基于IP的電子白板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電子白板技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)得到了最廣泛的應(yīng)用。文章在對(duì)電子白板應(yīng)用技術(shù)作了簡(jiǎn)要介紹之后，論述了基于IP的電子白板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)。
??? 關(guān)鍵詞：電子白板，實(shí)時(shí)交流，Socket
　　

1　引　言
　　隨著我國(guó)教育科研網(wǎng)（CERNET）的不斷普及和推廣使用，許多高等學(xué)校將遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教育作為輔助教學(xué)的一個(gè)重要手段。網(wǎng)絡(luò)教育的基礎(chǔ)是建立網(wǎng)絡(luò)教室系統(tǒng)，其中，傳統(tǒng)的黑板被電子白板所替代，電子白板不僅可以滿足教師的需要，方便隨意地書寫、繪畫，開展豐富多采的教學(xué)活動(dòng)，而且，通過電子白板，異地的學(xué)生們可以“登錄”互聯(lián)網(wǎng)，和教師進(jìn)行“面對(duì)面”的實(shí)時(shí)交流，領(lǐng)略最新的知識(shí)，感悟信息爆炸所帶來的沖擊。這種教育所帶來的效果是傳統(tǒng)教育方式所無法比擬的。本文以所指導(dǎo)的大四畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為例，設(shè)計(jì)了一種方便、實(shí)用的基于IP的電子白板系統(tǒng)。
2　電子白板應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介
2．1　GDI圖形設(shè)備接口
　　它是一個(gè)抽象的接口。相當(dāng)于圖形顯示的函數(shù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無關(guān)性。也就是說，Windows編程時(shí)不允許直接訪問顯示硬件，而必須通過和特定窗口相關(guān)的“設(shè)備環(huán)境”（DC）跟顯示硬件進(jìn)行通訊。
2．2　VCAD（VisualCAD）小型圖形應(yīng)用程序
　　該程序與Windows附帶畫圖工具相似，使用標(biāo)準(zhǔn)Windows界面，用于設(shè)置界面，繪制直線、矩形、圓、自由線以及文字，并有調(diào)色板和繪圖工具欄與相應(yīng)操作對(duì)應(yīng)。所有圖形邊框的寬度和顏色可以調(diào)整，矩形和圓可以置為實(shí)心或空心，文字類型和顏色可以調(diào)整并添加在任何地方。
　　建立一個(gè)圖元鏈表存儲(chǔ)圖元信息，以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和打開操作，并可以以圖元包為單位進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。刪除操作可以利用圖元的外接矩形選定，并通過鏈表的刪除操作實(shí)現(xiàn)。
2．3　Socket套接字
??? Winsock控件對(duì)用戶來說是不可見的，它提供了訪問TCP和UDP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的方便途徑。MicrosoftAccess、VisualBasic、VisualC＋＋或VisualFoxPro的開發(fā)人員都可使用它。為編寫客戶或服務(wù)器應(yīng)用程序，不必了解TCP的細(xì)節(jié)。通過設(shè)置控件的屬性并調(diào)用其方法就可輕易連接到一臺(tái)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上去，并且還可雙向交換數(shù)據(jù)。
　　本次設(shè)計(jì)是采用TCP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它允許創(chuàng)建和維護(hù)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的連接。要使用TCP協(xié)議，那么，首先必須決定應(yīng)用程序是服務(wù)器還是客戶端。如果要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)服務(wù)器端，那么應(yīng)用程序需要“監(jiān)聽”指定的端口。當(dāng)客戶端提出連接請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器端能夠接受請(qǐng)求并建立連接。在連接建立之后，客戶端與服務(wù)器端可以自由地互相通訊。
　　如果創(chuàng)建客戶應(yīng)用程序，就必須知道服務(wù)器計(jì)算機(jī)名或者IP地址，還要知道進(jìn)行“偵聽”的端口，然后調(diào)用Connect方法。建立連接后，任何一方計(jì)算機(jī)都可以收發(fā)數(shù)據(jù)。
3　基于IP電子白板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3．1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
??? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3．1．1　界面設(shè)計(jì)部分
　　為了營(yíng)造出美觀實(shí)用的界面，本系統(tǒng)采用了與Windows操作系統(tǒng)附帶的畫圖板相類似的繪圖環(huán)境，僅僅添加了幾個(gè)連接
選項(xiàng)，力求使界面標(biāo)準(zhǔn)化，簡(jiǎn)化用戶對(duì)系統(tǒng)的熟悉過程，同時(shí)在狀態(tài)欄中加入了當(dāng)前工作狀態(tài)和鼠標(biāo)坐標(biāo)的顯示功能。
3．1．2　繪圖設(shè)計(jì)部分
