基于Windows服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和串口投影機(jī)遠(yuǎn)程控制設(shè)計

摘 要：在小型或零星的多媒體教室實(shí)現(xiàn)對投影機(jī)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，仍然值得進(jìn)一步研究。在此闡述Windows服務(wù)的
基本特性，分析服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀與串口數(shù)據(jù)幀通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，論述基于Windows服務(wù)的軟件設(shè)計流程。進(jìn)而提出在
無網(wǎng)絡(luò)中控的情況下，對投影機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的“零成本”解決方案，并介紹投影機(jī)遠(yuǎn)程冷啟動開機(jī)和延時關(guān)機(jī)的方法?；?br />于Windows服務(wù)的數(shù)據(jù)通信有著在特殊應(yīng)用中的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：Windows服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)；串口；遠(yuǎn)程控制；投影機(jī)

0 引 言
在小型、零星或分散的多媒體教室里，如果吊裝投影機(jī)后，再配置一套多媒體教室設(shè)備網(wǎng)絡(luò)集成中央控制系統(tǒng)(簡稱網(wǎng)絡(luò)中控)顯得有些多余。因為網(wǎng)絡(luò)中控的主要控制對象是投影機(jī)，是圍繞投影機(jī)服務(wù)而實(shí)現(xiàn)多媒體教室設(shè)備的集成控制。不過投影機(jī)已經(jīng)具備了信號源的切換功能，與其連接的計算機(jī)又有網(wǎng)絡(luò)和串口資源，而且網(wǎng)絡(luò)中控還必須占用一個目前網(wǎng)絡(luò)資源緊張的IP地址。
為了充分利用投影機(jī)和計算機(jī)自有的硬件軟件資源，這里使用Microsoft Visual Studio 2005集成開發(fā)工具和．NET 2．O框架，采用C＃編程語言，提出一種既能在運(yùn)行時不需用戶交戶的窗口界面、不與其它應(yīng)用進(jìn)程發(fā)生沖突，又能實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的遠(yuǎn)程冷啟動開機(jī)和延時關(guān)機(jī)，基于網(wǎng)絡(luò)、Windows服務(wù)和串口的投影機(jī)遠(yuǎn)程控制“零成本”解決方案。

l 關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
1．1 計算機(jī)Windows服務(wù)技術(shù)特征
一個計算機(jī) Windows服務(wù)程序是沒有Win-dows窗口界面的后臺運(yùn)行程序，是在Windows操作系統(tǒng)下不要求用戶交互而能在后臺運(yùn)行特定功能的可執(zhí)行應(yīng)用程序。對于自動啟動的Windows服務(wù)程序，在Windows啟動或是重啟之后，用戶登錄之前就開始執(zhí)行，隨Windows系統(tǒng)關(guān)閉而最后停止。 Windows服務(wù)程序的應(yīng)用范圍很廣，典型的Windows服務(wù)程序包含硬件控制、應(yīng)用程序監(jiān)視、系統(tǒng)級應(yīng)用、診斷、報告、Web和文件系統(tǒng)服務(wù)等功能。
Windows服務(wù)應(yīng)用程序的啟動由Windows服務(wù)控制管理器(Service Control Manager，SCM)完成，而SCM通過維護(hù)數(shù)據(jù)庫對已經(jīng)安裝到系統(tǒng)的所有服務(wù)和驅(qū)動程序進(jìn)行統(tǒng)一而安全的控制和管理，是一個遠(yuǎn)程進(jìn)程調(diào)用服務(wù)器，在 Windows操作系統(tǒng)導(dǎo)人時自動啟動。Windows服務(wù)分為服務(wù)應(yīng)用程序啟動、服務(wù)程序監(jiān)控及運(yùn)行和服務(wù)程序安裝三個部分。這三部分通過安裝程序組合為一個完整的．exe文件。
實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的遠(yuǎn)程控制，開發(fā)用戶主要精力放在網(wǎng)絡(luò)與串口通信協(xié)議及程序設(shè)計上。與投影機(jī)連接的計算機(jī)設(shè)置為服務(wù)器端，由服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)與串口通信程序轉(zhuǎn)發(fā)客戶端發(fā)送的控制信號實(shí)現(xiàn)對投影機(jī)控制，或作為返回投影機(jī)的應(yīng)答信號。顯然，計算機(jī)只是數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)發(fā)的硬件軟件中介，網(wǎng)絡(luò)與串口通信軟件只能在計算機(jī)的 Windows操作系統(tǒng)后臺進(jìn)行，即Windows服務(wù)承擔(dān)此特殊任務(wù)。這是實(shí)現(xiàn)硬件控制和應(yīng)用程序監(jiān)視，并以軟件設(shè)計為主的解決方案。．NET框架簡化了Win-dows服務(wù)程序的創(chuàng)建和控制過程，其中啟動函數(shù)On-Start()和關(guān)閉函數(shù)OnClose()都是Windows服務(wù)開發(fā)重點(diǎn)。
1．2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀與串口幀的通信協(xié)議設(shè)計
為了在計算機(jī)啟動后立即監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，及時轉(zhuǎn)發(fā)客戶端發(fā)來的控制信號到投影機(jī)，使投影機(jī)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動作，則計算機(jī)首先必須實(shí)現(xiàn)基于Windows服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)和串口的轉(zhuǎn)換協(xié)議，定義圖1所示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀和串口數(shù)據(jù)幀格式。服務(wù)器和客戶端都以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀來通信，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀包含IP頭、TCP頭和若干串口數(shù)據(jù)幀。由于服務(wù)器端的計算機(jī)可能要使用多個串口控制嵌入式設(shè)備，同時因不同廠家生產(chǎn)投影機(jī)的串口波特率、效驗位、數(shù)據(jù)位、停止位等都不一致。無法確定所有投影機(jī)的串口設(shè)置，串口幀除了串口數(shù)據(jù)(N位)外，還需要在串口數(shù)據(jù)前加串口號(1位)、串口設(shè)置(1位)。為了編程方便，設(shè)定統(tǒng)一串口幀長度，對于不夠長度的，以填充位(為O)來補(bǔ)齊。在允許網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀最大長度的情況下，可以一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀包含若干個串口數(shù)據(jù)幀，各個串口數(shù)據(jù)幀以串口幀頭和串口幀尾區(qū)分開。

1．3 網(wǎng)絡(luò)與串口通信軟件設(shè)計
由上面論述可知，與投影機(jī)連接的計算機(jī)設(shè)置為服務(wù)器端。其軟件設(shè)計采用客戶機(jī)／服務(wù)器(C／S)模型，與遠(yuǎn)程客戶端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，都要建立通信網(wǎng)絡(luò)套接字 Socket．對象，以后服務(wù)器端和客戶端通過這個套接字進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。．NET 2．O提供了SerialPort串口組件，以完成與投影機(jī)或其他嵌入式設(shè)備的串口數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)發(fā)。
在服務(wù)器端，基于計算機(jī)Windows服務(wù)的關(guān)鍵程序是網(wǎng)絡(luò)與串口通信程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)與串口通信主程序流程圖如圖2所示。服務(wù)控制管理器SCM在Win- dows系統(tǒng)啟動后就調(diào)用網(wǎng)絡(luò)與串口通信程序的On-Start()函數(shù)。在OnStart()函數(shù)里建立新的線程，并建立新的Socket對象，使用 bind()函數(shù)綁定本地計算機(jī)的IP地址和協(xié)議端口，通過。listen()函數(shù)監(jiān)聽該協(xié)議端口。為了提高計算機(jī)的運(yùn)行效率，采用非阻塞異步 Socket編程。