Thạc Sĩ Xây dựng hệ thống điều khiển máy tính từ xa sử dụng công nghệ bluetooth

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, công nghệ thông tin đang phát triển mạnh mẽ và trở thành một
ngành công nghiệp mũi nhọn ở nhiều quốc gia. Máy tính ngày càng trở nên phổ
biến, xuất hiện rất nhiều trong các gia đình và trở thành một công cụ không thể
thiếu của nhiều người. Máy tính phục vụ rất nhiều nhu cầu khác nhau của con
người, từ nhu cầu làm việc, học tập đến các nhu cầu giải trí như chơi game, xem
phim, nghe nhạc, v.v
Với sự có mặt rộng rãi của máy tính trong đời sống, con người có nhu cầu
điều khiển máy tính từ xa giống như điều khiển các thiết bị gia dụng khác (tivi, đầu
máy, máy nghe nhạc, v.v ). Công cụ điều khiển máy tính từ xa là một trợ giúp đắc
lực cho con người, giúp ta có thể biến máy tính của mình thành một trung tâm giải
trí, đồng thời là một công cụ hỗ trợ tích cực cho những buổi thuyết trình có sử dụng
PowerPoint và các thao tác điều khiển máy tính từ xa khác.
Có nhiều giải pháp để thực hiện vấn đề trên: Microsoft phát triển Windows
XP thành hệ điều hành multimedia với một bộ điều khiển từ xa tích hợp, hoặc dạo
gần đây là phong trào gắn thêm “mắt” hồng ngoại vào máy tính kết hợp với chương
trình download tại http://www.girder.nl để có thể điều khiển máy tính thông qua bộ
điều khiển từ xa của tivi.
Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của máy tính cá nhân, các công nghệ không
dây và thiết bị di động cũng không ngừng tự nâng cao khả năng của mình. Từ đó
xuất hiện thêm các giải pháp khác, trong đó sử dụng các công nghệ không dây trên
các thiết bị di động để điều khiển máy tính là giải pháp được nhiều người quan tâm.
Hiện nay đã có nhiều giải pháp điều khiển máy tính từ xa chạy trên các thiết bị di
động như Pocket PC, Palm Tungsten, Smartphone với sự hỗ trợ của nhiều công
nghệ không dây khác nhau và cả internet. Các công nghệ không dây có thể kể đến là
IrDA (hồng ngoại), Bluetooth, Wi-Fi, còn các thiết bị di động thì chạy trên các hệ
điều hành phổ biến như Symbian, WinCE, Palm OS. Mỗi công nghệ, mỗi hệ điều
hành đều có những ưu, khuyết điểm riêng của nó, trong đó nổi bật lên là cặp bài
KHOA CNTT – ĐH KHTN
trùng Bluetooth – Symbian. Symbian gần như chiếm lĩnh thị trường hệ điều hành
trên điện thoại di động thông minh và hầu hết các điện thoại chạy hệ điều hành
Symbian đều tích hợp sẵn Bluetooth.
Xuất phát từ các lý do trên, chúng em đã thực hiện đề tài “XÂY DỰNG
MỘT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH TỪ XA SỬ DỤNG CÔNG
NGHỆ BLUETOOTH”. Trong đề tài này, chúng em xây dựng một chương trình
điều khiển máy tính từ xa trên các điện thoại Series 60 của hãng Nokia vốn hỗ trợ
cả Bluetooth lẫn Symbian.
Mục tiêu của đề tài là xây dựng một hệ thống điều khiển máy tính từ xa
thông qua các điện thoại Series 60 của hãng Nokia giúp người dùng có thể điều
khiển một số chương trình trên máy tính phục vụ mục đích giải trí, công việc, v.v
Các nội dung chính của đề tài bao gồm:
ã Tìm hiểu công nghệ Bluetooth
ã Tìm hiểu hệ điều hành Symbian
ã Tìm hiểu một số vấn đề về lập trình trên hệ điều hành Symbian
ã Tìm hiểu lập trình giao tiếp với Bluetooth trên Symbian
ã Xây dựng một ứng dụng chạy trên các điện thoại Series 60 của hãng
Nokia để điều khiển một số chương trình trên máy tính như: Chuột,
Powerpoint, Winamp, Windows Media Player; thực hiện các thao tác hệ
thống như shutdown, restart, logout, standby, hibernate, hẹn giờ tắt máy.
Nội dung của luận văn được chia làm 3 phần và 10 chương:
PHẦN I: BLUETOOTH
Chương 1. Tổng quan về công nghệ Bluetooth: Giới thiệu tổng quan về
công nghệ Bluetooth như khái niệm và lịch sử phát triển của Bluetooth.
