嵌入式数据库系统论文

嵌入式数据库系统论文（精选12篇）

嵌入式数据库系统论文 第1篇

数据库技术一直在随着计算的发展而不断进步,随着移动计算时代的到来,嵌入式操作系统对移动数据库系统的需求为数据库技术开辟了新的发展空间。嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域逐步走向了广泛的应用领域。随着智能移动终端的普及,人们对移动数据的实时处理和管理要求不断提高,嵌入式移动数据库也越来越显示出其优越性。

1 移动计算与嵌入式移动数据库的简介

移动计算是一种新型的技术,它使得计算机或其它信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能够传输数据。移动计算的作用在于将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用,分担中央信息系统的计算压力,使有用、准确、及时的信息能提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。

所谓移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库。由于移动数据库系统通常应用在诸如掌上电脑、PDA、车载设备、移动电话等嵌入式设备中,因此,它又被称为嵌入式移动数据库系统。

2 嵌入式移动数据库的主要特点

嵌入式移动数据库是一种动态分布式数据库管理系统。与传统的分布式数据库系统相比,由于存在计算平台的移动性、资源有限性、连接频繁的断开性、网络条件的多样性、网络通讯的非对称性、系统的高伸缩性和低可靠性以及电源能力的有限性等因素,嵌入式移动数据库系统比传统的分布式数据库系统面临的环境更加复杂、更加灵活。它可以看作客户端与固定服务器节点动态连接的分布式系统。同时,由于嵌入在移动设备上,所以它需要具有微小内核结构、对标准SQL的支持、事务管理功能、完善的数据同步机制、支持多种连接协议、完备的数据库管理功能和支持多种嵌入型操作系统的特点和功能需求。

3 嵌入式移动数据库关键技术

在嵌入式数据库系统的设计和实现中,综合利用当今通信、计算机和嵌入式系统的最新成果,其中在移动环境下如何进行数据管理是实现移动数据库的关键。目前这几种关键技术主要集中在以下几个方面:

(1)系统微型化[1]:由于运行在嵌入式环境中,系统能够利用的存储资源有限,因此系统的微型化就相当的重要。目前主要采用对关系模式的优化和数据的压缩存储提高数据存储空间的利用率,放弃系统功能的完备性,只选择系统必需的功能来实现数据库管理系统微型化。

(2)数据一致性:由于移动终端之间以及与服务器之间的连接是一种弱连接,连接不稳定。目前主要采用乐观复制方法(Optimistic replication或Lazy replication)允许用户对本地缓存上的数据副本进行操作,待网络重新连接后再与数据库服务器或其它终端交换数据修改信息,并通过冲突检测和协调来恢复数据的一致性。针对移动计算特点开展数据复制/缓存技术的研究最具代表性的是:J.Gray的两级复制机制、CODA系统以及缓存失效报告广播技术。

(3)移动事务处理:移动事务处理要解决在移动环境中频繁的、可预见的、拆连情况下的事务处理。为了保证活动事务的顺利完成,必须设计和实现新的事务管理策略和算法,方法如下:

①根据网络连接情况来确定事务处理的优先级,网络连接速度高的事务请求优先处理;

②根据操作时间来确定事务是否迁移,即长时间的事务操作将全部迁移到服务器上执行,无需保证网络的一直畅通;

③根据数据量的大小来确定事务是上载执行还是下载数据副本执行后上载;

④事务处理过程中,网络断接处理时采用服务器发现机制还是采用客户端声明机制;

⑤事务移动(如:位置相关查询)过程中的用户位置属性的实时更新;

⑥完善的日志记录策略。

(4)数据安全[2]:许多应用领域的嵌入式设备是系统中数据管理或处理的关键设备,因此嵌入式设备上的数据库系统对存取权限的控制较严格。许多嵌入式设备具有较高的移动性、便携性和非固定的工作环境,这就带来潜在的不安全因素。同时,由于某些数据的个人隐私性很高,因此在防止碰撞、磁场干扰、遗失、盗窃等对个人数据安全的威胁上需要提供充分的安全性保证。目前保证数据安全的主要措施是:

①对终端进行认证,防止非法终端的欺骗性接入;

②无线通信进行加密,防止数据信息泄漏;

③对下载的数据副本加密存储,以防移动终端物理丢失后的数据泄密。

4 嵌入式数据库产品

基于嵌入式移动数据库的应用可划分为水平应用和垂直应用。水平应用是指应用方案能够用于多种不同行业,只需要极少的定制工作,而垂直应用则是针对特定行业的应用,数据处理具有独特性。目前一些成熟的嵌入式数据库系统主要有以下几种[3]:

①Sybase家族的SQL Anywhere Studio,它提供了数据管理和企业同步技术,可实现移动、工作组以及嵌入式数据库解决方案的快速开发与部署;

②Microsoft SQL Server 2000 Windows CE Edition支持用户熟悉的结构化查询语言(SQL),提供了与SQL Server一致的开发模型和API;

③Oracle简装版10g可以在包括Linux、Windows CE、手掌型OS和袖珍型PC平台上运行,适合配置在企业的网格计算中;

④“小金灵”嵌入式移动数据库(Kingbase Lite)小巧,提供了基本的功能。

5种嵌入式数据库系统Berkelev DB

5.1 Berkeley DB综述

Berkeley DB支持几乎所有的现代操作系统,如LINUX、UNIX、WINDOWS等[4],也提供了丰富的应用程序接口,支持C、C++、JAVA、PERL、TCL、PYTHON、PHP等。DB的设计思想是简单、小巧、可靠、高性能。DB提供了一系列应用程序接口(API),调用本身很简单,应用程序和DB所提供的库在一起编译成为可执行程序。这种方式从两方面极大提高了DB的效率:第一,DB库和应用程序运行在同一个地址空间,没有客户端程序和数据库服务器之间昂贵的网络通讯开销,也没有本地主机进程之间的通讯;第二,不需要对SQL代码解码,对数据的访问直截了当。DB库非常紧凑,不超过500K,但可以管理大至256T的数据量。

5.2 Berkeley DB数据访问算法

在数据库领域中,数据访问算法对应了数据在硬盘上的存储格式和操作方法[5]。在编写应用程序时,选择合适的算法可能会在运算速度上提高1个甚至多个数量级。DB支持B+树算法,同时还支持HASH算法、Recno算法和Queue算法。接下来,将讨论这些算法的特点以及如何根据需要对存储数据的特点进行选择。

B+树算法:B+树是一个平衡树,关键字有序存储,并且其结构能随数据的插入和删除进行动态调整。为了代码的简单,DB没有实现对关键字的前缀码压缩。B+树支持对数据查询、插入、删除的常数级速度。关键字可以为任意的数据结构。

HASH算法:DB中实际使用的是扩展线性HASH算法(Extended Linear Hashing),可以根据HASH表的增长进行适当的调整。关键字可以为任意的数据结构。

Recno算法:要求每一个记录都有一个逻辑纪录号,逻辑纪录号由算法本身生成。实际上,这和关系型数据库中逻辑主键通常定义为int AUTO型是同一个概念。Recho建立在B+树算法之上,提供了一个存储有序数据的接口。记录的长度可以为定长或不定长。

Queue算法:和Recno方式接近,只不过记录的长度为定长。数据以定长记录方式存储在队列中,插入操作把记录插入到队列的尾部,相比之下插入速度是最快的。

对算法的选择首先要看关键字的类型。如果为复杂类型,则只能选择B+树或HASH算法;如果关键字为逻辑记录号,则该选择Recno或Queue算法。当工作集关键字有序时,B+树算法比较合适;如果工作集比较大且基本上关键字为随机分布时,选择HASH算法。Queue算法只能存储定长的记录,在高的并发处理情况下,Queue算法效率较高;如果是其它情况,则选择Recno算法,Recno算法把数据存储为平面文件格式。

5.3 Berkeley DB环境使用范例

6 结束语

本文给出移动计算及嵌入式移动数据库的定义,分析它的特点,然后详细分析了嵌入式移动数据库目前采用的关键技术,介绍了一些成熟的嵌入式移动数据库产品,最后详细介绍了Berkeley DB嵌入式移动数据库,分析了它的数据访问算法,并用代码演示如何使用它。嵌入式移动数据库是多种技术的综合应用,它将随着人类的需求,各项技术的发展而发展。

摘要：随着便携式计算设备和无线通讯技术的发展。嵌入式数据库技术已经成为一个十分活跃的研究领域。并引起了越来越广泛的关注。本文阐述了嵌入式数据库的概念、特点及其关键技术，介绍了一些成熟的嵌入式移动数据库产品，分析了Berkeley DB嵌入式移动数据库的数据访问算法，并给出代码演示如何使用它。

关键词：嵌入式,移动数据库,Berkeley DB

参考文献

[1]周立功．ARM嵌入式系统基础教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005．

[2]龚星宇．嵌入式数据库的研究[J]．信息安全，2006，(09)：12—21。

[3]Linux SQL Databases and Tools[EB/OL].http:/ /linas.org/linux/db.html.

