傳統(tǒng)意義上的數(shù)字演示系統(tǒng)由PC和投影設備組成，實現(xiàn)控制器、信號源和光學投影3部分功能。在演示過程中，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(jié)構(gòu)中，以PC作為信號源有利于發(fā)揮其較強的處理能力，能夠帶來比較好的演示效果；同時，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(tǒng)也存在以下局限性：

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

②演示者的使用環(huán)境不能無縫遷移。在一些專業(yè)性較強的領域，演示者往往需要可以運行專業(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  總體設計思路和流程

1.1  實現(xiàn)目標

針對傳統(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，嵌入式演示系統(tǒng)希望通過其他手段取代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 實現(xiàn)途徑和方法

現(xiàn)階段，設備廠商主要通過配備USB、1394、讀卡器等接口的方式來提高系統(tǒng)的便攜性和易用性。這些接口通過投影機內(nèi)部的嵌入式處理器，讀取優(yōu)盤、SD卡、移動硬盤等外置存儲器內(nèi)的文件，將文件信息轉(zhuǎn)換為視頻信號，輸出到投影設備上，從而實現(xiàn)無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、閃存卡等移動存儲設備作為演示信息源，從而將PC取代。雖然這樣能夠?qū)崿F(xiàn)脫離PC的演示，但整個系統(tǒng)還存在以下局限：

①硬件層的性能尚不足以實現(xiàn)對復雜文檔和數(shù)據(jù)的處理。雖然目前嵌入式系統(tǒng)相當于1個精簡的PC系統(tǒng)，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，其硬件性能已經(jīng)取得了很大進步，但是相對于PC的處理能力來說還是有較大差距，以現(xiàn)階段嵌入式系統(tǒng)的處理能力，還無法完美地執(zhí)行大多數(shù)PC上的文檔數(shù)據(jù)處理和應用。

②軟件層方面，嵌入式系統(tǒng)應用軟件存在局限性。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，大部分PC上的專業(yè)軟件都還沒有對應于嵌入式系統(tǒng)的版本，無法滿足專業(yè)演示的多樣化需求。

1.3  設計方案

為滿足要求，嵌入式演示系統(tǒng)在設計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USB接口、讀卡器等讀取優(yōu)盤、閃存卡等存儲介質(zhì)，來實現(xiàn)對本地文件的支持。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運算要求不高的演示任務。

(2)基于網(wǎng)絡的瘦客戶端方案

瘦客戶端(thin client)指的是在客戶端一服務器網(wǎng)絡體系中基本無需應用程序的計算機終端。它通過接入局域網(wǎng)，經(jīng)由特定協(xié)議與服務器通信。瘦客戶端將其鼠標、鍵盤等輸入傳送到服務器處理，服務器再把處理結(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，在整個系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中僅僅需要負責接收與顯示服務器端回傳的遠程操作畫面，較低的硬件要求就可以實現(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，直接將遠程服務器作為遠程桌面，達到間接操作遠程服務器的目的，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器端到客戶端無縫“遷移”的良好用戶體驗。

但基于瘦客戶端的應用也有其不足之處，比如對遠程服務器和網(wǎng)絡的依賴性，一旦脫離網(wǎng)絡環(huán)境就無法工作等。

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  硬件平臺簡介

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)，通過輔助輸出電路將開發(fā)板輸出的數(shù)字顯示信號轉(zhuǎn)換為模擬VGA信號，最終輸出到投影儀。開發(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

本設計的軟件部分需要實現(xiàn)的功能主要有：

①實現(xiàn)本地文件資源的管理，通過開發(fā)板自帶的USB、讀卡器等接口，與外置存儲設備交換數(shù)據(jù)。

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

③作為瘦客戶端實現(xiàn)遠程連接功能，能對遠程服務器端進行控制和回顯。

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)動底層硬件，向上對應用程序提供接口，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)，并具有一定的運算能力，可以運行簡單的程序，實現(xiàn)管理本地資源的功能。



