摘 要： 提出一種新型的電子白板的設(shè)計(jì)方法，這種手持式的電子白板首先在基于S3C2410的系統(tǒng)觸摸屏上實(shí)現(xiàn)文本、圖形、圖表、圖像的輸入，且所輸入內(nèi)容在電子白板實(shí)現(xiàn)顯示；然后電子白板上所呈現(xiàn)的內(nèi)容可實(shí)時(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到接有投影儀的PC機(jī)上。
關(guān)鍵詞： 電子白板； S3C2410； 無線網(wǎng)絡(luò)
1 設(shè)計(jì)背景
近年來，隨著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)深入發(fā)展，人們的日常生活正在發(fā)生著翻天覆地的變化，電子產(chǎn)品在生活中的許多細(xì)節(jié)都得到應(yīng)用。在演講技術(shù)方面，傳統(tǒng)的粉筆黑板信息呈現(xiàn)的過程慢、信息量小，形式單一，不能即時(shí)呈現(xiàn)各種圖表、動(dòng)態(tài)畫面，無法長期保存，逐漸被先進(jìn)的多媒體教學(xué)取代。幻燈片、PC機(jī)與投影儀的組合，電子白板等電子演講設(shè)備已被廣泛使用，效果較佳。
當(dāng)今的多媒體教學(xué)多以幻燈片為主，與傳統(tǒng)的粉筆黑板相比有著畫面生動(dòng)、信息量大、便捷清潔等優(yōu)點(diǎn)。但卻丟失了傳統(tǒng)黑板教學(xué)的互動(dòng)性，不符合一般的聽講習(xí)慣，往往會(huì)出現(xiàn)面對一張幻燈片不知從何看起的尷尬，不利于對新知識的吸收消化。
一種新興的多媒體教學(xué)工具就是電子白板。對于很多教師來說，交互白板已經(jīng)成為黑板的替代品，成為教師們“傳道、授業(yè)、解惑”的新舞臺。這種多媒體工具能任意把文本、圖形、圖表、語言、音樂、靜止圖像、動(dòng)態(tài)圖像有機(jī)地結(jié)合在一起，又能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、編輯、存儲(chǔ)、播放演示，運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)，能夠打破時(shí)間和空間的制約，延伸和拓寬教學(xué)時(shí)空，通過圖像、聲音、色彩和動(dòng)畫，傳遞教學(xué)信息，解決由于時(shí)間和空間的限制造成的教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)習(xí)內(nèi)容變得容易被理解和掌握，同時(shí)擴(kuò)大了課堂的容量，也節(jié)約了課堂的時(shí)間。現(xiàn)今的電子白板有兩種：復(fù)印式電子白板和交互式電子白板。所謂復(fù)印式電子白板即通過用戶的簡單操作便可將白板上書寫的內(nèi)容通過一定的方式掃描并打印出來。其功能完成過程與普通的復(fù)印過程一樣。交互白板由三部分構(gòu)成的，它們分別是：計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、交互白板。三者的結(jié)合將交互白板變成一個(gè)超大的計(jì)算機(jī)屏幕，使用電子白板筆(有些壓感式電子白板可以利用手指)，用戶可以在白板上書寫或者控制計(jì)算機(jī)程序。交互白板非常適合于教學(xué)、培訓(xùn)、會(huì)議使用，避免了一群人圍在計(jì)算機(jī)屏幕前討論的現(xiàn)象。但用戶的活動(dòng)范圍受限于一個(gè)很小的范圍內(nèi)，缺乏靈活性。
2 設(shè)計(jì)目標(biāo)
本系統(tǒng)提出并設(shè)計(jì)手持電子白板。在系統(tǒng)觸摸屏上實(shí)現(xiàn)文本、圖形、圖表、圖像的輸入，且所輸入內(nèi)容在電子白板實(shí)現(xiàn)顯示。電子白板上所呈現(xiàn)的內(nèi)容可實(shí)時(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到接有投影儀的PC機(jī)上，如用于教學(xué)環(huán)境時(shí)教師所有的書寫和批注內(nèi)容學(xué)生能實(shí)時(shí)看到，并能及時(shí)插入圖片、文字、材料等。
可顯示手持電子白板不僅實(shí)現(xiàn)了普通電子白板的數(shù)據(jù)處理、編輯、存儲(chǔ)、播放演示等所有功能，還使電子白板的用戶從電子白板周圍的小區(qū)域中解放出來，用戶可以在聽者的群體當(dāng)中講解演說，也可以在一個(gè)房間同時(shí)向幾個(gè)不同的房間講課開會(huì)，實(shí)現(xiàn)真正的“手掌上的電子白板”。可顯示手持電子白板的實(shí)現(xiàn)可滿足人們在信息時(shí)代的特殊要求。
3 系統(tǒng)方案
在發(fā)射端的設(shè)計(jì)方案中，無線通信協(xié)議利用802.11g，手寫信號由觸摸液晶屏(LCD+TSP)輸入，并將輸入的內(nèi)容在LCD上顯示。各種輸入信號經(jīng)中心處理模塊后再經(jīng)無線網(wǎng)卡發(fā)射。接收端通過無線網(wǎng)卡將發(fā)射部分發(fā)射的信號接收后傳入電腦，電腦上裝有用于顯示的窗口應(yīng)用程序，最后將手寫內(nèi)容在投影儀上顯示。整體框架如圖1所示。
4 系統(tǒng)硬件