　　繪圖設(shè)計(jì)模塊是電子白板系統(tǒng)的一個(gè)十分重要的組成部分。它首先進(jìn)行繪圖參數(shù)的初始化，然后對(duì)繪圖工具欄進(jìn)行設(shè)置，若用戶沒有要求打開原有的．pdf文件，則創(chuàng)建新的白板文件，接著由鼠標(biāo)選擇進(jìn)入畫圖模塊。在退出或存儲(chǔ)項(xiàng)被擊活時(shí)提示存儲(chǔ)。
3．1．3　實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)
　　實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)包括服務(wù)器端和客戶端兩部分，它們首先分別進(jìn)行初始化，創(chuàng)建套接字以及捆綁地址。然后服務(wù)端通過監(jiān)聽端口等待連接請(qǐng)求，當(dāng)客戶端有連接信號(hào)到來時(shí)，它接收客戶端的地址并建立連接?？蛻舳嗽谑盏酱_認(rèn)信號(hào)以后，表示連接已經(jīng)成功，可以開始傳送數(shù)據(jù)?？蛻舳说妮斎霐?shù)據(jù)類型分為兩類：文本和圖形對(duì)象。文本用于客戶之間進(jìn)行文字交談，圖形對(duì)象則包括直線、矩形、圓、以及自由畫線等。每一種數(shù)據(jù)類型都被定義為相應(yīng)的類，并由另一個(gè)類包裝成數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳送，接收到數(shù)據(jù)的一方，通過解壓數(shù)據(jù)包，將圖形還原出來。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)或請(qǐng)求斷開時(shí)，釋放網(wǎng)絡(luò)資源。如圖2所示。
3．2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　本次設(shè)計(jì)是用VC＋＋6．0的AppWizard和MFC開發(fā)Windows應(yīng)用程序。首先進(jìn)行界面及畫圖代碼的編寫，并生成圖元鏈表完善存取、刪除等功能。接著是利用Socket的TCP功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交互。最后是解決如何在接收端將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成圖形顯示出來。
??? 電子白板的基本工作步驟如下：
　　（1）繪圖程序通過GDI將鼠標(biāo)繪制圖形與顯示設(shè)備連接起來。
　?。?）程序?qū)D元的特征取出并放入一個(gè)對(duì)象類內(nèi)，用鏈表鏈起以實(shí)現(xiàn)存取和刪除指定圖元操作。
??? （3）通過Socket的TCP功能建立連接。
　?。?）連接成功后，程序?qū)D元對(duì)象或文字作為數(shù)據(jù)包在網(wǎng)上傳送。
　　這幾部分相互銜接又互為調(diào)用，構(gòu)成了完整的系統(tǒng)。
3．3　系統(tǒng)特點(diǎn)
??? 本次設(shè)計(jì)完成的電子白板系統(tǒng)是作為遠(yuǎn)程教育的一個(gè)基本組成部分，經(jīng)過測(cè)試驗(yàn)收，系統(tǒng)運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)了基本的交互功能，并具有以下特點(diǎn)：
　　（1）它能夠在繪圖板內(nèi)任何地方繪制直線、矩形、圓、自由線以及添加文字，并改變邊線和文字的顏色，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)矩形和圓的實(shí)心與空心并添加填充色。
??? （2）提供22種色彩供用戶選擇。
??? （3）具有標(biāo)準(zhǔn)的文字類型選擇功能。
　?。?）將全部所繪圖形存為．pdf文件，并在下次需要時(shí)調(diào)用。
??? （5）能夠選擇定位框內(nèi)所有圖元進(jìn)行刪除。
　?。?）建立TCP連接，并提供不同的連接錯(cuò)誤提示。
　?。?）在建立好的連接上傳輸數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的信息改變繪圖板上的內(nèi)容。
??? （8）圖文并貌地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)交互。
　?。?）采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)及對(duì)象連接、集成網(wǎng)絡(luò)與繪圖及字處理軟件，增強(qiáng)系統(tǒng)功能，方便用戶使用。
　?。?0）用開放式結(jié)構(gòu)，具有良好的擴(kuò)展性和通用性。
　　電子白板的系統(tǒng)要求：Windows 95／98／2000／NT；局域網(wǎng)網(wǎng)卡；TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
4　結(jié)束語
　　這次設(shè)計(jì)僅僅是完成電子白板系統(tǒng)的部分功能而已，系統(tǒng)還有許多功能沒有實(shí)現(xiàn)。比如，服務(wù)器一對(duì)多點(diǎn)連接，網(wǎng)絡(luò)的加密，繪圖板的拖拽、翻轉(zhuǎn)、鏡像以及網(wǎng)絡(luò)權(quán)限的管理等等。這些都可以作為系統(tǒng)的外延充實(shí)系統(tǒng)，有待以后完善。

1　舒　暢．基于IP的電子白板交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告．南京：東南大學(xué)無線電工程系，2002
2　劉長(zhǎng)明，楊工明編著．VisualC＋＋實(shí)踐與提高——多媒體篇．北京：中國(guó)鐵道出版社，2001
3　李于劍編著．VisualC＋＋實(shí)踐與提高——圖形圖像編程篇．北京：中國(guó)鐵道出版社，2001
4　David JKruglinski著．VisualC＋＋技術(shù)內(nèi)幕．潘愛民，王國(guó)印譯．第4版．北京：清華大學(xué)出版社，