通過系統(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個能夠獲得獨立IP地址的網(wǎng)絡瘦客戶端，通過遠程連接程序與遠程服務器端相聯(lián)，發(fā)送鼠標鍵盤等簡單輸入信息。服務器端經(jīng)運算后，回顯處理結(jié)果，達到在瘦客戶端間接實現(xiàn)復雜應用和處理的效果。

2主要技術和實現(xiàn)

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

本設計的嵌入式系統(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)高效易用特點的基礎上，兼容常見的嵌入式硬件，封裝了底層硬件接口，便于開發(fā)者開發(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的開發(fā)平臺.net compact framework，使開發(fā)人員能夠在盡可能接近桌面應用程序的環(huán)境下開發(fā)嵌入式應用程序，提高了程序的開發(fā)效率和不同平臺下的可移植性。

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

2.2  遠程控制模塊

遠程控制是在網(wǎng)絡上由1臺電腦(主控端Remote／客戶端)遠距離控制另一臺電腦(被控端Host／服務器端)的技術，控制程序一般分2部分(客戶端程序Client和服務器端程序Server)，開始控制的時候，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似，采用客戶端／服務器架構(gòu)，允許經(jīng)由TCP／IP網(wǎng)絡連接，監(jiān)視和控制遠程PC。UltraVNC作為以RealVNC為基礎開發(fā)的遠程控制程序，具有以下特點：

◆遵循業(yè)界廣泛應用的RFB協(xié)議；

◆經(jīng)過優(yōu)化，有效降低了網(wǎng)路連接時的系統(tǒng)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)議下開放源代碼，便于進行二次開發(fā)。[!--empirenews.page--]

要實現(xiàn)遠程控制，需要在遠程PC上安裝服務器端程序，在嵌入式系統(tǒng)上安裝客戶端程序。對于WinCE平臺，UltraVNC并沒有官方發(fā)布的兼容客戶端，所以需要將UltraVNC官方客戶端程序移植到WinCE平臺的嵌入式設備上。

2.2.2 RFB協(xié)議

RFB(Remote FrameBuffer)是遠程圖形用戶的簡單協(xié)議，工作在幀緩存級別上，所以它可以兼容于目前的主流操作系統(tǒng)，包括Windows、Linux和Mac OS。

RFB是真正意義上的“瘦客機”協(xié)議。RFB協(xié)議設計的重點在于減少對客戶端的硬件需求。這樣客戶端就可以運行在不同的硬件上，客戶機的任務實現(xiàn)上就會盡量簡單。

RFB協(xié)議對于客戶端是無狀態(tài)的。也就是說，如果客戶端從服務器端斷開，那么當它重新連接相同的服務器，客戶端的狀態(tài)會被保存。甚至，1個不同的客戶端可以用來連接相同的RFB服務器，而在新的客戶端已經(jīng)能夠獲得與前一個客戶端相同的用戶狀態(tài)。因此，用戶的應用接口變得非常便捷。只要合適的網(wǎng)絡連接存在，那么用戶就可以使用自己的應用程序，并且這些應用會一直保存，即使在不同的接入點也不會變化。這樣無論在哪，系統(tǒng)都會給用戶提供一個熟悉、獨特的計算環(huán)境。

2.2.3  程序結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)流程

程序定義的常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

①“class Conn”。連接實現(xiàn)的核心類，主要負責與UltraVNC Server端的連接，內(nèi)容的顯示，以及Server端回傳信息的處理。

②“class ConnOpts”。ConnOps類中定義了連接UltraVNC Server端所需要的連接參數(shù)，如連接模式、IP地址、端口、連接密碼等。

③“class NetworkConn”。NetworkConn封裝了WinCE中網(wǎng)絡連接相關的函數(shù)，便于程序調(diào)用

④“namespace Vnc．RfbProto”。Vnc．RfbProto命名空間封裝了RFB協(xié)議的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)，作為遠程控制模塊的底層軟件調(diào)用。

