基于ARM与WinCE的演示系统软件设计

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                    　　引? 言
　　演示系统从最初的纯光学幻灯机开始，已经有了数十年的历史。发展至今，凭借与PC的整合优势，数字投影技术已经成为主流。传统意义上的数字演示系统由PC和投影设备组成，实现控制器、信号源和光学投影3部分功能。在演示过程中，由演示者直接操作PC，并由PC将待显示信号输出到投影设备。PC作为控制器和信号源，处于核心地位。在这一结构中，以PC作为信号源有利于发挥其较强的处理能力，能够带来比较好的演示效果；同时，作为控制器，PC可以利用其丰富的人机交互能力提供便捷的操作。但另一方面，以PC为核心的演示系统也存在以下局限性：
　　①对PC的依赖性。演示系统必须配备1台PC，作为操作和提供演示信号之用，为演示带来不便。
　　②演示者的使用环境不能无缝迁移。在一些专业性较强的领域，演示者往往需要可以运行专业软件的环境，而专用于演示的PC往往不具备这种条件，演示效果自然受到很大影响。
　　1? 总体设计思路和流程
　　1.1? 实现目标
　　针对传统演示系统存在的上述不足，以提高演示系统便携性、易用性为目标，嵌入式演示系统希望通过其他手段取代PC在演示系统的核心地位，从而使演示人员借助尽量少的设备，甚至不需要额外设备就能完成演示，并具有良好的环境适应能力，使演示者获得更好的使用体验。
　　1.2 实现途径和方法
　　现阶段，设备厂商主要通过配备USB、1394、读卡器等接口的方式来提高系统的便携性和易用性。这些接口通过投影机内部的嵌入式处理器，读取优盘、SD卡、移动硬盘等外置存储器内的文件，将文件信息转换为视频信号，输出到投影设备上，从而实现无PC演示，如EPSONEMP-1815。
　　从结构上看，这种方法就是将嵌入式系统作为演示系统的控制器，优盘、闪存卡等移动存储设备作为演示信息源，从而将PC取代。虽然这样能够实现脱离PC的演示，但整个系统还存在以下局限：
　　①硬件层的性能尚不足以实现对复杂文档和数据的处理。虽然目前嵌入式系统相当于1个精简的PC系统，经过近几年的发展，其硬件性能已经取得了很大进步，但是相对于PC的处理能力来说还是有较大差距，以现阶段嵌入式系统的处理能力，还无法完美地执行大多数PC上的文档数据处理和应用。
　　②软件层方面，嵌入式系统应用软件存在局限性。虽然嵌入式系统的软硬件条件已经与PC很接近，但无论是嵌入式的Windows系统还是Linux系统，都是其PC版本的精简，大部分PC上的专业软件都还没有对应于嵌入式系统的版本，无法满足专业演示的多样化需求。
　　1.3? 设计方案
　　为满足要求，嵌入式演示系统在设计上主要有以下两方面的考虑：
　　(1)基于嵌入式系统自身处理能力的本地文件演示
　　现有的嵌入式演示系统，都是通过USB接口、读卡器等读取优盘、闪存卡等存储介质，来实现对本地文件的支持。虽然这种依赖嵌入式系统自身处理能力的方式具有之前分析的软硬件方面的不足，但已完全能胜任一些对运算要求不高的演示任务。
　　(2)基于网络的瘦客户端方案
　　瘦客户端(thin client)指的是在客户端一服务器网络体系中基本无需应用程序的计算机终端。它通过接入局域网，经由特定协议与服务器通信。瘦客户端将其鼠标、键盘等输入传送到服务器处理，服务器再把处理结果回传至客户端显示。
　　瘦客户端方案充分地利用了嵌入式系统的网络连接能力，可以很好地克服嵌入式系统自身的局限和不足。主要体现在如下两方面。
　　①运算量小，适合嵌入式系统。嵌入式系统作为瘦客户端，在整个系统的实现过程中仅仅需要负责接收与显示服务器端回传的远程操作画面，较低的硬件要求就可以实现媲美PC的显示效果。
　　②直接利用PC端成熟的软件体系，具有良好的软件兼容性。由于嵌入式系统作为瘦客户端，直接将远程服务器作为远程桌面，达到间接操作远程服务器的目的，所以用户在客户端操作的软件环境和文档数据都与服务器端完全一致，从而能够提供使用环境和习惯从远程服务器端到客户端无缝“迁移”的良好用户体验。
　　但基于瘦客户端的应用也有其不足之处，比如对远程服务器和网络的依赖性，一旦脱离网络环境就无法工作等。
　　综上所述，结合目前的软硬件环境，采取兼顾上述2种途径的方案是最为可行的。
　　1.4? 硬件平台简介
　　本嵌入式演示系统基于以三星S3C2440为核心的ARM9嵌入式系统，通过辅助输出电路将开发板输出的数字显示信号转换为模拟VGA信号，最终输出到投影仪。开发板硬件自带USB接口、读卡器、网卡接口，用以与外界作数据交换。
　　1.5? 软件需求分析
　　本设计的软件部分需要实现的功能主要有：
　　①实现本地文件资源的管理，通过开发板自带的USB、读卡器等接口，与外置存储设备交换数据。
　　②在嵌入式系统上实现本地文档、视频、图片等文件的打开和播放，满足基本演示要求。
　　③作为瘦客户端实现远程连接功能，能对远程服务器端进行控制和回显。
　　1.6? 系统结构
　　系统结构如图1所示，嵌入式系统硬件位于系统的最底层，第2层的嵌入式操作系统向下驱动底层硬件，向上对应用程序提供接口，调度管理嵌入式系统的软硬件资源。整个嵌入式系统包含1套完整的软硬件架构，并具有一定的运算能力，可以运行简单的程序，实现管理本地资源的功能。






　　②确认远程连接协议版本，验证用户身份，初始化本地、远程端。






　　④持续传输操作指令，返回更新的结果画面。





　　2.4? 功能整合
　　要应用到实际产品中，还需要将上述2部分程序整合到统一的界面中。同时，为了提供友好的用户界面，原有WinCE系统的菜单、任务栏等界面元素需要在程序中隐藏，应用程序提供一个全屏的显示界面。
　　隐藏任务栏和全屏显示代码：









　　结? 语
　　本设计将现有的嵌入式演示系统向网络瘦客户端概念拓展，提出了一个更为完善的嵌入式演示系统的设计并具体实现。通过本地资源管理模块，可以实现本地文件管理和显示；通过远程控制模块，实现了从现有PC环境向嵌入式系统的无缝迁移，用户的所有文档数据和应用程序都可以在嵌入式系统所控制的投影仪上显示和控制，从而解决了现有嵌入式演示系统存在的软硬件方面的局限。
　　目前，该系统仍处于初期阶段，尚存在一些问题，主要体现在：
　　①远程控制模块的运行效果仍然不够理想，在远程控制过程中画面回显仍有延时。这需要在以后的开发过程中进一步优化远程控制软件的运行效率，同时改进硬件，选用运算能力更强的嵌入式处理器。
　　②现阶段仅支持有线网络下远程控制，随着Wi-Fi等无线网络技术的越来越普及，下一步考虑在系统中加入无线网络的支持，提高演示过程的便捷性。
　　③本地文件管理方面，现阶段能支持的文件格式偏少，尚不能满足演示需求，计划在性能允许的情况下增加对更多文档、视频、图片格式的支持，加强演示设备的通用性。