Chương 2. Các tầng giao thức của Bluetooth: Mô tả chi tiết các tầng giao
thức, đặc điểm kĩ thuật và cách thức hoạt động của Bluetooth.
KHOA CNTT – ĐH KHTN
Chương 3. Ưu điểm và khuyết điểm của Bluetooth: Phân tích các ưu và
khuyết điểm của Bluetooth, so sánh Bluetooth với một số công nghệ không dây phổ
biến khác.
Chương 4. Tầm ứng dụng và tương lai của Bluetooth: Trình bày về khả
năng ứng dụng của Bluetooth trong thực tế và tương lai của công nghệ này.
PHẦN II: SYMBIAN
Chương 5. Tổng quan về hệ điều hành Symbian và Series 60: Giới thiệu
tổng quan về hệ điều hành Symbian cũng như kiến trúc hệ thống của nó. Giới thiệu
Series 60, một platform trên các điện thoại di động thông minh của hãng Nokia
dùng Symbian, môi trường của ứng dụng PC Remote Control
Chương 6. Một số vấn đề khi xây dựng ứng dụng trên Symbian: Trình
bày các điểm khác biệt, các vấn đề quan trọng cần lưu ý khi lập trình trên môi
trường Symbian.
Chương 7. Lập trình giao tiếp Bluetooth trên Symbian: Trình bày vấn đề
liên quan trực tiếp đến ứng dụng PC Remote Control: Lập trình giao tiếp với
Bluetooth trên Symbian.
PHẦN III: ỨNG DỤNG MINH HỌA
Chương 8. Phân tích và thiết kế ứng dụng điều khiển máy tính từ xa:
Phân tích, thiết kế các chức năng của chương trình, thiết kế lớp, thiết kế màn hình,
thiết kế lưu đồ hoạt động và trình bày một số vấn đề quan trọng khác liên quan đến
việc xây dựng ứng dụng.
Chương 9. Cài đặt và thử nghiệm: Giới thiệu môi trường phát triển và cài
đặt ứng dụng, thử nghiệm ứng dụng vào thực tế.
Chương 10. Tổng kết: Trình bày những kết quả đạt được, hạn chế, những
vấn đề tồn tại, hướng phát triển trong tương lai.
KHOA CNTT – ĐH KHTN
MỤC LỤC
Danh sách hình 12
Danh sách bảng .16
PHẦN I. BLUETOOTH .18
Chương 1 : Tổng quan về công nghệ Bluetooth .19
1.1 Bluetooth là gì? .19
1.2 Tại sao có tên Bluetooth? 19
1.3 Lịch sử phát triển của Bluetooth .19
Chương 2 : Các tầng giao thức của Bluetooth 21
2.1 Bluetooth Radio 22
2.2 Baseband .23
2.2.1 Network topology .23
2.2.2 Liên kết SCO và ACL 25
2.2.3 Địa chỉ thiết bị 25
2.2.4 Định dạng gói tin 26
2.2.5 Quản lý trạng thái .26
2.2.6 Thiết lập kết nối .27
2.2.7 Các chế độ kết nối: .28
2.2.8 Những chức năng khác của Baseband .28
2.3 Link Manager Protocol .29
2.4 Host Controller Interface 29
2.4.1 Những thành phần chức năng của HCI 29
2.4.2 Các lệnh HCI 31
2.4.3 Các sự kiện, mã lỗi, luồng dữ liệu HCI 31
2.4.4 Host Controller Transport Layer 32
2.5 Logical link control and adaption protocol (L2CAP) .32
2.5.1 Những yêu cầu chức năng của L2CAP 33
2.5.2 Những đặc điểm khác của L2CAP .33
KHOA CNTT – ĐH KHTN
2.6 RFCOMM Protocol .34
2.7 Service Discovery Protocol .34
2.7.1 Thiết lập giao thức SDP .35
2.7.2 Các dịch vụ SDP 36
2.7.3 Tìm kiếm dịch vụ .36
2.7.4 Data element .37
Chương 3 : Ưu điểm và khuyết điểm của Bluetooth 38
3.1 Ưu điểm .38
3.2 Khuyết điểm 38
3.3 So sánh Bluetooth với một số công nghệ không dây khác .39
3.3.1 Bluetooth và WiFi 39
3.3.2 Bluetooth và Hồng ngoại .42
Chương 4 : Tầm ứng dụng và tương lai của Bluetooth .45
4.1 Tầm ứng dụng .45
4.1.1 Thiết bị thông minh 45
4.1.2 Thiết bị truyền thanh: .46
4.1.3 Thiết bị truyền dữ liệu 47
4.1.4 Các ứng dụng nhúng 49
4.1.5 Một số ứng dụng khác 50
