解析多媒體教室無線網(wǎng)絡中中央控制系統(tǒng)的設計

趙凡

摘要：在教育現(xiàn)代化建設中，進一步加強了對基于多媒體教學的教育技術發(fā)展的重視，在各大高校都構建了大量多媒體教室，直接為多媒體遠程控制技術的成熟化發(fā)展奠定了堅實的基礎。基于多媒體教室無線網(wǎng)絡的中央控制系統(tǒng)根本不需其設備與集中控制系統(tǒng)的長距離控制布線，也不需要進行網(wǎng)絡布線，而且其處理器的能耗相對較低，用電成本幾乎可以忽略。據(jù)此，本文對多媒體教室無線網(wǎng)絡中的中央控制系統(tǒng)設計進行了深入探究。

關鍵詞：多媒體教室；無線網(wǎng)絡；中央控制系統(tǒng)；設計

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）05-0056-02

1 多媒體教室無線網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)總結構

多媒體教室的遠程控制系統(tǒng)總結構理念主要是基于無線網(wǎng)遠程控制多媒體設備。以遠程控制計算機作為主控端，而多媒體教室作為被控端，其以無線網(wǎng)為載體，實現(xiàn)與中央控制器無線網(wǎng)模塊的有效銜接，而主控端則可以就課程時間安排，對多媒體教室設備開關機狀態(tài)進行充分控制。構建健全的多媒體教室使用規(guī)范，以充分緩解上下課開關機等各種不良現(xiàn)象，確保設備具有較長使用壽命，并大大降低多媒體設備維護率。多媒體教室無線網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)主要包含控制軟件、控制端計算機、校園無線網(wǎng)、開發(fā)板等四部分，其中開發(fā)板氛圍無線網(wǎng)絡接入模塊與設備控制模塊兩大模塊。

2 中央控制系統(tǒng)硬件設計

通過外部晶體震蕩電路，提高設備內(nèi)部時鐘的準確性，而一旦系統(tǒng)停電，及時利用備份電池。在系統(tǒng)停電時，利用備用電源，時鐘依舊可以正常運行，這樣便能夠保證時間信息的準確性和完善性。復位電路可以保障系統(tǒng)加電時，在內(nèi)核電壓難以滿足相關要求的基礎上，ARM芯片可以長期保持在復位狀態(tài)下，并促使電核電壓與外圍接口電壓與電平要求相符。

另外，可以利用芯片，其數(shù)據(jù)的傳輸總線頻率幾乎可以達到266MHz，而存儲空間則能夠達到128Mb。這一設計方式既能夠強化系統(tǒng)硬件整體性能，使得操作系統(tǒng)的速度得到提升，還可以提高系統(tǒng)運行的綜合能力和數(shù)據(jù)傳輸速度、效率。最關鍵的是能夠促使硬件結構更加簡化，所以，不需要重新安裝電路擴大內(nèi)存。

通過Marvell USI模組的WIFI電路設計也是很好的選擇。芯片具備電壓轉換器，電壓可以始終保持在DC3.3V-1.8V之間，在發(fā)揮DC3.3V作用進行供電的時候，可以為模塊提供充足電能。而基于GSPI一級SDIO接口加以利用的時候，必須充分合理發(fā)揮IFSEL-1與IFSEL-2管腳的作用，一旦兩個管腳都可以通過100k下拉電阻加以連接，便可以形成GPSI模式。在此模式下，主要包含WIFI基帶與射頻，在安裝電路時，只需要安裝N型匹配電路即可。

在設計電源和投影機控制模塊的時候，應充分發(fā)揮弱電技術理論的影響作用，進行模塊劃分，劃分為兩大部分，即弱電與強電，兩者都是通過繼電器加以銜接控制的。在進行電動屏幕控制模塊設計時，實際上就是升降或者停止電動屏幕，依賴于弱電技術。主要采取的工作方式是電動屏幕控制模塊接收上位機界面上電動屏幕升降或者停止信號后，然后及時采取有效的應對處理措施，再向外傳輸，這樣便可以促使繼電器獲得有效電源，以此促使屏幕基于電機作用進行升降或者停止。USB接口電路具備四個USB Host1.1接口，其中一個接口的作用是與多媒體教室音箱之間有機連接。

