专利名称：电子书阅读机及其电子文本压缩、解压方法
技术领域：
本发明是电子书阅读机及其电子文本压缩、解压方法，属高性能、消费类电子产品和分块压缩及部分解压技术。
背景技术：
对于一种压缩方法，如果它能提供相对稳定的压缩比，则被压缩的文件的篇幅越长，压缩后的文件篇幅的减小就越大。所以，实用中进行压缩的文件一般都比较大。对于不等长编码方法，即使只用到没文本的最后一部分，也要将文本从头开始解压，这种情况下，就导致了系统响应的明显延时。特别是对数据处理能力、存储能力有限的嵌入式系统和微机型便携设备，这种响应延时将相当明显，为此，我们提出部分解压缩方法。我们以小说《红楼梦》全书为例来具体说明部分解压缩方法带来的便利。比如读者想直接阅读第40章，如果采用全解压缩，需从第1章开始解压，前面39章的解压时间将给读者明显的延时感觉，但是如果采用部分解压缩，小说按章分块压缩存放，则将从第40章直接开始解压，不会有前面39章的解压过程，所以不会出现明显的延时。现有的类似电子产品中，有的没有采用电子文本压缩技术，存储空间没有得到充分利用，能存储的电子书的篇幅、数量受到很大限制；有的虽然采用了电子文本压缩技术，但是所采用的压缩方法并不支持“部分解压缩”功能，使得针对电子文本中随机位置内容的阅读要求的平均响应速度较慢。
发明内容
本发明的目的就是为了克服和解决现有的电子书阅读机及其电子文本压缩解压技术存在只能从头开始解压，导致系统响应的明显延时，所采用的压缩技术并不支持“部分解压功能”，使得针对电子文本中随机位置内容的阅读要求的平均响应速度较慢、无法充分利用存储空间、以存储更大、更多的电子书等的缺点和问题，研究发明一种电子书阅读机，它能使用支持“部分解压”功能的电子文本压缩技术，能充分地利用存储空间，能存储更大、更多的电子书，使得使用者能阅读的内容更丰富，并能使针对电子文本中随机位置内容的阅读要求的平均响应速度大大加快的电子书阅读机及其电子文本压缩解压方法。
本发明是通过下述技术方案来实现的本电子书阅读机的外形结构示意图如图1所示，其电路方框图如图2所示，其实施例之一的电路原理图如图3所示，其工作流程方框图如图4所示，其电子文本压缩流程程序方框图如图5所示，其部分解压缩流程程序方框图如图6所示；本电子书阅读机由外壳1、液晶显示屏2、按键阵列3、计算机接口槽4、电池匣5、电路板共同安装连接构成，其相互位置及连接关系为液晶显示屏2及按键阵列3装于外壳1的正面面板上，并分别通过显示信号线、键盘输入信号线与电板上相应点相电气连接；计算机接口槽4位于外壳1的正侧面，接口槽4安装有针式并行接插件并分别通过各自信号线与电路板上相应点相电气连接；电池匣5位于外壳的正侧面计算机接口槽4的右方，并通过电源线与电路板上的电源端点相电气连接；其电路由键盘接口电路、微机接口电路、微处理器电路、液晶显示电路、存储器电路共同电气连接构成，其相互连接关系为微处理器电路分别通过键盘接口信号线、微机接口信号线、液晶显示信号线、存储器信号线分别与键盘接口电路、微机接口电路、液晶显示电路、存储器电路相电气连接；其中微处理器电路由单片机芯片IC1构成；键盘接口电路由键盘接口芯片IC5构成；微机接口电路由微机接口芯片IC6构成；液晶显示电路由LCD显示模块的控制芯片IC3、译码芯片IC4共同连接构成；存储器电路由快闪存储器IC2及微处理器内快闪存储器共同电气连接构成。
本电子书阅读机的工作过程如下存放在阅读机中的电子书采用压缩文件的形式，而不是传统的简单字符编码文件；可以用与之配套的计算机软件对原始文本进行压缩，然后将压缩的输出文件灌入阅读机中，也可以将原始文本直接输入到阅读机中，在阅读机上进行压缩和存储；阅读机可以根据需要随时通过连接到计算机的电缆更新其中的电子书内容；利用阅读机进行阅读时，阅读机先将压缩文件形式的电子书解压缩成简单字符编码，再显示在液晶显示屏上供使用者阅读。其中键盘动作所对应的操作有前进、后退、前翻页、后翻页和退出等。一种经典的字典型文本压缩方法(LZ77方法)如下LZ77方法的数据结构通常是一个长为n的线形表(数组)，称为工作缓存区(Working Buffer)，它被划为两部分长为p个字符的缓冲区(HistoryBuffer)和长为(n-p)个字符的输入前瞻缓冲区(Look Ahead Buffer)，其中(n-p)的值通常比p小很多。