Luận văn Xây dựng hệ thống điều khiển máy tính từ xa sử dụng công nghệ bluetooth

KH OA C NT T – Đ H KH TN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM ĐẶNG MINH THẮNG – CHU NGUYÊN TÚ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH TỪ XA SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BLUETOOTH LUẬN VĂN CỬ NHÂN TIN HỌC TP.HCM, NĂM 2004 KH OA C NT T – Đ H KH TN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM ĐẶNG MINH THẮNG - 0012091 CHU NGUYÊN TÚ - 0012120 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH TỪ XA SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BLUETOOTH LUẬN VĂN CỬ NHÂN TIN HỌC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Th.S ĐỖ HOÀNG CƯỜNG NIÊN KHÓA 2000 – 2004 KH OA C NT T – Đ H KH TN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. KH OA C NT T – Đ H KH TN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. KH OA C NT T – Đ H KH TN LỜI CÁM ƠN Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến Thầy Đỗ Hoàng Cường, người Thầy đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Chúng con xin gửi tất cả lòng biết ơn sâu sắc và sự kính trọng đến ông bà, cha mẹ, cùng toàn thể gia đình, những người đã nuôi dạy chúng con trưởng thành đến ngày hôm nay. Chúng em cũng xin chân thành cám ơn quý Thầy cô trong Khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng em thực hiện tốt luận văn này. Xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ, động viên và chỉ bảo rất nhiệt tình của các anh chị và tất cả các bạn, những người đã giúp chúng tôi có đủ nghị lực và ý chí để hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã cố gắng hết sức, song chắc chắn luận văn không khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của quý Thầy Cô và các bạn. TP.HCM, 7/2004 Nhóm sinh viên thực hiện Đặng Minh Thắng – Chu Nguyên Tú KH OA C NT T – Đ H KH TN 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 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 KH OA C NT T – Đ H KH TN 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: • Tìm hiểu công nghệ Bluetooth • Tìm hiểu hệ điều hành Symbian • Tìm hiểu một số vấn đề về lập trình trên hệ điều hành Symbian • Tìm hiểu lập trình giao tiếp với Bluetooth trên Symbian • 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. KH OA C NT T – Đ H KH TN 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. KH OA C NT T – Đ H KH TN 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 KH OA C NT T – Đ H KH TN 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 KH OA C NT T – Đ H KH TN 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