3 中央控制系統(tǒng)軟件平臺設計

3.1 構建嵌入式Linux交叉編譯環(huán)境

其中宿主機就是計算機，而開發(fā)板是目標板。由于計算機和開發(fā)板處理器之間存在差異，宿主機會選擇英特爾處理器加以利用，開發(fā)板則利用嵌入式處理器。處理器不同，根本無法兼容，所以，必須具有特定交叉編譯，保證其能夠兼容。在PC機上應用軟件以交叉編譯器為載體，編譯二進制代碼，然后放進目標機中進行抄寫。

3.2 移植Boot loader

在嵌入式系統(tǒng)中，U boot的任務是進行內(nèi)核程序引導，也就是所謂的Boot loader，正常運行是以Linux操作系統(tǒng)為載體加以啟動的部分程序。而最開始初始化DDR RAM、N and flash與串口等驅動，同時建立充足的內(nèi)存空間，映射列表則應為內(nèi)核引導提前做好準備工作。Boot loader程序啟動地址一般會安排在0x0000000地址，以此作為啟動地址，即操作系統(tǒng)的入口點。而CPU的任務就是把0地址程序轉移到RAM的指定位置去，然后正常運行。

這樣一來，開發(fā)板Boot loader程序開始進行引導。系統(tǒng)充電運行之后，Boot loader進行了設備初始化，以此小程序，構建硬件映射圖，初始化設備，系統(tǒng)硬件與軟件環(huán)境處于最佳狀態(tài)，以此為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核提供最好的環(huán)境條件。

3.3 移植Linux內(nèi)核

具體流程為選擇、修改、配置、編譯、安裝內(nèi)核。就Linux發(fā)展而言，內(nèi)核版本已經(jīng)實現(xiàn)了多元化目標。而內(nèi)核版本各不相同，結構體系也大不相同，并且不同版本內(nèi)核都相應具備與版本明確相符開發(fā)工具、開發(fā)包等，這些復雜的關系會直接增加相關工作人員的任務量，然而也可以找到來源于許多地方的成功匹配，以推動穩(wěn)定發(fā)展。科學合理選擇與需求相符的版本，能夠降低工作移植難度。

3.4 制作根文件系統(tǒng)

基于官網(wǎng)進行Busy Box下載，以便于構建文件系統(tǒng)，通過其源代碼進一步編譯和配置。并制作相應的bus6410.con fig配置文件，不需要考慮開發(fā)板型號，便可以基于配置文件編譯Busy Box。

3.5 移植WIFI驅動程序

在內(nèi)核驅動程序中適當增加WIFI，并加以科學合理設置，以此保證WIFI能夠在Linux開發(fā)板中實現(xiàn)正常有序利用。先配置內(nèi)核根目錄，并配置圖形化界面，實現(xiàn)交叉編譯設置，再進行WIFI驅動信息加載。

3.6 設計應用程序

開發(fā)應用程序，應該選擇QT加以進行，其中QT包括跨平臺圖形界面和用戶應用程序框架，以及以C++為基礎的底層封裝，其既能夠支持GUI程序開發(fā)，又能夠支持其他類型開發(fā)程序。

4多媒體教室無線網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)功能

4.1終端設備一卡通操作功能

在操作方面，實現(xiàn)插卡即用，拔卡即走。各多媒體教室的中控臺配置相應的讀卡器，教師利用多媒體教學卡插入讀卡器，基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫身份的對比識別，啟動講臺電控門鎖，多媒體教室設備可以隨時自動啟動，及時進入教學進行狀態(tài)。切換設備的操作相對簡單，聲音與圖像可以一鍵快速到位。在結束課程并拔卡后，系統(tǒng)會及時自動關閉，所有設備則會恢復到維護狀態(tài)。多媒體教室端設備啟動使用不會受到校園無線網(wǎng)絡的影響，可以脫離網(wǎng)絡正常運行和使用。管理人員通過通用卡，能夠開啟管理部門權限內(nèi)的任何多媒體教室。