[4]Implementing a File System with the Berkeley DB[EB/OL].http://www.eecs.harvard.edu/.

嵌入式数据库系统论文 第2篇

数据库信息管理技术具有准确度高、速度快的优势，可充分实现对后台、前台的数据信息管理。可以将多个操作、数据信息及时提取、转化、处理后进行传输控制，根据设定程序、软件需求等将数据信息管理技术进行全面深入分析，并充分加工后投入使用，具有便捷客户、提升管理效率的优势。此外，信息传输中，需要根据数据库特点进行相关信息的分类、采集处理工作。借助电脑实现良好的信息控制、自动检索处理，保证传递信息的合理性、科学性、可靠性。

1数据库信息管理技术的特点分析

基于嵌入式的水文水情数据采集系统 第3篇

关键词 水文；水情；防汛；河道；令牌；数据采集

中图分类号：P716；TP316.81 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）24--02

水情监测是保证河道、水库安全，水资源合理利用，进行灾害预防和控制等的一项重要工作。也是水利、水务部门的一项日常工作。四川省流域、水库众多，防汛任务十分艰巨，特别在震后及大旱后[1]。严重的干旱会导致水库水位降至死库容以下，部分水库土坝出现裂缝，大旱过后又容易出现大涝，给防汛带来了隐患，2006年大旱，2007年出现百年难遇大洪水就是例证。2008年的大地震造成许多水库溢洪道山体滑坡堵塞了部分泄洪通道，一些防浪墙倒塌，大坝顶有明显震陷，防渗墙上方的坝面产生较大裂缝等；山体滑坡堵塞河道，出现了许多堰塞湖，同样给防汛带来了隐患。水利部门对四川省近50 a来洪灾发生特点进行分析后认为，2008-2012年，四川省将进入洪水特大灾害高发期。如何自动实时监测水情，保证河道、水库安全，进行灾害预防和控制；为水库或流域内的水资源开发利用规划、联合调度、提高水资源利用效率、科学管理水资源提供科学的决策依据，本文提出了一种新的思路。

1 系统结构原理

流域、水库多处偏远的山岭地带，缺电、环境恶劣、信息采集点分散、各采集点需采集的数据少（水位、雨量、流量等几个数据）、技术力量差（常无人或只有文化较低的值班员）等，要能及时监测水文水情变化情况，建立起完善的自动监测系统和水文水情数据采集信息，提高水文工作质量，为防治水、旱灾害提供现代化的技术支持和服务，给水文水情监测提出了新的技术要求。本文利用现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术，提出基于嵌入式的水文水情数据采集系统，能较好地实现水文水情的实时监测，而且采用无线网络传输数据，实现数据传输的高效率、低成本及实时性[2]。

各采集点的雨量、水位等数据在遥测终端（可用嵌入式系统ARM9开发）处理后，由232串口连接到CDMA，经互联网传送到数据中心。各遥测终端（采集点）与中心采用领牌通讯方式[3]。申请一个域名地址，建立网络数据库，遥测终端定时或触发方式访问网络数据库中的令牌，读取命令或编码发送数据及站点地址信息，中心站也定时或人工干预方式访问网络数据库中的领牌，读取数据或发布命令。采用令牌通讯方式，实现一对多通讯。同时，可节约网络数据库空间，减少费用。遥测终端采用太阳能供电，解决缺电问题[4]。

2 系统工作方式及系统功能

2.1 系统工作方式

在水文水情数据监测系统中，可采用自报式、查询应答式和自报/查询应答式3种工作方式之一。

2.1.1 自报式

自报式是一种不受中心站指令控制的工作方式，当水文水情下位数据遥测终端的测量参数（水位、雨量等）发生一个按预先规定的数据变化时，自动向上位机服务器中心发送水文水情信息。采用自报式工作方式，设备功耗低，实时性强。

2.1.2 查询应答式

遥测终端只对水文水情参数的变化自动采集与存储，不主动发送给服务器中心，只有当中心站发出查询指令时，才将水文水情信息上传。特点是可控性好，中心服务器可以随机或定时地对遥测终端进行巡测[5]。缺点是遥测终端随时处于工作状态，以便接受中心站的指令，上传数据，终端值守功耗较大。

2.1.3 自报/查询应答式

以自报式为主，查询应答式作为辅助。综合自报和应答2种方式的特点，既能实时自报，又具有受控功能，功能相对较强。可以定时、定点、变化量以及阀值变化后触发上传数据。

2.2 系统功能

2.2.1 雨量监测

实时采集雨量数据，记录雨量变化情况。当有降雨时，对降雨情况进行监测，降雨量每达阀值（1 mm）时，发送一次数据。

2.2.2 水位监测

实时监测并记录水位变化情况。当水位变化量达阀值（1 cm）时，发送一次数据；

2.2.3 状态监测

对遥测终端状态进行监控，查询远程设备工作状态（电压、运行情况等），设备复位等。

2.2.4 告警控制

通过设置监测点的基准值（正常值）及报警阀值，并对实时采集数据进行分析，出现异常时，通过报警声、颜色及图标变化等方式向值班人员报警。

2.2.5 统计分析

水情采集数据包含有对水利建设，灾害防控具有重要价值的信息。但这些数据必须进过统计分析后，才能以直观的表现形式呈现出来，为水利建设、灾害防控提供参考。本系统可设计按各种统计查询条件生成满足查询要求的各种统计图表，如各站实时降雨量数据采集表；各站实时水位变化表采集表；各站降雨量日报、月报、年报；各站水位变化日报、月报、年报；各站降雨量逐时变化统计图，时间轴可以是分、小时、天、月、年等；各站水位变化逐时统计图，时间轴可以是分、小时、天、月、年等；各种汇总统计图表及趋势分析图等。

2.2.6 扩展性

系统要能扩展方便、灵活，满足实际需要。

2.2.7 系统管理

用于系统基本字典信息维护，参数设置，系统用户的增、删、改管理，权限控制，口令修改等。

3 结语

随着科学技术不断进步和发展，水文水情监测系统需要实现数据信息的共享，实现水文监测功能的同时满足水文管理的要求，增强和完善系统服务功能，扩大监测的覆盖面积，减少人力、财力和物力，使资源利用率最大化。采用先进的通信方式，解决在偏远无网络地区的数据采集和传输，建设网络信息化，特别是对经济欠发达的西南地区水文水情监测有重大的使用价值和现实意义。

本文提出的基于嵌入式的水文水情数据采集系统，能实现水文水情的实时监测。采用无线网络传输技术，可以实现高效率、低成本以及实时性数据传输。这对于目前的水文水情监测系统无疑是一较大的突破和改进。基于嵌入式的水文水情数据采集系统的设计思想还可以应用到更多的领域中，如气象数据监测、灌区计量等野外以及偏远地区等环境恶劣的领域。

参考文献

[1]代显刚.基于嵌入式ARM9和CDMA+DTU水文水情数据无线采集[D].昆明：昆明理工大学，2011.

[2]张建云.水文自动测报系统应用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[3]刘泽建.嵌入式水文信息采集智能终端的研究与设计[D].广州：广东工业大学，2006：5.

[4]孙增义.水情自动测报技术基础及应用[M].北京：中国水利水电出版社，1999：31-33.

[5]韦东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2008.

