，能對遠程服務(wù)器端進(jìn)行控制和回顯。

1.6 系統結構

系統結構如圖1所示，嵌入式系統硬件位于系統的最底層，第2層的嵌入式操作系統向下驅動(dòng)底層硬件，向上對應用程序提供接口，調度管理嵌入式系統的軟硬件資源。整個(gè)嵌入式系統包含1套完整的軟硬件架構，并具有一定的運算能力，可以運行簡(jiǎn)單的程序，實(shí)現管理本地資源的功能。



通過(guò)系統自帶的RJ-45以太網(wǎng)接口接入，嵌入式系統在局域網(wǎng)中可作為1個(gè)能夠獲得獨立IP地址的網(wǎng)絡(luò )瘦客戶(hù)端，通過(guò)遠程連接程序與遠程服務(wù)器端相聯(lián)，發(fā)送鼠標鍵盤(pán)等簡(jiǎn)單輸入信息。服務(wù)器端經(jīng)運算后，回顯處理結果，達到在瘦客戶(hù)端間接實(shí)現復雜應用和處理的效果。

2主要技術(shù)和實(shí)現

在軟件方面，主要涉及系統層和應用程序層。

2.1 系統層

本設計的嵌入式系統采用微軟公司的嵌入式操作系統Windows CE 5.0。Windows CE在秉承Windows桌面操作系統高效易用特點(diǎn)的基礎上，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)基于嵌入式的應用程序。在Windows CE 5.0上，微軟提供了兼容.netframework的開(kāi)發(fā)平臺.net compact framework，使開(kāi)發(fā)人員能夠在盡可能接近桌面應用程序的環(huán)境下開(kāi)發(fā)嵌入式應用程序，提高了程序的開(kāi)發(fā)效率和不同平臺下的可移植性。

本設計的重點(diǎn)就是在Windows CE上進(jìn)行遠程控制和本地資源管理模塊的應用程序開(kāi)發(fā)。

2.2 遠程控制模塊

遠程控制是在網(wǎng)絡(luò )上由1臺電腦(主控端Remote／客戶(hù)端)遠距離控制另一臺電腦(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(hù)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)出請求，Server端接受請求后與Client端建立連接。

2.2.1 UltraVNC

使用UltraVNC作為遠程控制程序，與其他遠程控制程序類(lèi)似，采用客戶(hù)端／服務(wù)器架構，允許經(jīng)由TCP／IP網(wǎng)絡(luò )連接，監視和控制遠程PC。UltraVNC作為以RealVNC為基礎開(kāi)發(fā)的遠程控制程序，具有以下特點(diǎn)：

◆遵循業(yè)界廣泛應用的RFB協(xié)議；

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

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