4.2 與主控端語音對講呼叫功能

中央控制系統(tǒng)基于語音壓縮傳輸技術，實現(xiàn)和網(wǎng)絡IP的雙向對講，以支持許多多媒體教室同時進行呼叫等待。控制中心管理人員可以劃分小組，并接收不同多媒體教室的呼叫請求，和遠端授課教師進行直接對話。如果多媒體教室內(nèi)部安裝了監(jiān)控攝像，在通話的時候，可以自動切換成教師呼叫請求的畫面，并全過程跟蹤畫面，以利于教師與管理人員之間能夠直觀交流，采取措施有效處理問題。

4.3 主控端遠程控制功能

首先，進行跨網(wǎng)段遠程檢測與診斷。根據(jù)遠程檢測教師端多媒體設備的詳細使用狀況，對網(wǎng)絡的狀況進行檢測，可以通過監(jiān)聽功能實時了解遠程教室的音量，所有設備狀態(tài)基于網(wǎng)絡上傳到總控軟件界面上去，以使得教師內(nèi)詳細情況可以得到全方位展示，并實時掌握教室中控的相關網(wǎng)絡參數(shù)等。如果需要進行適當調(diào)整，可以遠程配置網(wǎng)絡。其次，教室端計算機系統(tǒng)遠程維護。網(wǎng)絡中心管理計算機能夠對所有多媒體教室計算機系統(tǒng)進行全程監(jiān)控。在客戶端利用計算機出現(xiàn)問題的時候，網(wǎng)絡中心管理計算機能夠進行遠程登錄，并對教室端的計算機界面進行遠程操作，即安裝軟件插件、復原系統(tǒng)、批處理等，以此解決相關計算機問題。再次，遠程控制多媒體教室的設備使用。基于網(wǎng)絡遠程監(jiān)控教室的中央控制系統(tǒng)，對投影機、計算機、音響設備、講臺電控鎖等設備進行開關控制，并加以及時反饋。還可以充分發(fā)揮遠程批處理控制功能，管理系統(tǒng)能夠統(tǒng)一控制所選教室和學校的全部教室，以此提高管理效率和水平。

4.4 安防報警功能

中央控制系統(tǒng)所提供的安防探測接口，與安防傳感設備相連接，能夠實現(xiàn)門磁開關、雙鑒探測器、投影機斷線保護等相關安全防護措施，實現(xiàn)與硬盤錄像機的有機結合，以此保護多媒體教室重要設備的安全。

5 結語

綜上所述，雖然多媒體教室無線網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)相關技術與發(fā)展并不成熟，但是其應用在很大程度上提高了管理效率和水平，并實現(xiàn)了教學質量的優(yōu)化與提升。其不僅可以促使相關管理人員的工作量得以環(huán)節(jié)，從繁雜的技術支持工作中得以解脫，還可以顯著提高多媒體教學效率。在提高多媒體教室管理自動化與智能化的基礎上，進一步促進高校數(shù)字化校園的建設與發(fā)展。

參考文獻：

[1] 李海濤.多媒體教室網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].焦作大學學報，2011，25（3）：89-90.

[2] 王碩.多媒體教室無線網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)結構設計[J].求知導刊，2015（19）：28-28.

[3] 劉和連.多媒體教室網(wǎng)絡智能化中央控制系統(tǒng)的設計與建設[J].中國醫(yī)學教育技術，2015（2）：157-161.

[4] 杜娟.多媒體教學網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].山東大學，2012.

【通聯(lián)編輯：光文玲】