基于Windows系统的通用打印机驱动的设计与实现

摘要

自从 Windows发布以来，由于操作系统提供的硬件兼容性，客户群体可以非常方便地使用不同的硬件。而操作系统和硬件之间的驱动也显得尤为重要。针对不同类型的设备，微软提供了不同设备的驱动模型。而打印机的驱动模型，其目前使用的版本3规格一直沿用至今。微软提供的打印处理器的数据格式为EMF（Enhanced MetaFile），该格式主要是为了解决WMF格式从复杂的图形程序中打印图形时出现的不足的，并没有对打印设备进行优化，且使用该格式打印有时会出现问题，如在高分辨率打印机下，光栅数据的大小更是成四倍的增长速度，如1兆的PDF文件，可能产生的EMF文件为500兆，从而造成打印速度缓慢。而微软在其官方上给出简单的解决方案就是把打印处理类型从 EMF修改成 RAW类型。此外，EMF文件包含了一些扩展功能，例如，内置说明和文件一起保存、内置的与缩放比例有关的一些信息、调色板和设备无关性方面的改进，使得EMF格式是一个可扩展的格式。同时也这意味着程序员可以修改部分规格，来添加功能或满足特定的需要。这是把双刃剑，带来扩展性也带来了潜在的风险。2005年底，有人利用系统的图片查看器对EMF文件操作时，可以执行部分代码。从事防毒和安全的美国公司McAfee报告其6％的用户受到了此攻击。
　　针对这些存在的问题，本文首先阐述微软的打印驱动架构，分析各个组件的功能和实现，以及它们之间的关系，给出了整个打印流程。然后本文提出了一种文件结构。基于该文件结构，实现了一个高速且较低资源使用率的，可移植的图像处理引擎。该文件结构定义不仅可扩展，并且可用简单的硬件解码器予以实现。本文给出了解码算法的伪代码。而在压缩算法上采用目前广泛使用的JBIG压缩算法，这是一种无损压缩算法，有着较高的压缩率和性能。在降阶算法上使用有序抖动算法来进行降阶处理，使得图像在转换时，减少图像失真。然后结合微软的打印机驱动架构，加入对配置文件的处理，来实现一个基于主机的打印机驱动。配置文件的加入，使得有着极大的灵活性，可以广泛地应用在中低端的喷墨或激光打印机上。对于用户接口部分，使用XML作为接口描述语言来实现，可以使第三方开发商在不编写代码的情况下，实现用户接口的修改。
　　最后进行测试和验证，分别对两个部分进行测试：核心图形渲染引擎部分和整体驱动部分。图形渲染引擎部分主要针对渲染速度进行测试，整体驱动部分测试主要针对内存消耗和数据传输大小，最终对测试结果进行分析。
　　本文提出的完整的打印驱动引擎，其主要的优点是，使用廉价的配件降低成本，通用性和可配置性来满足不同厂商的需求。

目录

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中文摘要

英文摘要

目录

1. 概述

1.1背景

1.2目标

1.3文章结构

2. 微软打印驱动架构

2.1概要

2.2驱动及其相关组件

2.3打印路径

2.4打印事物逻辑

2.5文件流 EMF

2.6 GDI图形渲染处理

2.7用户接口显示流程

3. 通用驱动的设计与相关算法

3.1设计概述

3.2 Halftone降阶算法

3.3无损压缩算法JBIG

3.4定义文件流格式

3.5可配置文件的定义

3.6通用驱动组件和打印路径

4. 驱动实现

4.1概述

4.2打印安装信息文件

4.3配置文件定义

4.4图形处理插件

4.5用户接口插件

4.6监视器：语言监视器和端口监视器

5. 打印驱动性能和可配置性分析

5.1概述

5.2图形渲染引擎性能评估

5.3完整打印驱动测试

5.4总结

6. 总结与展望

6.1工作的回顾

6.2成果及意义

6.3进一步的工作

参考文献

致谢

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