系統(tǒng)硬件采用博創(chuàng)公司提供的S3C2410核心板。該硬件平臺資源豐富，處理功能強(qiáng)大。核心處理器S3C2410主頻可達(dá)203 MHz；系統(tǒng)具有32 MB SDRAM，用于存放系統(tǒng)運(yùn)行過程中所用到的數(shù)據(jù)；64 MB Flash，用于存放操作系統(tǒng)鏡像文件、應(yīng)用程序及外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序等固定不變的數(shù)據(jù)。串口RS232用于與計(jì)算機(jī)通信，利用計(jì)算機(jī)超級終端調(diào)出eboot控制臺對開發(fā)板進(jìn)行控制。觸摸屏和LCD完成圖像圖形的輸入和顯示。USB接口用于與計(jì)算機(jī)進(jìn)行同步有線通信，也可以用于連接鼠標(biāo)等外設(shè)。RJ45網(wǎng)卡接口與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的下載。PCMCIA接口連接無線網(wǎng)卡，實(shí)現(xiàn)開發(fā)板與計(jì)算機(jī)間的無線通信。系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。
5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)包括：
(1)手持電子白板上圖形圖像的輸入及顯示；(2)手持電子白板上LCD屏幕內(nèi)容的截取；(3)位圖圖像的壓縮；(4)JPEG圖像的無線傳輸；(5)PC對圖像的無線接收；(6)PC上圖像的解壓縮；(7)PC、投影儀上圖像的顯示。
5.1 操作系統(tǒng)
本系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)選用Windows CE 4.2。Windows CE有如下特點(diǎn)：精簡的模塊化操作系統(tǒng)；多硬件平臺的支持；不但支持傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)連接，還支持多種無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，包括藍(lán)牙，紅外及802.11等；穩(wěn)健的實(shí)時(shí)性支持；豐富的多媒體和多語言支持；強(qiáng)大的開發(fā)工具[4]。
5.2 Windows CE環(huán)境下的畫圖工具
在EVC4.0(Windows CE 4.2下的應(yīng)用程序的開發(fā)環(huán)境)上建立的MFC單文檔工程實(shí)現(xiàn)。在軟件中加入了一些常用的畫圖工具，如畫筆、橡皮、常見的特殊幾何圖形，可以實(shí)現(xiàn)基本的圖形，圖畫的輸入顯示。
5.3 實(shí)現(xiàn)屏幕同步的程序
實(shí)現(xiàn)屏幕同步流程如圖3所示。
(1)截屏數(shù)據(jù)壓縮過程是在S3C2410平臺實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。這里要對位圖進(jìn)行壓縮的原因在于，PPC上的LCD的分辨率是640×480，采集到的圖像為24bpp格式即3 B。所以640×480×3=921 600 B，即900 KB。加上一些頭文件得到的位圖必大于900 KB，如果直接傳送位圖，PPC與PC上的畫面的延遲時(shí)間之長可想而知，無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的屏幕同步。而壓縮后的JPEG圖片只有約23 KB大小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于900 KB，大大減少了一幅畫面的傳輸時(shí)間。
發(fā)送JPEG圖片采用Winsock接口。Windows CE 4.2網(wǎng)絡(luò)編程支持Winsock標(biāo)準(zhǔn)接口。TCP由于可靠，穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以它對系統(tǒng)資源要求較高，這里采用UDP編程。UDP是一個(gè)面向數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸層協(xié)議，提供了無連接的，不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)[3]。圖5所示為UDP實(shí)現(xiàn)過程。
(2)在接收端，即PC端接收，數(shù)據(jù)解壓，顯示是發(fā)送端的逆過程。顯示過程如圖6所示。
6 測試結(jié)果及系統(tǒng)效果
測試中采用一款功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)流量檢測軟件，網(wǎng)絡(luò)查看器。用數(shù)字的方式實(shí)時(shí)顯示上行和下行網(wǎng)絡(luò)流量和速度。圖7為開發(fā)板上同時(shí)運(yùn)行應(yīng)用程序PPCTOPC.EXE(圖片截取發(fā)送程序)和畫圖工具DrawExam.exe，在PC端測得接收數(shù)據(jù)的速率。
參考文獻(xiàn)
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[5] 張冬泉.Windows CE開發(fā)實(shí)例精粹.北京：電子工業(yè)出版社.2008.