关于嵌入式数据库系统设计的研究 第4篇

随着计算机技术的发展, 移动计算技术的研究也逐渐深化。目前出现的嵌入式数据库系统的设计是顺应时代的发展而产生的, 这个系统给移动数据库的发展带了新的发展机遇。现在, 人们的活动范围越来越广, 随之要求移动终端技术的实际应用更普遍, 所以必须加大对嵌入式数据库系统设计的研究与开发。在现代的数据的处理中, 要求嵌入式数据库处理大量的移动数据。所以, 对嵌入式数据库系统设计的研究变得尤为重要。

1 对嵌入式数据库系统的介绍

对于嵌入式数据库系统是利用计算机的技术, 并且是可以根据软硬件的不同要求进行指定应用, 这样可以满足系统在应用时对功能和可靠性的要求。在嵌入式系统运行时, 其都是隐藏于内部的设备中, 不是通过计算机的形式显示出来。如果在系统中加入了嵌入式的数据库系统, 一般会认为是智能的系统。在嵌入式数据库系统中必须融入计算机技术、电子技术和新兴的半导体技术, 这些技术完美的结合才能成就嵌入式数据库系统正常可靠的运行。因此, 嵌入式数据库系统是一个要求有技术支持, 并且资金足够, 在知识系统的创造上也必须合理的系统。在对嵌入式数据库系统进行结构分类时, 其主要是分为嵌入式的处理器和外围的一些构件。在数据发展的历史上分析, 一般计算机技术的发展会促进数据库的发展, 同样反过来也一样。这两项技术在历史的发展中都是相互促进并且相互影响的。在嵌入式数据库系统中一个主要的用途就是移动数据的处理。移动数据技术可以实现不受时间以及地点的限制, 进行数据的交流。现在技术在不断地提升, 在无线通信的网络服务和各种形式的移动的设备, 这些都是要建立在嵌入式数据库系统之上的。虽然, 嵌入式数据库比较复杂, 但是其用途很广泛。

2 对嵌入式数据库系统设计的研究

2.1 嵌入式数据库系统设计的含义

为了满足嵌入式数据库系统设计的各种功能及标准上的要求, 一般分为嵌入式的数据库、PC主数据源和同步模块这几个部分, 在这些构成部分之中, 微型化的嵌入式的数据库系统的设计具有最高技术性和应用性以及容易携带的特点, 这就是嵌入式数据库系统设计的一般含义。这三个构成部分, 其中微型化嵌入式数据库有数据的容量比较小, 其可靠程度比较低的缺点, 但是这点在PC主数据源中会有弥补, 因为PC主数据源只能用于PC机中, 这样就不能按照意愿进行移动。在这些构件的中间部分是同步模块, 这个部分可以进行数据的双方向的交换, 将数据在嵌入式数据库和主数据源之间进行传递, 保证信息传递的及时性和一致性。因此, 我们可以把同步模块作为信息交流的桥梁。只有嵌入式数据库设计中三个部分合理的结合应用, 才可以互相补差补漏, 既可以有嵌入式数据库的便于携带的优势, 又可以获得大量的数据, 这样对于想要随时获得大量信息的用户来说, 就得到了满足。通过三种部件互相结合的方式, 就是嵌入式数据库系统设计的主要方式。

2.2 嵌入式数据库系统设计的特点

在传统的计算机系统的结构体系的设计中, 一般采用固定的网络连接对不同的计算结点之间连接, 这样可以保证网络能够连续的连接。但是随着移动数据技术的发展, 它要求固定的节点和移动的结点相结合, 那么以前传统的网络连接就不能够满足条件。对于移动数据库, 其要求的性能比较高, 所以要求有嵌入式数据库系统的设计, 这种设计是建立在传统分布式的数据库的建设上进行拓展而来的。现在的移动数据库是把固定的服务器节点和客户端进行连接以获取动态的数据, 因此可以将移动计算机环境中的数据库管理系统看作是动态式的数据库管理系统。从根本上来说, 传统的数据库的设计和嵌入式数据库系统设计有着很多不同点, 如果在移动的计算机环境下进行移动数据的应用就是嵌入式的数据库系统, 这种可移动的特点优于传统数据库设计。嵌入式数据库系统设计主要特点是包括有对标准的SQL进行技术支持, 对事务的管理功能和完备的数据库管理功能, 可以供多种嵌入型操作系统的应用。

3 嵌入式数据库系统设计的技术和应用前景

3.1 嵌入式数据库系统设计的主要技术

嵌入式数据库系统设计其中一项主要技术就是数据的复制和缓存的功能。通过这项技术可以将需要维护和备份的数据在不同的多个移动的网络节点之间进行复制备存。在嵌入式数据库系统设计中的这项功能主要是进行服务器之间的复制数据和移动的计算机数据信息之间的复制和保存。从严格意义上来说, 只有服务器之间进行的复制才能被称为数据的复制, 而计算机上所保存的数据进行复制就是属于数据的缓存。复制可以提升分布式的数据库的可靠程度和访问的性能, 但是必须保证多个复制节点在数据上的一致性。根据维护复制的功能上所采取的技术方法的不同, 就可以将复制功能分为严格一致性和弱一致性。在嵌入式数据库系统设计的复制和缓存技术中, 如果要求严格的一致性就要保证在无论何时复制的数据信息其内容都是一致的, 但是对一致性的要求比较弱, 那么可以允许在较短的时间内有不相同的现象的出现。但是我们要求其不同的数据不能太多, 必须控制在一定的范围之内, 并且最终随着时间的演变是能够趋向相同的。对于嵌入式数据库系统设计的另一个技术就是数据广播。这项技术是应用于移动的计算环境之下, 关于客户的机器和总的服务器双方是不对称的, 正好应用了这一点, 就可以用类似于周期式的形式来传递数据和信息。通过数据广播技术可以帮助处理数据库系统的断接问题, 并且不会因为用户的数量的变化而发生变化。对于数据广播技术的构造中一个方面是服务器, 这个层面是用来进行组织广播和调节数据, 可以对广播数据进行本地缓存。因此, 复制缓存技术和数据广播都是嵌入式数据库系统设计的主要技术。

3.2 嵌入式数据库系统设计的应用前景

随着物流业的逐渐发展壮大, 嵌入式移动数据库系统设计也可以应用在物流方面。采用嵌入式数据库系统设计, 可以对物流的信息进行准确的跟踪, 对生产、销售和运输过程中的资金进行合理的安排。在物流的运输工作中, 可以利用嵌入式数据库系统技术将车辆信息中移动的数据信息进行传递, 从而保证物流车辆在运输过程中的一切行踪都在总系统的控制范围内。通过嵌入式数据库设计可以将手写的信息用无线的网络传入中央的数据库来存储, 这样有利于物流信息的更新和保存。同时, 嵌入式移动数据的技术也可以应用于移动的银行。目前, 我国的移动用户的群体在逐渐的扩大, 所以银行移动化也是大势所趋。嵌入式数据库系统设计在移动银行上进行应用, 可以帮助用户进行实时的账务查询和交易, 增加了灵活性。移动银行的用户可以不受时间和地点的限制, 来办理银行业务, 从而也节省了大量的时间。在水电业中, 对于数据传统上的采集方法是进行家家户户的抄录数据, 现在则可以利用嵌入式数据库技术进行移动的传输数据, 从而提高了工作效率。

4 结束语

随着技术的不断发展, 人们对移动数据的应用的要求也越来越高。因此, 为了顺应时代发展的需求和提高工作效率, 嵌入式数据库系统设计就变得更加重要。我们必须对嵌入式数据库系统进行研究, 首先对其概念有很好的把握, 再者对其特点以及该技术的应用前景和主要技术都要明确。虽然现在技术上还不是特别完善, 但是随着研究的不断深入, 我们相信嵌入式数据库系统设计的应用前景会更好。

摘要：随着我国经济的不断发展, 计算机信息技术也在不断地进步之中, 伴随而来的数据库技术也在发展。数据库是计算机技术中的一个重要的组成部分, 由于现在对移动数据处理的技术要求也在提高, 因此就必须加大对嵌入式数据库系统的设计的研究, 从而提升移动数据的实际的应用性。文章主要对嵌入式数据库系统设计的特点及技术等方面的研究进行了概述。

关键词：嵌入式数据库系统,设计的研究,应用前景

参考文献

[1]陈亚峰, 李瑞歌.嵌入式数据库及其应用研究[J].民营科技, 2011, 5 (10) :12-23.