4.2 Tương lai của Bluetooth 51
4.2.1 Bluetooth sẽ thay thế cái gì? 51
4.2.2 Chính phủ bảo trợ Bluetooth ? .52
4.2.3 Bluetooth là một công nghệ mở hay độc quyền .52
4.2.4 Ai sẽ hưởng lợi từ Bluetooth ? .53
4.2.5 Tương lai của Bluetooth .54
PHẦN II. SYMBIAN 56
Chương 5 : Tổng quan về hệ điều hành Symbian và Series 60 .57
5.1 Khái niệm về Symbian 57
5.2 Lịch sử phát triển của Symbian .57
KHOA CNTT – ĐH KHTN
5.3 Kiến trúc của hệ điều hành Symbian 59
5.3.1 Symbian OS kernel 60
5.3.2 Middleware 60
5.3.3 Application Engine .60
5.3.4 User Interface framework .61
5.3.5 Synchronization technology .61
5.3.6 Java vitual machine implementation 61
5.4 Giới thiệu Series 60 .61
Chương 6 : Một số vấn đề khi xây dựng ứng dụng trên Symbian 65
6.1 C++ trên Symbian .65
6.1.1 Các kiểu dữ liệu .65
6.1.2 Các qui ước đặt tên .67
6.2 Quản lý bộ nhớ 71
6.2.1 Các vấn đề về bộ nhớ cần biết khi lập trình trên các thiết bị di động 72
6.2.2 Cách quản lý, hạn chế lỗi “out of memory” .73
6.2.3 Bài học cần nhớ 80
Chương 7 : Lập trình giao tiếp Bluetooth trên Symbian .82
7.1 Tổng quan về Bluetooth API 82
7.1.1 Phân nhóm các hàm Bluetooth API .84
7.1.2 Quan hệ giữa các nhóm Bluetooth API .84
7.2 Bluetooth socket 85
7.2.1 Mở và cấu hình Bluetooth socket .86
7.2.2 Xây dựng Bluetooth server socket .89
7.2.3 Xây dựng Bluetooth client socket 93
7.2.4 Trao đổi dữ liệu thông qua Bluetooth socket .95
7.3 Một số định nghĩa thông dụng liên quan đến Service Discovery Protocol
(SDP) .97
7.4 Bluetooth Service Discovery Database .98
7.5 Bluetooth Service Discovery Agent 105
KHOA CNTT – ĐH KHTN
7.6 Bluetooth Security Manager .108
7.7 Bluetooth Device Selection UI .111
7.8 Cấu hình phần cứng Bluetooth cho máy ảo: .115
7.8.1 Sự khác nhau giữa Bluetooth của máy ảo và thiết bị thật 116
7.8.2 Cài đặt và cấu hình thiết bị Bluetooth 117
PHẦN III. ỨNG DỤNG MINH HỌA .119
Chương 8 : Phân tích và thiết kế ứng dụng điều khiển máy tính từ xa .120
8.1 Khảo sát hiện trạng 120
8.2 Phân tích và xác định yêu cầu .121
8.3 Xây dựng mô hình Use-case .122
8.3.1 Xác định Actor và Use case .122
8.3.2 Mô hình Use-case .125
8.4 Đặc tả Use case .129
8.4.1 Connect 129
8.4.2 Turn off 130
8.4.3 Control Mouse 130
8.4.4 Control Media Player .133
8.4.5 Control Power point .140
8.4.6 Sleep, Wakeup 142
8.4.7 Shortcut Key .143
8.5 Thiết kế lớp .145
8.5.1 Thiết kế lớp trên client .145
8.5.2 Thiết kế lớp trên server 147
8.6 Xây dựng client, server và thiết kế truyền, nhận dữ liệu 148
8.6.1 Server side 150
8.6.2 Client side .151
8.6.3 Gởi và nhận dữ liệu 154
8.7 Lưu đồ hoạt động 155
8.7.1 Connect 155
KHOA CNTT – ĐH KHTN
8.7.2 Turn off 156
8.7.3 Control Mouse 157
8.7.4 Control Media Player .163
8.7.5 Control Powerpoint 179
8.7.6 Sleep, Wakeup 183
8.7.7 Shortcutkey 183
8.8 Thiết kế màn hình 185
8.8.1 Thiết kế màn hình trên client .185
8.8.2 Thiết kế màn hình trên server 196
Chương 9 : Cài đặt và thử nghiệm .200
9.1 Cài đặt .200
9.2 Thử nghiệm .200
Chương 10 : Tổng kết 203
10.1 Kết luận .203
10.1.1 Kết quả đạt được 203
10.1.2 Hạn chế .203
10.2 Hướng phát triển .204
Phụ lục A: Hướng dẫn sử dụng chương trình 205
Phụ lục B: Hướng dẫn sử dụng emulator cho Series 60 214
Tài liệu tham khảo 221