⑤“class VncAuth”。系統(tǒng)安全組件，用于加密傳輸用戶連接密碼。

程序功能實現(xiàn)基本流程：

①通過獲取到的輸入連接參數(shù)，建立與遠程Server端的網(wǎng)絡連接。



②確認遠程連接協(xié)議版本，驗證用戶身份，初始化本地、遠程端。



③開始連接，顯示遠程畫面。



④持續(xù)傳輸操作指令，返回更新的結(jié)果畫面。



2.3  本地資源管理模塊

為了便于管理嵌入式系統(tǒng)的本地資源，需要為應用程序添加本地資源管理功能。程序能夠在本地通過USB接口、讀卡器等外部接口訪問所連接的資源，從而實現(xiàn)本地文檔、圖片等資源的簡單演示功能。

本地資源管理功能主要通過．net compact framework實現(xiàn)。net compact framework類庫包含了訪問和管理本地文件的System．IO．File類，調(diào)用相關方法可以實現(xiàn)文件的打開、剪切、復制、粘貼等功能。系統(tǒng)目前可以直接打開的文件有Word文檔(*．doc)、圖片文件(*．jpg，*．gif)。

部分功能代碼：



2.4  功能整合

要應用到實際產(chǎn)品中，還需要將上述2部分程序整合到統(tǒng)一的界面中。同時，為了提供友好的用戶界面，原有WinCE系統(tǒng)的菜單、任務欄等界面元素需要在程序中隱藏，應用程序提供一個全屏的顯示界面。

隱藏任務欄和全屏顯示代碼：

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3  性能和效果測試

①程序執(zhí)行后通過2個按鈕實現(xiàn)遠程控制和本地管理功能的切換。

②點擊左邊窗口的文件結(jié)構(gòu)樹就可以瀏覽本地文件，并預覽Word文檔和圖片。

③遠程控制成功連接后，用戶就可以完全按PC上的使用習慣，打開和編輯復雜的文件，繼續(xù)使用Server端的軟件運行環(huán)境，無需學習和適應新的操作方法。

系統(tǒng)測試效果如圖2～圖4所示。




結(jié)  語

本設計將現(xiàn)有的嵌入式演示系統(tǒng)向網(wǎng)絡瘦客戶端概念拓展，提出了一個更為完善的嵌入式演示系統(tǒng)的設計并具體實現(xiàn)。通過本地資源管理模塊，可以實現(xiàn)本地文件管理和顯示；通過遠程控制模塊，實現(xiàn)了從現(xiàn)有PC環(huán)境向嵌入式系統(tǒng)的無縫遷移，用戶的所有文檔數(shù)據(jù)和應用程序都可以在嵌入式系統(tǒng)所控制的投影儀上顯示和控制，從而解決了現(xiàn)有嵌入式演示系統(tǒng)存在的軟硬件方面的局限。

目前，該系統(tǒng)仍處于初期階段，尚存在一些問題，主要體現(xiàn)在：

①遠程控制模塊的運行效果仍然不夠理想，在遠程控制過程中畫面回顯仍有延時。這需要在以后的開發(fā)過程中進一步優(yōu)化遠程控制軟件的運行效率，同時改進硬件，選用運算能力更強的嵌入式處理器。

②現(xiàn)階段僅支持有線網(wǎng)絡下遠程控制，隨著Wi-Fi等無線網(wǎng)絡技術的越來越普及，下一步考慮在系統(tǒng)中加入無線網(wǎng)絡的支持，提高演示過程的便捷性。

③本地文件管理方面，現(xiàn)階段能支持的文件格式偏少，尚不能滿足演示需求，計劃在性能允許的情況下增加對更多文檔、視頻、圖片格式的支持，加強演示設備的通用性。