嵌入式数据库系统论文 第5篇

分布嵌入式大气数据系统算法的初步研究

针对某型飞机给出了DFADS系统的构型描述,进行了DFADS的算法设计,算法采用了一种非物理映射的方法来建立各测压点压力和基本大气参数之间的关系.先是利用制定的多传感器数据表决规则表决出2～3对相关的`测压点,然后通过建立相关测压点压力和其压力系数值之间的关系,利用这几对测压点的压力对事先建立的Cpi(α,β,Ma)映射关系表格数据库进行查表计算,从而得到当前的飞行状态.本文利用计算流体动力学(CFD)计算手段获得了332个飞行状态下飞机前机身14个测压点的表面压力系数数据,并以此为基础对DFADS的算法进行了仿真验证.结果表明,该DFADS的算法可以根据14个点的压力输入,正确地解算当前的大气参数.

作 者：王岩 郑伟 WANG Yan ZHENG Wei 作者单位：沈阳飞机设计研究所,辽宁,沈阳,110035刊 名：飞机设计英文刊名：AIRCRAFT DESIGN年，卷(期)：28(6)分类号：V241.7关键词：嵌入式大气数据系统 多传感器 数据表决 映射嵌入式

嵌入式数据库系统论文 第6篇

关键词：高校图书馆；大数据；数据素养；数据素养教育

中图分类号： G254.97 文献标识码： A DOI：10.11968/tsyqb.1003-6938.2016058

Research on University Library Embedded Data Literacy Education

Abstract The article summarizes the content and features of the era of big data，and on the basis of a brief introduction on the pattern and practice of university libraries carrying out data literacy education abroad， the author proposed that university libraries in China which want to develop data quality education should seek cooperation with professional teachers， students， and researchers by embedding the education in the curriculum and teaching network platform， in learning environment， and in the whole process of research projects.

Key words university library； big data； data literacy； data literacy education

随着科学研究第四范式[1]——数据密集型科研的悄然兴起，科学研究以数据为中心、以数据为驱动的特征日益突出。研究者遇到了越来越多的数据监管、数据出版、数据引用等方面的问题[2]。对数据的获取、使用和评价等技能成为大数据时代高校师生应该具备的基本素养。笔者综合国内外文献研究发现，数据素养的内涵是指具备数据意识[3]并对数据具有批判性思维[4]，而且能够及时有效地获取、分析、处理、利用和展现各种数据资源。

数据素养虽然是一个全新的概念，但它并不是凭空出现的，而是在我们过去长期研究的统计素养和信息素养概念的基础上，经过外延的扩展和内容的重新定位而形成的关于人的素养的新概念，强调的是大数据环境下对数据的理解、交流、获取、分析及运用的能力。在现代信息环境下它已成为影响人们科研能力、科研水平的重要因素，主要包括数据意识、数据知识、数据技能、数据能力四个方面，其中能力层面的数据素养培养是数据素养教育的重点，包括数据基本能力、数据获取能力、数据评估能力、数据管理能力、数据使用能力、数据表达能力。

本文在概述数据素养概念内涵及特征的基础上，通过对国外数据素养教育模式及实践的归纳与分析，提出国内高校图书馆开展嵌入式数据素养教育的路径，以期为我国高校图书馆开展数据素养教育提供对策与思考。

1 数据素养教育的内涵和特征

数据素养（Data Literacy）的定义在不同环境和不同领域中均存在差异。数据素养一词是一个组合词，由数据和素养两个词组合而成。一般而言，素养指人们通过学习、训练和培养能从后天获得的知识、技巧或能力；而数据字面的理解就是数值或数量，在此则指广义上的数据，包括各种数字、文字、视频等各种信息甚至符号。综合目前国内外的相关研究，笔者认为，数据素养应该主要包含以下几方面内容：一是正确地认识数据，并运用正确的方法获取数据；二是以数据分析为基础对数据做出正确的判断和解释；三是科学地管理数据，使之成为可获取、利用的资源；四是准确地评估数据，在此基础上做出正确的决策。

从科学研究生命周期的角度来看，数据素养与数据生命周期直接相关，数据素养的内容涵盖在科学研究生命周期的各个阶段。从科研项目的启动开始，到研究数据的收集、研究过程中数据的组织和管理、数据分析的工具与技术、数据的存贮与数据安全，直至最终的数据共享规则与如何使用等，都与数据素养息息相关。在最初的数据收集阶段，研究人员必须了解数据源的特征，包括数据的类型、格式等；在数据的组织、整合及管理阶段，研究人员要学会设计相应的管理平台和数据架构；在研究进行的过程中，科研人员应熟悉数据分析工具和数据分析软件，利用原始数据进行建模，在数据分析的基础上得出令人信服的结论。为了数据能长期保存和共享，科研人员还应了解数据保存、共享与数据安全等方面的知识，包括共享平台的数据使用政策、规则以及知识产权问题等。

从大数据的角度来看，随着数据密集型科研时代的来临，科学研究的数据呈几何级数增长，“数据驱动科学发展，科学就是数据，数据就是科学”[5]这样的理念在科学研究领域已经形成共识，对数据的获取、分析和利用能力成为大数据时代人们必备的科学素养之一。其实早在2010年在哥德堡召开的第76届国际图联大会上，科学素养就成为会议的重要议题之一[6]，2012年美国博物馆与图书馆服务协会资助了数据素养项目，以探索培养科研人员数据搜集、整理及运用的能力[7]。这些都说明数据素养问题已引起国外图书馆界的广泛关注，而且美国许多高校图书馆近年来也纷纷开展数据素养教育实践活动以适应大数据时代科研环境变化的要求。

2 国外高校图书馆数据素养教育的模式与实践

基于对科学研究范式变化以及数据管理需求的迫切洞察，麻省理工学院、普渡大学、密歇根大学、牛津大学图书馆等都已认识到提高科研人员及学生数据素养的重要性和紧迫性，通过组建专门的团队，从课程开发、资源提供、科研支持、技术工具、专业设施等多个方面开展创新服务，并积极探索在资源、人员、服务等方面做出改变，开展形式多样、多方合作、适应现代需求的数据素养教育。

国外高校图书馆开展数据素养教育的模式有[2]：一是通过 Libguide 建立科学数据管理资源导航，提供基础的数据服务，包括数据管理的概念、方法、工具及可利用资源等； 二是面向研究生和研究人员提供科学数据素养通识教育，包括数据管理的基本理论与方法；三是深入到具体学科领域，提供针对性强、内容更为系统的学科专题数据素养教育。

数据素养的概念一经提出，其研究和相关实践活动也获得了各种研究基金和科研机构的支持。如早在2004年，国际社会科学信息服务与技术学会（International Association for Social Science Information Services and Technology， IASSI）就支持了相关研究。2007年美国雪城大学教授秦健获得美国国家科学基金会研究资助，开设“科学数据管理 （ Scientific Data Management） ”课程，在2 年的时间内重点关注如何提升本科生的科学数据素养[8]。

而长期从事文献检索教育、信息素养教育并积累了丰富经验的各高校图书馆也敏锐地发现了数据素养教育在大数据时代的重要价值和师生们的迫切需求，纷纷加入到数据素养的教育和研究中。许多美国研究性大学图书馆首先在其信息素养教育课程中加强了数据管理的技能培训，如康奈尔大学图书馆就开设了很多有关数据素养方面的讲座。美国博物馆和图书馆服务研究所（IMLS）通过资助相关大学的研究来参与数据素养教育过程，如2010年资助马萨诸塞大学医学院和伍斯特大学理工学院开展了针对研究生与本科生的科学领域数据管理课程计划研究， 2011年资助普渡大学、斯坦福大学、明尼苏达大学、俄勒冈大学联合开展“ 数据信息素养培训” 项目。

2007年，明尼苏达大学图书馆组建了e-Science和数据服务协同团队（EDSC） ，他们通过调查美国多个大型研究机构的用户需求报告、澳大利亚国家数据存储中心的实践经验以及英国在定义图书馆角色和责任方面的成果，建立了数据管理专题网站， 开办了“ 科学家和工程学家的数据管理入门”研讨会，并于2010年开设“为您的基金申请创建数据管理计划” 专题讲习班，不仅为教师提供数据管理知识， 而且促进了教师和图书馆员之间在科研中的合作关系。2010年，马萨诸塞大学阿默斯特分校图书馆成立了数据工作小组，负责数据资源的管理，提供数据管理的相关咨询并开发了实用的数据管理课程。他们有针对性地开设了各种与数据管理相关的讲习班，提供数据存贮、数据共享、数据再利用、数据伦理等核心技能，很受学生的欢迎。