其编码过程可以描述如下(1)初始化历史缓冲区。从输入流中读取q个字符添入前瞻缓冲区；(2)在历史缓冲区中寻找与前瞻缓冲区中字符串的最大匹配；(3)以一定的形式将历史缓冲区中找到匹配串的起始位置(addr)、长度(len)以及前瞻缓冲区中匹配串后面的一个字符(new char)的原始编码一起编码成一个压缩码字输出到压缩输出流中；(4)将工作缓冲区中的数据向旧字符的方向平移len+1个字符的距离，并从输入中读取len+1个字符填充到前瞻缓冲区尾部的空白处；(5)从第二步开始重复上述过程，直到输入流中已经没有未处理的字符。可见，整个编码过程中，工作缓冲区好象一个在待压缩文本上滑过的窗口，所以这种方法又成为“基于滑动窗口”的字典压缩方法。译码过程更为简单，并且可以不使用前瞻缓冲区。译码时只需从接收到的压缩码字中的addr所对应的历史缓冲区中的位置开始复制len个字符到解压缩输出流中，将工作缓冲区中的字符向旧字符的方向平移len+1个字符，同时复制上述len个字符到历史缓冲区的尾部的空白处，最后将压缩码字中显式编码的新字符添加到解压缩输出流中以及历史缓冲区尾部空白处。
本发明采用的电子文本压缩方法是支持分块压缩和部分解压缩的字典型文本压缩方法，阅读机将压缩文本解压缩到当前阅读位置，在液晶显示屏上显示一屏文字，并可以根据使用者的操作要求向前和向后翻页；“部分解压缩”方法是通过先等篇幅分割再压缩的方法实现对“部分解压缩”功能的支持，并且通过在压缩前预加载字典来提高压缩比；这样使得阅读机能跳过文本的部分代码直接对所需的代码块进行解压缩，对于大篇幅文本能有效地提高系统的响应速度；具体的压缩和解压过程如下(1)分块压缩①根据文本的特征，将文本为单位进行分割，或者对于无明显特征的大文本，可进行等篇幅分割；②对分割后的文本单元依次处理，对第一单元的直接用经典字典型文本压缩方法进行压缩；从第二单元开始，先将第一单元的开始部分预加载到普通字典型文本压缩方法的“字典”中，再根据该字典对该单元用经典字典型文本压缩方法进行压缩；(2)部分解压缩①获取使用者要阅读的部分文本所位于的单元信息；②判断该单元是否是第一单元，若是第一单元，则对第一单元直接用经典字典型文本压缩方法解压缩输出；若不是第一个单元，则用经典方法解压缩第一个单元的开始部分，将得到文本预加载到经典字典型文本压缩方法的“字典”中，然后根据该字典用经典字典型文本压缩方法进行解压缩输出。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果(1)本发明采用“分块压缩”技术，存储空间可得到充分利用，能存储的电子书的篇幅、数量都有较大提高；(2)所采用的压缩方法支持“部分解压缩”功能，能针对电子文本中随机位置内容的阅读要求的平均响应速度太大加快；(3)本电子书阅读机能存储更大、更多的电子书，使用者阅读内容更加丰富，其键盘动作所对应的操作有前进、后退、前翻页、后翻页和退出等，使得操作使用极为方便，其液晶显示屏具有图形形式的人机交互界面，简单易用，使用前可灵活方便地选择所要阅读的电子书，也可方便地选择电子书中开始阅读的位置。
下面对说明书附图进一步说明如下图1是本电子书阅读机的外形结构示意图；图2是本电子书阅读机的电路方框图；图3是本电子书阅读机实施例之一的电路原理图；图4是本电子书阅读机工作流程程序方框图；图5是分块压缩软件程序流程程序方框图；图6是部分解压缩程序流程方框图。图1中1是外壳，2是液晶显示屏，3是按键阵列，4是计算机接口槽，5是电池匣。
具体实施例方式发明人经过多年的研究、设计、试验，已较好地实施了本发明。发明人认为实现本发明的优选方式可为如下(1)按图1所所示，可选用铝合金材料，并采用冲压等机加工方法加工制造本电子书阅读机的外壳，在机壳1的正面面板上设置并冲压安装液晶显示屏2及安装键阵列3的大小方孔，在机壳1的正侧面留设并冲压安装计算机接口件的接口槽4及电池匣5。