多媒体教学控制系统 -网络通讯平台的设计

摘 要
随着计算机及网络技术的日益发展，教学条件得到了很大的改善，但同时也带来了新的问题，如在教学过程中，教师不能随时监督学生。通过“教学控制系统”这个软件，我们可以通过网络来进行教学，引导学生的思路，让他们参与课堂活动。通过这个软件系统，教师可以将理论和实践教学结合起来。
“多媒体教学控制系统”代表着一种崭新的教学方式。它利用一套软件，在现有的电脑网络设备上，实现教师机对学生机的广播、监控、语音教学等操作，辅助学生完成电脑软件的学习和使用。此系统融合了数字化、网络化的先进思想，突破传统教室对时空的限制，既实现传统课堂教学中老师与学生、学生与学生间的交流，又符合电脑教学轻松、互动的自身特点，是一次教学方式的飞跃。

关键字：多媒体 网络技术 教学系统
 
 
Abstract
Along with the development of computer science and network technology, the educational environment and the device have been getting a great improvement. Meanwhile, more and more problems come into being. For example, during the course, teacher must think about how to organize the interactive between teacher and student in teaching? Teachers are often not able to know what problems the students are disturbing. By means of this software (or tool), called Multi-Media Education Control System (abbrev. MECS), we might organize a lesson in computer network, and properly control the thinking of students and allow student to take part in the procedure of teaching. After the aid of this software, teacher might organize the theoretic and practice teaching as a whole.
“The multi-media teaching control system" represents a kind of brand-new teaching method. By making use of this software, which basing on the existing computer network and equipments, teacher can supervise and control the student’s computer, broadcast multi-media information, and help students to master some software. This system shows us an advanced thought of digit and network technology, break down the limit of time and area. It not only carries out the traditional classroom teaching between teacher and students, but also matches the characteristics of computer teaching, which is said relaxed and interactive. It is a great progress, and break through the traditional teaching method.
 Keywords:   Multi-Media  Network technology  Education System

前言
1.1提出问题
随着计算机技术的发展和视听技术在计算机领域的应用,形成了新兴的多媒体教学应用技术,多媒体技术在教学中的应用,是将文字、声音、图像、图形等多种表达知识的媒体结合在一起,通过计算机进行处理和控制,实现一系列交互性的操作。由于多媒体具有信息载体多样性、交互性、集成性的特点,它使得多媒体教学拥有了生动的画面、动听的音响和强大的教学功能。
纵观现有的多媒体教学软件，均缺少控制。教师在利用网络一端授课，而学生却可以使用计算机做与课程无关的活动。这给多媒体教学带来了严重的不足，为控制这种现象，我们利用毕业设计的机会，开发多媒体教学控制系统来弥补这方面的不足。
多媒体教学控制系统的开发将解决教师在授课过程中互动性不强的缺点，并将提高学生学习的积极性，使他们可以在课堂上与老师进行通话，增加彼此的交流，提高教学的效率。
1.2相关概念定义
1.2.1完成端口(CompletionPort)-[5]
一句话概括完成端口：我们不停地发出异步的WSASend/WSARecv IO操作，具体的IO处理过程由WINDOWS系统完成，WINDOWS系统完成实际的IO处理后，把结果送到完成端口上（如果有多个IO都完成了，那么就在完成端口那里排成一个队列）。我们在另外一个线程里从完成端口不断地取出IO操作结果，然后根据需要再进行WSASend/WSARecv IO操作。
1.2.2组播(MultiCast)-[6]
组播（也称多址广播或IP多播）技术，是一种允许一台或多台主机（多播源）发送单一数据包到多台主机的TCP/IP网络技术。组播作为一点对多点的通信，是节省网络带宽的有效方法之一。在网络音频/视频广播的应用中，当需要将一个节点的信号传送到多个节点时，无论是采用重复点对点通信方式，还是采用广播方式，都会严重浪费网络带宽，只有多播才是最好的选择。组播能使一个或多个组播的源头只把数据包发送给特定的组播，而只有加入该组播的主机才能接收到数据包。
1.2.3位图（Bitmap）-[7]
位图也叫像素图，它由像素或点的网格组成，与矢量图形相比，位图的图像更容易模拟照片的真实效果。一幅位图图像包括的像素可以达到百万个，因此，位图的大小和质量取决于图像中像素点的多少，通常说来，每平方英寸的面积上所含像素点越多，颜色之间的混合也越平滑，图像效果越好，同时文件也越大。
1.2.4套接字(Socket)
套接字有三种类型:流式套接字,数据报套接字及原始套接字。流式套接字定义了一种可靠的面向连接的服务，实现了无差错无重复的顺序数据传输。数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输,是无序的，并且不保证可靠，无差错。原始套接字允许对低层协议如IP或ICMP直接访问，主要用于新的网络协议实现的测试等。无连接服务器一般都是面向事务处理的，一个请求一个应答就完成了客户程序与服务程序之间的相互作用。
1.2.5控制命令(Control Instruction)
控制命令是本系统中客户机，服务器，控制台交流之间依赖的方式，所有的动作请求和请求相应都通过控制命令来完成。这些控制命令涵盖了本系统所有的请求动作，也体现了在教学活动中的一般活动。这些控制命令是开发者自己根据用户需求和系统需要定义的，包括用户命令和系统命令两类。例如提问请求就是用户命令，连接请求或加入多播的请求就属于系统命令。其他详细的命令参考详细设计内容。
1.2.6数据包(Data Package)
数据包是系统中数据和命令传送的结构体，和控制命令一样也是用户自己定义的表达方式。所有的控制命令和数据都通过一定的方式组织成数据包，然后用特定的方式存储和发送。对数据包的操作有数据包的组织和分析。数据包的内容包括，数据包的包头（定义了数据包的类型），数据包的大小，数据包的来源（用发送者的ID表示），以及发送的数据。数据包的分类有消息包和数据包两者，消息包的内容是控制命令，数据包的内容是数据。
 