由上可见，国外高校图书馆不仅对数据素养的理念发现敏锐并具备丰富的实践经验，而且已经将理论与实践快速地应用到图书馆教育与培训中去，形成了较为完备的数据素养教育服务体系，包括数据管理的资源导航、咨询服务，数据管理的课程开发和用户培训等内容。

3 国内高校图书馆开展嵌入式数据素养教育的路径

目前国内的高校图书馆在数据素养方面无论是理论研究还是实践探索都处于起步阶段， 相关研究要么是对国外理论、方法与实践项目的介绍，要么是从图书馆视角做一些研究与思考，没有研究现代信息环境下数据素养教育的内容、方式、特点、实施策略以及如何与当前我国的信息素养教育对接进而获得发展。主要表现在：一是对数据管理、数据素养教育的认识与理解不够深入；二是对数据素养教育缺乏相应的政策设计和服务支持；三是没有形成科学系统的数据素养教育模式。

高校图书馆作为信息素养教育的主要执行机构，理应全力以赴地投入到数据素养教育的理论研究与实践中去，积极探索数据密集型科研范式环境下，将数据素养教育与培训渗透到用户的工作、学习和生活空间，提供一种到身边、到桌面、随时随地、无处不在的主动服务，将这些教育与服务实时地、动态地融入到用户的学习、工作和生活中，并与用户实现良性的互动与沟通。

大数据环境下高校图书馆的数据素养教育并不是图书馆能独立完成的，合作是开展数据素养教育的必由之路，必须寻求与高校教师、学生及科研人员的合作，包括与专业老师合作，嵌入课程和网络教学平台；与学生合作，通过图书馆的学习共享空间和信息共享空间嵌入学习环境；与科研人员合作，嵌入科研课题的全过程，协助数据管理。

3.1 与专业教师合作，嵌入课程和网络数学平台

与专业教师合作就是在高校的专业课教学过程中，图书馆组建由学科馆员、技术人员、数据管理人员组成的团队提供相关支持，全程参与教师的课程设计和教学实践活动。图书馆团队要与教师预先做好课程设计，共同完成教学目标的制定、教学内容的选择，并将数据素养的相关理论、方法有机地嵌入到课程中，让学生在掌握专业知识的同时也学会与之相关联的数据处理技能及应用数据环境。

除了传统的课堂教学之外，网络在线课程也是图书馆提供数据素养教育的一种重要方式。可以通过已经建成的网络教学平台，将数据素养教育的概念、理论、方法、案例等以专题讲座或视频甚至是动漫的方式制作成专门的课件供学生学习。还可以通过现有的图书馆导航系统或专题网页建立相关的数据资源导航，提供图书馆现有的数据服务信息及数据服务工具等。如美国的一些高校图书馆就在自己的资源导航中提供了数据资源列表、常用数据集、研究数据仓储等栏目，还有图书馆的特色数据、新购数据资源、数据馆员的联系方式等。

3.2 与学生合作，嵌入学习环境

目前我国高校正在积极探索与实践创新性教育，尝试各种创新性学习方式。学生们在专业教师的带领下借助各种学习资源，采取多种多样的学习方式将新知识灵活应用以解决实际问题。在这个过程中，学生们通过对特定问题相关知识、信息、数据的收集、分析、整合来完成全新的知识建构，在解决问题的过程中掌握新知识。整个学习过程强调以学生为中心，教师只是学生知识建构与应用的帮助者。而在创新性学习过程中，图书馆的学科馆员、数据馆员可以借助图书馆的信息共享空间、学习共享空间充分参与到学生的学习、讨论中去，用自己的专业知识为他们提供信息和数据收集、分析和评价的途径和建议[9]。

图书馆员的服务还可以嵌入到学生的毕业论文（设计）写作中去。在选题和开题阶段，图书馆员可以利用自己熟悉和掌握各类数据库的特点和使用方法，帮助学生检索到高质量的文献信息；在数据收集与分析阶段，图书馆员可与专业教师合作，帮助学生用科学的方法分析和判断数据信息；在写作和完成阶段，图书馆员可以提供过去的最佳范例，提高学生的学习效率。在这个过程中，不仅是学生运用所学的专业知识解决问题提高自己的综合素质，也是学生对过去所学的有关数据获取、数据分析、数据评估等数据素养相关知识的积淀与提升过程，是学生专业知识掌握与数据素养共同提高的最佳路径。

3.3 与科研人员合作，嵌入科研课题的全过程

国际上科学研究中数据管理法律框架、科研资助机构的数据管理要求、学术论文发表的原始数据共享规定以及所在机构数据保存政策等数据管理方面的政策与规范，对科研人员的数据管理素质提出了更高的要求，而图书馆在资源及数据采集、管理、整合与服务方面具备的优势成为其与科研人员合作开展数据素养教育的优势。如高校图书馆可以为科研人员提供数据存储、管理、共享与服务。

图书馆还可以在现有的实体空间中将现代信息技术与图书馆服务相融合，开辟数据实验室，建立起由学科专家、学科馆员、数据馆员相互协作的机制，依托具体的科研课题开展数据素质培训、科研创新和学术交流，大家各展所长、各司其职，由图书馆员为科研人员提供多层次、个性化的数据服务。

4 结语

高校图书馆开展数据素养教育要时刻关注国内外数据分析与管理专业教育的发展和变化趋势，建立一个开放共享的环境，将数据公开和用户体验放在首位，坚持以用户为中心，而大数据环境则为数据素养教育提供了丰富的资源。本文主要探讨了大数据环境下数据素养教育嵌入课程、嵌入环境、嵌入科研课题的整体思路，如何有效地实现，实施过程中的作用机制与效果等问题还需要进一步深入研究。

参考文献：

[1] 邓仲华，李志芳.科学研究的范式演化——大数据时代的科学研究第四范式[J].情报资料工作，2013（4）：19-23.

[2] 孟祥保，李爱国.国外高校图书馆科学数据素养教育研究[J].大学图书馆学报，2014（3）：11-16.

[3] Stephenson E，Caravello P S.Incorporating Data Literacy into Undergraduate Information Literacy Programs in the Social Sciences：A Pilot Project[J].Reference Services Review，2007，35（4）：525-540.

[4] Schield，M.Statistical literacy：thinking critically about statistics.Of Significance：A Topical Journal of the Association of Public Data Users[J].Significance，1999，1（1）：15-21.

[5] Hanson B，Sugden A，Alberts B.Making Data Maximally Available[J].Science，2011，331（6018）：649.

[6] Session 74—Information Literacy with Reference and Information Services[EB/OL].[2016-03-20].http：//www.ifla.org/node/6271.

[7] Project Overview[EB/OL].[2016-03-17].http：//wiki.lib.purdue.edu/display/ste/Home.

[8] Qin Jian，D'Ignazio J. Lessons learned from a two -year experience in science data literacy education[EB/OL].[2016-03-24].http：//works.bepress.com/jian_qin/1.

[9] 张晨.大数据时代的图书馆与数据素养教育[J].图书与情报，2014（4）：117-119.