其中液晶显示屏可选用高分辨率的点阵式液晶显示屏；按键阵列可选按钮按键；计算机接口件可选针式并行接口件；电池匣可采用7号电池匣；(2)按图2、图3所示绘制印刷电路板，然后筛选元器件进行安装连接，例如处理器IC1可采用美国Atmel公司生产的AT89C51单片机芯片，其指令集与广泛使用的英特尔51系列兼容，片内集成4K字节的快闪存储器，程序可反复多次地直接写到芯片上；芯片IC2可以采用M29W400B，它是256K字的大容量快闪存储器，用于存储专门为本系统所定制的控制程序以及压缩文件形式的电子书；快闪存储器上的软件由AT89C51单片机执行；IC3的LCD显示模块的控制芯片可以采用Sumsung的K0713BT-01；IC4为3-8译码芯片，可以采用74LS138；IC5为键盘接口芯片，可以采用74LS244；IC6为微机接口芯片，可以采用74LS245。在机内安装好电路板后，可按上面说明书所述的其位置及相互连接关系进行电气连接，便能较好地实施本电子书阅读机；(3)按图4～图6所示编写各软件程序，并把各软件程序储存入电子阅读的存储器中；系统上电后，首先自动进行硬件的复位，然后，软件程序对相关的存储器进行初始化，再进入主程序的执行。液晶显示屏采用高分辨率的点阵式液晶显示屏，具有图形形式的人机交互界面，简单易用。使用者可以灵活地选择所要阅读的电子书，也可以选择电子书中开始阅读的位置。
权利要求
1.一种电子书阅读机，其特征在于它由外壳(1)、液晶显示屏(2)、按键阵列(3)、计算机接口槽(4)、电池匣(5)、电路板共同安装连接构成，其相互位置及连接关系为液晶显示屏(2)及按键阵列(3)装于外壳(1)的正面面板上，并分别通过显示信号线、键盘输入信号线与电板上相应点相电气连接；计算机接口槽(4)位于外壳(1)的正侧面，接口槽(4)安装有针式并行接插件并分别通过各自信号线与电路板上相应点相电气连接，电池匣(5)位于外壳的正侧面计算机接口槽(4)的右方，并通过电源线与电路板上的电源端点相电气连接；其电路由键盘接口电路、微机接口电路、微处理器电路、液晶显示电路、存储器电路共同电气连接构成，其相互连接关系为微处理器电路分别通过键盘接口信号线、微机接口信号线、液晶显示信号线、存储器信号线分别与键盘接口电路、微机接口电路、液晶显示电路、存储器电路相电气连接。
2.按权利要求1所述的一种电子阅读机，其特征在于其电子文本的压缩、解压方法是采用支持分块压缩和部分解压缩的字典型文本压缩方法，阅读机将压缩文本解压缩到当前阅读位置，在液晶显示屏上显示一屏文字，并可以根据使用者的操作要求向前和向后翻页；“部分解压缩”方法是通过先等篇幅分割再压缩的方法实现对“部分解压缩”功能的支持，并且通过在压缩前预加载字典来提高压缩比；这样使得阅读机能跳过文本的部分代码直接对所需的代码块进行解压缩，对于大篇幅文本能有效地提高系统的响应速度；具体的压缩和解压过程如下(1)分块压缩①根据文本的特征，将文本为单位进行分割，或者对于无明显特征的大文本进行等篇幅分割；②对分割后的文本单元依次处理，对第一单元的直接用经典字典型文本压缩方法进行压缩；从第二单元开始，先将第一单元的开始部分预加载到普通字典型文本压缩方法的“字典”中，再根据该字典对该单元用经典字典型文本压缩方法进行压缩；(2)部分解压缩①获取使用者要阅读的部分文本所位于的单元信息；②判断该单元是否是第一单元，若是第一单元，则对第一单元直接用经典字典型文本压缩方法解压缩输出；若不是第一个单元，则用经典方法解压缩第一个单元的开始部分，将得到文本预加载到经典字典型文本压缩方法的“字典”中，然后根据该字典用经典字典型文本压缩方法进行解压缩输出。
全文摘要
本发明是电子书阅读机及其电子文本压缩、解压方法,它由外壳、液晶显示屏、按键阵列、计算机接口件、电池匣、电路板共同安装连接构成,其位置关系为:显示屏、按键阵列装于机壳正面面板,计算机接口件、电池匣装于机壳正侧面,并分别通过导线与电路板上相应点连接;其电路由键盘接口电路、微机接口电路、微处理器电路、液晶显示电路、存储器电路分别通过各自信号线相互电气连接构成;其压缩方法是支持分块压缩和部分解压缩,阅读机将压缩文本解压到当前阅读位置,在显示屏上显示文字;部分解压是先等幅分割再压缩,实现对“部分解压缩”功能的支持,直接对所需代码进行解压。本发明采用“分块压缩”,可充分利用存储空间,能存储文本篇幅、数量大大提高;“部分解压缩”能对所需的随机位置内容解压阅读,大大提高响应速度;本电子机能灵活方便操作使用,能前进、后退、前翻页、后翻页和退出。
文档编号G06F15/02GK1388456SQ0211537
公开日2003年1月1日 申请日期2002年6月14日 优先权日2002年6月14日
发明者韦岗, 劳锦明 申请人:华南理工大学