 
需求分析
2.1引言
多媒体教学控制系统是对通信和计算机结合的一种应用，通过对本系统各个模块进行抽象和逐步求精，从而得出了系统的主要设计要求，并逐步明确需求分析阶段的主要任务。
需求分析的编写目的是：便于用户、分析人员和软件设计人员之间进行理解和交流，有利于目标软件系统的最后确认及系统进化过程的控制。用户通过需求说明书在分析阶段即可初步判断目标软件能否满足自己的要求，设计人员通过需求说明书确立软件设计的基本出发点。
2.2系统功能概述
多媒体教学控制系统必须完成的功能包括：
1. 学生连接服务器，得到连接标志后，获取登录信息并打包发送给服务器，在控制台处进行注册。
2. 服务器控制台指定一台客户端作为教师机，并设置为多播的源头。
3. 在控制台发出开始上课的命令给教师机，老师机就开始获取多媒体信息，并进行打包发送到多播网络。
4. 教师在授课时可以向学生进行提问。
5. 学生在上课时，可以举手提出问题，首先发出举手的命令，服务器同意时，发出解锁命令，学生得到解锁命令后，在弹出的文本框中输入问题，并将其发送至组播分组。
6. 教师可以将学生提出的问题进行解答并打包发送至多播网络。
7. 在学生提出问题时，服务器可以指定该学生的机器为多播的源头。
2.3系统的体系结构
我们选择了Client/Server体系结构，作为此次开发的体系结构。Client/Server体系结构的优点是：系统功能强大、交互能力强、系统运行效率高，并且开发工具和开发手段可选择性强。缺点是：所开发出来的系统相对比较封闭，主要适合于数据管理方式；系统结构复杂，开发周期长；安装和维护比较麻烦。
 










目录
摘 要 Ⅰ
Abstract II
第一章  前言 1
1.1、提出问题 1
1.2、相关概念定义 1
1.2.1、完成端口(CompletionPort)-[5] 1
1.2.2、组播(MultiCast)-[6] 1
1.2.3、位图（Bitmap）-[7] 2
1.2.4、套接字(Socket) 2
1.2.5、控制命令(Control Instruction) 2
1.2.6、数据包(Data Package) 2
第二章 需求分析 4
2.1、引言 4
2.2、系统功能概述 4
2.3、系统的体系结构 4
2.4、数据流图 6
2.5、数据字典 7
2.6、系统模块划分 8
第三章 总体设计 9
3.1、软件的设计与规划 9
3.2、软件设计的方法与内容 9
3.3、系统功能结构图 9
第四章 详细设计 11
4.1 基础网络通讯模块的设计 11
4.1.1 服务器端IOCP模型函数介绍 11
4.1.2 服务器端IOCP调用流程图 13
4.1.3 完成端口的初始化 13
4.1.4 完成端口收发数据 14
4.1.5 完成端口主线程 15
4.1.6 客户端基础通讯程序图 17
4.1.7 客户端初始化 17
4.2 组播设计 18
4.2.1 组播地址的选择 18
4.2.2 组播调用流程图 19
4.2.3 组播初始化 19
4.3屏幕捕捉的设计 20
4.3.1捕捉信息的结构 20
4.3.2捕捉屏幕流程图 21
4.3.3屏幕位图显示流程图 21
4.3.4屏幕捕捉及发送流程图 22
第五章 编码 23
5.1 基础网络通讯模块主要编码的实现 23
5.1.1 服务器端初始化 23
5.1.2 服务器端主线程 25
5.1.3 服务器端子线程 27
5.1.4 服务器端收发数据的实现 27
5.1.5 客户端初始化 29
5.1.6 客户端收发数据的实现 29
5.2组播设计主要代码的实现 30
5.2.1组播初始化 30
5.2.2组播事件处理 31
5.3屏幕捕捉的实现 32
5.3.1捕捉屏幕函数代码 32
第六章 测试 34
6.1、测试目的： 34
6.2、定义 34
6.3、测试中应注意的问题： 34
6.4、主要测试实现： 34
6.4.1 基础网络通讯平台的测试 34
6.4.2 组播设计的测试 35
6.5、测试总结 36
第七章 参考资料 37
7.1、本次设计主要参考如下资料： 37
第八章 运行环境 38
8.1、软件配置： 38
8.2、硬件配置： 38
第九章  致谢 39
附 录 40
英文文献： 40
1、原文： 40
2、译文： 44