嵌入式数据库系统论文 第7篇

关键词：数据同步,嵌入式,SQLite

0 引言

随着智能移动设备的普及, 人们对实时处理和移动数据存储的要求不断提高, 凸显了嵌入式移动数据库的优越性。嵌入式数据库只是完成了数据收集和简单数据处理功能, 独立的少量数据没有意义, 只有大批量数据整合起来分析的才有价值。嵌入式数据库不具备大量数据分析的功能, 只有在服务器上, 利用大型数据库才能对数据进行较完善的处理。为了更好地分析数据, 需要将数据从嵌入式数据库同步到服务器上的大型数据库, 所以数据同步成为数据库系统不可或缺的一部分。

1 数据同步总体结构设计

设计采用嵌入式数据库与中心数据库之间数据表同步的模式, 嵌入式数据库采用S Q L ite, 中心数据库采用S Q L S e r v e r 20 0 5。嵌入式数据库只存储本地数据信息, 中心数据库存储所有嵌入式数据库的数据信息。嵌入式数据库和中心数据库之间的数据同步通过嵌入式服务器提供的W e b服务来实现, 同步过程由嵌入式服务器端发起。

实现数据同步需要这几部分协同工作:嵌入式数据库、同步服务器、中心数据库、中心服务器。其中嵌入式数据库、同步服务器运行在嵌入式服务器上, 中心数据库、中心服务器可以分别运行在不同服务器上, 也可以运行在同一个服务器上。以上四部分可以分为两端, 嵌入式数据库和同步服务器在一端, 中心数据库和中心服务器在另一端。图1为中心数据库和中心服务器在同一个服务器上的情况。

2 数据同步实现

2.1 数据同步系统模块划分

提出一个同步方案模型, 数据同步系统模块划分如图2所示。

嵌入式服务器为数据同步系统源端, 由同步服务器和嵌入式数据库组成, 目标端由中心数据库和中心服务器组成。一个数据同步过程的完成需经过变更数据捕获、数据分发、数据更新3个步骤。在数据分发前嵌入式服务器需要对所传输数据的格式进行转换, 使其符合系统中的协议标准, 在中心服务器需要对接收到的数据进行解析。

数据同步系统模型结构从接收到信息同步到目标数据库的流程为:

(1) 变更数据捕获模块捕获嵌入式数据库的数据变化, 将变化信息插入到“变更数据记录表”;数据分发前需要将数据进行格式转换, 数据打包模块负责变更信息打包, 数据发送模块将信息传送到中心服务器。

(2) 中心服务器接收数据信息, 由数据解析模块解析;数据更新模块将信息更新到中心数据库。

2.2 数据变更捕获模块的实现

变更数据捕获是为了获得监测的数据表中数据的变化情况, 并记录于变更数据记录表中, 便于数据同步时调取。设计方案采用A P I法捕获变更数据。基于A P I法的数据捕获可以实时捕获到数据表中的数据变更和操作类型。

S Q L i t e提供的接口函数中包括s q l i t e 3_u p d a t e_h o o k函数, 此函数可用来检测指向数据库的所有U p d a te、I n s e r t、D e l e t e操作, 对发生此操作的每一行都可以检测到。设计采用此接口函数监测数据的变更情况。函数声明:

v o i d*s q l i t e 3_u p d a t e_h o o k (s q l i t e 3*d b, v o i d (*) (v o i d*, i n t, c h a r c o n s t*, c h a r c o n s t*, s q l i t e i n t 6 4) , v o i d*d a t a) ;

s q l i t e 3_u p d a t e_h o o k函数的第一个参数d b为指向检测数据库的数据库的指向指针, 第二个参数为回调函数, 第三个参数d a ta是指向特定数据的指针。采用s q lite 3_u p d a te_h o o k () 函数可以检测到所有数据表的数据变更情况, 其中包括变更数据记录表和数据同步记录表, 而这两个表的数据内容都是不需要上传到中心服务器的。若变更数据记录表的内容发生变化, s q l i t e 3_u p d a t e_h o o k () 捕获到并把变化内容插入此表中则会造成程序的死循环, 所以在变更数据记录表和数据同步记录表的开头都加上“s y n c_”, 通过判断变更数据是否是需要记录的, 确实是否执行u p d a te_h o o k函数以下的程序。u p d a te_h o o k函数流程如图3所示。

u p d a t e_h o o k回调函数的参数可以得到发生变化的数据库、数据表名称、更改类型和变化r o w id, 由此可得到构造s q l语句的几个必备参数。例如构造更改数据插入s q l语句:

s p r i n t f ("I N S E R T I N T O s y n c_r e c o r d (m o d i f y_t a b l e, m o d i f y_t y p e, m o d i f y_t i m e, m o d i f y_r o w i d) V A L U E S ('%s', %d, s t r f t i m e ('%%s', 'n o w') , %d, ) ", t a b l e_n a m e, T y p e, r o w i d) ;

向s y n c_r e c o r d表插入变更数据表的表名、变更类型、变更时间、变更行号。回调函数获得必要的信息, 将变更数据信息记录在s y n c_r e c o r d表中, 作为之后数据同步的依据。

2.3 接收端解析和更新

同步的最终动作是将变更数据传输到目标端, 以修改数据库中的相应表, 达到同步的目的, 而这部分功能由中心服务器完成。中心同步程序流程如图4所示。

2.3.1 中心服务器运行环境

操作系统:W I N D O W S X P;数据库:S Q L S e r v e r2 0 0 5;J A V A虚拟机:J D K 1.6.0_2 6;开发软件:M y E c l i p s e J a v a E n t e r p r i s e

2.3.2 J S O N数据包解析

设计采用的数据分发格式是J S O N, J S O N是一种轻量级、易于阅读和编写、易于机器解析和生成的数据交换格式。

中心服务程序需要将同步过来的J S O N包内容转为J A V A类实例, js o n O b je c t是经转换后的一个J S O N字符串。以同步tr e a tm e n t表为例说明解析过程:

2.3.3 连接更新到中心数据库

中心同步程序使用J D B C连接操作S Q L s e r v e r, J D B C遵循O D B C (开放数据库互联) 模型, 是一种用于执行S Q L语句的J a v a A P I, 为数据库开发人员提供了一个标准的A P I。类D B O p e r a te负责连接数据库和提供操作数据库的各个接口。类D B O p e r a te包含的函数:

(1) D B O p e r a t e () :类D B O p e r a t e的构造函数, 创建与数据库的连接, 无参数。

(2) s e l e c t (S t r i n g s q l) :数据库查询操作, 参数为一条s q l语句, 返回值为查询的结果集。

(3) u p d a t e (S t r i n g s q l) :对数据库的更新操作, 包括插入、删除、修改, 参数为一条s q l语句, 返回值为布尔类型, tu r e表示操作成功, fa ls e表示操作异常。

(4) d e l e t e (S t r i n g s q l) :对数据库进行删除操作, 参数为一条s q l语句, 返回值为布尔类型, tu r e表示操作成功, fa ls e表示操作异常。

(5) i n s e r t (S t r i n g s q l) :插入信息到数据库, 参数为一条s q l语句, 返回值为布尔类型, tu r e表示操作成功, fa ls e表示操作异常。

(6) c l o s e () :关闭操作, 关闭R e s u l t S e t对象, S t a t e m e n t对象, C o n n e c t i o n对象, 无参数。

3 测试与验证

3.1 测试环境搭建

同步功能测试环境如图5所示。同步测试环境需要移植有W e b服务器、嵌入式数据库、同步服务器的嵌入式服务器, 中心服务器及中心数据库, 一台装有浏览器的P C机, 且三者都是联网的。

3.2 测试过程

为监视中心数据库数据变化情况, 可在中心服务器上通过D O S窗口查看同步情况。首先要连接到中心数据库, 在D O S窗口输入命令o s q l–U s a, 回车后再输入密码。命令u s e I n te llig e n t_h o u s e h o ld表示操作数据库的名称是I n te llig e n t_h o u s e h o ld, 即操作的是中心数据库。“s e le c t c o u n t (*) fr o m J s e n s o r”表示查询J s e n s o r表中数据的行数, 在嵌入式服务器同步前表J s e n s o r的行数是0, 即无数据。

3.3 测试分析

同步完成后向用户返回同步到中心服务器成功。图6为中心服务器同步数据处理打印信息, 可以看出, 中心服务器同步程序接收到同步数据, 并将其存入到了中心数据库。在中心服务器D O S窗口下, 输入“s e le c t c o u n t (*) f r o m J s e n s o r”, 再次查询J s e n s o r表中行数, 如图7所示, 同步后J s e n s o r数据表中有4 1行数据, 可以再次确认嵌入式服务器数据同步到中心服务器成功。

4 结语

针对嵌入式系统数据存储能力弱的特点, 提出一种旨在减小嵌入式数据库数据存储压力的嵌入式数据库与中心数据库的数据同步模式, 通过模块化编程, 实现对变更数据的捕捉、格式转换、接收与更新等功能。系统调试与数据测试, 验证了嵌入式数据库与中心数据库能够同步协作, 提高了嵌入式系统的应用价值。

