基于树莓派边缘计算的
知识库本地化部署与
OLED 交互系统设计
信息科学与工程学院 23电子信息工程（3）班
汇报内容
- 01项目综述背景 · 局限 · 目标
- 02设计流程八个阶段 · 已完成工作
- 03系统概述三层架构 · 技术路线
- 04技术路线四项关键技术
项目背景
以作者自建并持续维护的知识库为数据对象，该库每日自动采集整理。
现有架构的三个局限
访问依赖公网
内容托管在云平台，网络中断或受限环境下系统完全不可用。
数据不在本地
用户对个人知识的物理掌控程度低，完全依赖第三方服务的可用性。
终端形态单一
仅能通过通用浏览器访问，无法以低功耗方式融入嵌入式场景。
项目目标
断网可访问
数据本地存储，断网条件下全部已同步内容仍可正常访问。
OLED 中文交互
旋转编码器与按键操作，128×64 单色屏上浏览中文知识内容。
手动同步
在设备上触发，将电脑侧新采集的数据更新至树莓派。
八个阶段
- 第 03–05 阶段是工作量主体，分别对应数据层、驱动层、界面层
- 第 03 数据管线不依赖硬件，已提前启动并完成原型验证
已完成的工作
以下工作不依赖硬件条件，已完成并通过全量数据验证。
- 已核实索引脚本仅依赖 Python 标准库，树莓派可直接运行，无需 Node 环境
三层架构
本地存储与检索
结构化数据的本地存储、分类浏览与关键词检索，最小部署约 6.2 MB。
数据同步
电脑侧采集数据向边缘端同步，双路径互为备份，原子更新防掉电损坏。
界面渲染与交互
UI 线程驱动界面更新，工作线程执行同步，以原子标志通信，不阻塞界面。
系统总体技术路线
中文点阵字模
动态内容无法预生成字模
图形库运行时不含任何内置字模，字体须在编译期固定；而显示内容是每日变化的资讯标题，字符集无法预先枚举。
复用现成全字符集字库
经核实，图形库解析的字模格式与 u8g2 字体格式一致，可直接采用其 12×12 全字符集字库，完全离线。
中文全文检索
分词器不切分中文
通用全文检索按空白与标点切词，中文无词间分隔符，整段会被归并为单一词元，检索功能完全失效。
二元组无词典索引
把连续中文字符切成两两相邻的重叠二元组（「知识库」→「知识·识库」），无需任何词典资源。
文献依据：针对中文检索测试集的研究表明，二元组索引的检索效果优于基于 138,955 词条词典的最大匹配分词。
显示驱动移植
契约允许阻塞刷新
图形库驱动契约明确规定：缺少中断与 DMA 能力时返回「不支持」即可。阻塞式刷新是契约内的一等实现方式，无需伪造异步状态机。
只改驱动层
图形核心的像素布局与状态机属受保护边界。仅替换驱动层即可完成移植，图形核心与应用无需改动。
128×64 分辨率下，显存布局、高度为 8 的倍数、宽度与页数上限、缓冲容量等兼容门槛逐项满足。
I2C 总线带宽
128×64 显存共 1,024 字节，I2C 每字节需 9 个位时，全屏刷新耗时随速率变化。
- 优化：提速至 400 kHz · 多页写入合并为单次系统调用 · 依托脏页差异刷新