参考文献

[1]田志军.嵌入式移动数据库同步系统的研究与实现[J].Control Engineering China, 2012, 33 (5) :107-108

[2]周克江.嵌入式移动数据库及其应用问题研究[J].湖南第一师范学报, 2004, 4 (3)

[3]李衷怡.异构数据库准实时同步技术研究[D].武汉:华中科技大学, 2010

嵌入式数据库系统论文 第8篇

1 嵌入式系统概述

随着科学技术的不断发展, 嵌入式系统已经成为电子行业中不可缺少的部分。嵌入式系统是以计算机为依托的系统, 这种系统的软硬件可以进行剪裁, 这就使得嵌入式系统能够满足功能、体积、成本等方面的要求, 并且能够对其他设备进行有效的控制和监督。随着嵌入式系统的不断完善, 其应用的范围也更加广泛, 在我国的许多领域都有嵌入式系统的应用, 嵌入式系统的发展给各行各业都创造了巨大的收益。

随着嵌入式系统的应用和发展, 越来越多的嵌入式系统都和网络技术密切联系在一起, 这就使人们更加重视嵌入式系统的安全问题。我国大多数嵌入式技术都应用于工业领域中, 嵌入式技术的应用关系着工业设备的使用情况, 如果在设备使用的过程中, 嵌入式系统受到攻击或损坏, 就会给整个行业造成巨大损失, 从而威胁到我国经济的发展。

嵌入式系统包括硬件部分和软件部分, 嵌入式数据管理系统属于嵌入式软件系统的一部分。在嵌入式系统应用的过程中, 系统的安全性成为人们重点关注的问题。虽然现阶段已经有许多解决系统安全问题的方法, 但对于系统安全问题还没有进行系统化的研究。

2 安全嵌入式数据库管理系统分析

随着嵌入式数据库管理系统的发展和完善, 越来越多的行业中都应用到了嵌入式数据库, 国内外对嵌入式数据库的需求量也在不断上涨。在嵌入式数据库管理系统应用的过程中, 由于各行业对系统的应用需求不同, 并且计算平台也有差异, 这就使得嵌入式数据库管理系统没有统一的发展标准。在大多数嵌入式数据库管理系统的应用中, 其应用目的都不同, 所以其采用的技术手段也有所差异。由于嵌入式数据库管理系统没有统一的技术平台, 这就使得管理系统在发展的过程中采用不同的技术来满足其应用需求, 所以在对嵌入式数据库管理系统进行研究时, 要根据其所处的环境来进行研究, 这样才能提高研究的科学性。

嵌入式系统的应用已经有较长一段时期。在一般的网络应用中, 嵌入式数据库管理系统都处于中层位置或者基层位置。在系统应用时, 可以通过特定的网络进行连接, 或者是通过计算机监控系统进行连接, 监控系统通过网络来控制嵌入式数据库管理系统的终端, 从而形成完整的控制网络。嵌入式数据库管理系统的应用, 能够有效的解决大量数据传送和处理的问题, 从而使各类网络的工作效率提高。由于网络的覆盖率较广, 在使用嵌入式数据库管理系统时, 一定要注意使用的安全性, 虽然现阶段对系统安全性问题的研究已经开展, 但还需要进行更加深入的研究, 对嵌入式数据库管理系统进行分析, 了解其在安全方面存在的问题, 这样才能有助于弥补管理系统安全方面存在的不足之处。

3 安全嵌入式数据库管理系统设计

嵌入式数据库管理系统具有较强的专用性特征, 在嵌入式系统设计的过程中, 要根据所需要的环境来设计系统软件, 这样才能充分体现系统的专用性特点。在设计嵌入式数据库管理系统的过程中, 不仅要满足嵌入式数据库管理系统的原则, 还有满足安全数据库管理的原则。在设计时, 要以系统的具体需求为根据, 遵循相关的设计原则, 这样设计出的系统才能达到预期的目标。

嵌入式数据库管理系统的原则。作为系统软件来说, 嵌入式数据库管理系统除了要具备实用性、先进性和可靠性等基本原则, 还应该遵循专用性、轻量型和可剪裁性原则。在嵌入式数据库管理系统应用过程中, 会遇到不同的环境和操作系统, 这就要求系统软件必须要适应不同的应用环境, 并根据环境的不同发挥其专用性, 这样才能根据嵌入式数据库管理系统的具体情况来进行剪裁, 从而满足轻量型原则, 如果在某个特定的环境中有实时要求, 这就需要使软件的设计遵循实时性原则。

安全数据库管理系统的原则。在设计安全数据库管理系统时, 要将系统中的数据和资料进行有效的管理, 并提供相应的信息存取服务。要保证在授权用户需要时, 向其提供可靠的信息, 如果有非授权用户想要获取信息, 系统应该拒绝访问, 这样才能保证数据库信息的可用性和完整性, 同时也能保护授权用户的合法权益。

管理系统安全策略的分析与制定。在安全嵌入式数据库管理系统的设计中, 要对系统的安全策略进行分析和制定, 这样才能保证系统的安全性。管理系统的安全策略是根据客户对系统安全的需求, 制定的保护系统信息的相关规定和具体内容。通常情况下, 都会将安全策略分为访问控制策略和访问支持策略。1.访问控制策略能够反映嵌入式数据库管理系统的机密性和完整性, 它通过设定相应的规则来控制用户对系统的访问, 主要的访问控制策略包括自主访问和强制访问两种;2.访问支持策略能够反映嵌入式数据库管理系统的可用性和可审计性, 它能够保证控制策略的实施。

系统结构模型的选择。在选择嵌入式数据库管理系统的结构模型时, 需要对系统的结构模型进行分析, 然后选择最实用的结构模型。嵌入式数据库管理系统的结构主要分为客户端结构和库函数结构。1.客户端和服务器模型。数据库服务器端是独立于其他程序而运行的, 在一些商业数据库中, 服务器程序都在专门的机器上运行, 在使用客户端模型时, 能够将服务器中的资源提供给多个客户端。如果采用服务器端结构模型, 则需要进行两次切换才能完成, 这就使得系统的开销增大, 给服务器和客户端都增加了负担。服务器模型能够为应用程序提供数据库接口, 从而消除了数据库管理系统中存在的差异性问题;2.库函数模型能够解决系统中的通信开销, 在库函数模型使用的过程中, 能够将数据库中的程序嵌入到应用程序中, 通过嵌入式数据库能够有效的实现数据库逻辑, 应用程序和数据库服务能够实现通信, 这样就能避免系统开销。库函数模型没有数据库接口, 它是通过数据库本身的API进行操作的。

4 总结

本文通过接受嵌入式系统, 对安全嵌入式数据库管理系统进行了具体的分析和设计。从文中可以看出, 安全嵌入式数据库管理系统在应用的过程中, 要根据其所处的环境来进行特定的设计, 而且要遵循特定的设计原则, 这样才能保证嵌入式数据库管理系统的安全性和合理性, 从而使系统在应用过程中发挥其最大的作用。现阶段的安全嵌入式数据库管理系统还存在一定的不足之处, 还应该根据其特点, 对其功能进行进一步完善, 这样才能使嵌入式数据库管理系统发挥更大的作用。

参考文献

[1]韩立毛, 赵跃华, 朱伟玲.安全嵌入式数据库管理系统的设计研究[J].通信技术, 2010 (6) .

[2]沈勇, 朱文静.一种嵌入式数据库安全增强方案的设计与实现[J].现代电子技术, 2010 (14) .

[3]沈雁, 戴瑜兴, 汤睿.基于嵌入式数据库的分布式大坝监测数据汇聚器设计[J].电子技术应用, 2011 (5) .

嵌入式数据库系统论文 第9篇

1 嵌入式茶叶生产系统的三种形式

嵌入式茶叶生产系统以嵌入数据库为基本组成, 每个单元由4~6人, 最多不超过10 人完成相对完整的一系列作业内容, 各工位之间的在制品采用一些简单的辅助设施或手工搬运, 单元内的成员相互协作, 共同完成生产任务。 由于用于嵌入式茶叶生产系统的工作台布局一般成U型, 像个体户的售货摊, 所以在日本也被称之为“U字型茶叶生产系统”或“货摊茶叶生产系统” (日语直译为“屋台方式”) 。

嵌入茶叶生产系统可具体分为:一人茶叶生产系统、分割茶叶生产系统和巡回茶叶生产系统。

1.1 一人茶叶生产系统

一人式是嵌入式茶叶生产系统的基本形态, 嵌入数据库内所有作业不再进行分工, 由一名作业员独自完成。一人茶叶生产系统的优点是嵌入数据库内作业员的加工速度由自己控制, 不受其他作业员的影响, 便于自主管理;缺点是工作内容多, 对作业员的操作要求较高, 培养多能工所需的时间较长。

1.2 分割茶叶生产系统

嵌入数据库内有数名 (一般6 人以下) 作业员, 每人分担若干工序。当产品所需工序较多时采用这种方式, 或在多能工培养期间作为向一人式或巡回式转换的过渡型茶叶生产系统。

1.3 巡回方式

嵌入数据库内有若干名作业人员, 每个人都承担嵌入数据库内的全部作业。操作时, 作业人员按顺序和统一的节奏一个接着一个在嵌入数据库内巡回作业, 在日本也称它为“追兔方式”。巡回式的优点是不用增加作业面积、工作台和设备, 仅通过增加作业人员就可达到迅速增产的目的;缺点是嵌入数据库内的生产节奏被作业速度最慢的人控制。

2 基于Linux嵌入式数据库的茶叶生产系统的特征和优势

嵌入式茶叶生产系统是应运信息经济时代市场对产品多品种、小批量的需求而产生的, 其自身的特征和相较于传统流水线茶叶生产系统优点, 使之成为柔性生产理念更高层次的代表之一。

2.1 基于Linux嵌入式茶叶生产系统的特征

2.1.1 生产设备呈“U型”或“L型”布置, 工人在内侧作业, 使之能够从最后作业点快速回到初始作业点, 从而达到作业路线最短的目的。

2.1.2 秉承小型化和少人化的原则, 一条嵌入线 (Cell Line) 线体长度为6~8m, 配置员工4~6 人。

2.1.3 工位间在制品的传输不再使用传送带设备, 采用徒手或其他简易装置 (如滑道等) 搬运。

2.1.4 作业员由只重复做某一操作转为多能工, 嵌入内的每个作业员一般都能够胜任所有工作, 保证生产过程中因需求变化, 可以对作业员进行灵活的调配。

2.1.5 全部作业均在工作台上完成, 作业员一般采用站立姿势作业。

2.1.6 产品的所有检验工作均由作业员负责, 不另设检验工序。

2.1.7 主要为手工作业, 机械化和自动化的水平低。

2.2 基于Linux嵌入式茶叶生产系统的优势

2.2.1 较强的柔性, 可灵活布局。传统流水线布局刚性大, 生产产品单一, 对市场需求波动的应变能力较差, 一旦生产对象发生变化, 将面临流水线调整困难、调整费用高的问题。而嵌入式茶叶生产系统的每个嵌入数据库相互独立, 规模小, 以手工作业为主, 多采用通用设备, 机械化和自动化的水平低, 作业员都是多能工, 所以可以频繁、低成本的更换生产产品的类型, 通过复制或删减嵌入数据库的数量就能简单地应对产量的变化。

2.2.2 线体易建立, 投资少, 建设周期短。传统流水线需要根据生产产品的特征进行专门设计, 线体一般有几十米长, 为了保证生产效率, 采用自动化程度高的大型设备, 从而需要建设配套的大型厂房, 导致流水线的建设需要高投资和长周期。而嵌入线以手工作业为主, 只需普通的工作台, 取消了传送带, 采用少量低成本、简单通用的机械和自动化工具, 使得线体的长度大大缩短, 在短时间内就可以建立完成, 还能根据产量的变化迅速增减嵌入数据库的个数, 降低调整成本。

2.2.3 减少库存, 消除浪费, 降低成本和生产周期。流水线生产为了避免瓶颈工序造成整条生产线停工情况的产生, 各工序之间都有一定量的在制品库存, 使得流动资金的占用量增加并且掩盖质量缺陷问题;流水线越长, 分工越细, 需要的作业人员越多, 由于流水线的生产节奏由作业速度最慢的工位控制, 因此产生等待浪费, 导致大量的工时损失;作业细化, 增加取放次数从而导致动作的浪费;设备专用, 换线调整时间长。而嵌入式生产可有效实施“一个流”模式, 减少在制品, 降低库存成本;可根据产量灵活调节作业员数量, 降低人力成本;除分割式生产, 嵌入数据库内的所有作业由一个人完成, 各工序之间没有等待浪费;嵌入数据库规模小, 作业人数少, 当生产对象发生变化时, 可实现快速切换。

2.2.4 培养多能工, 发挥作业员的主观能动性, 培养团队协作能力。流水线生产只需要员工按照既定的生产节拍, 进行重复机械式的某一种工作, 不需要员工拥有过多的思想和相互之间的交流, 不利于员工身心健康的发展。而嵌入式生产的多能工掌握多种不同的操作技术, 有利于员工间的相互交流与协作, 提高对质量问题的监控能力;员工自主控制嵌入数据库内的所有作业, 这样能充分调动他们对工作的积极性, 增加个人参与感。

2.2.5 根据市场需求的变化, 可进行“并行生产”。流水线生产由于换线难度大, 长期只批量生产某一类产品, 无法灵活应对市场需求的变化。而嵌入式生产中每个嵌入数据库都是独立的个体, 可独自完成整个生产流程, 并且由于各嵌入数据库内设备简单通用, 可实现快速切换, 多个嵌入可面向不同客户的产品需求, 同时进行生产。

3 嵌入式茶叶生产系统的局限性和应用条件

任何一种茶叶生产系统在应用过程中都会存在一定的局限性, 嵌入式茶叶生产系统也不是任何时候都优于流水线茶叶生产系统, 在二者的选择上, 要根据企业的实际情况和嵌入式茶叶生产系统自身的特点而定。

3.1 嵌入式茶叶生产系统的局限性

3.3.1 培训投资大, 时间长。嵌入式茶叶生产系统需要员工掌握多种甚至全部生产技能, 市场需求的变化要求培训必须持续进行, 因此企业需要在员工培训上投入大量的资金和时间;员工一旦离职, 短时间内很难找人替代。

3.1.2 短期内产品可变成本增加。在拆分流水线进行嵌入式生产改造的初期, 为了满足多个嵌入数据库的生产需求, 需要对设备进行改造, 要增加大量的治工具, 造成了短期内产品可变成本的增加。

3.1.3 工人体力消耗多, 压力大, 容易缺少约束。由于巡回式生产, 要求作业员站立作业, 使作业强度增加;为了掌握更多的技能以应对市场的变化, 工人需要不断接受培训, 不但要对嵌入数据库内的所有工作负责, 还要进行团队间的沟通协作, 使工作压力增加, 容易使工人产生抵触情绪;虽然一定程度上工人可以自主管理, 但当工人安于现状, 工作消极时, 就会影响生产效率和产品的质量。

3.1.4 嵌入数据库延展性小。嵌入数据库内的人数限制在15 人以下, 人数的限制决定了嵌入数据库的规模, 若过度伸展扩充, 其将失去相较于流水线占地面积小、布局费用少和生产线平衡率高的优势。

3.1.5 由于布局规模的限制, 需要有特殊安放要求的设备 (如冲压设备不能和灵敏性测试仪放在一起) 给嵌入式生产布局带来困难。

3.1.6 及时供应物料的难度加大。嵌入数据库空间小, 每个工位上摆放的物料数量有限, 而生产产品种类多, 为了不间断生产, 配料员必须保证物料的持续供应。

3.2 嵌入式茶叶生产系统的应用条件

3.2.1 生产的产品批量小, 品种多。

3.2.2 嵌入式茶叶生产系统以手工作业为主, 因此加工对象多为制造工艺简单的小型制品, 质量轻, 以女性单手能够轻易提起为限。

3.2.3 为了适应嵌入式生产高柔性的特点, 与之相配套的生产组织机构要有高度的灵活性。

3.2.4 由于嵌入式茶叶生产系统的特点, 对员工的操作技能, 作业速度和统筹全局的能力上要求较高, 因此需要有一套完善、有效的培训体系。

4 结语

现阶段, 在生产自动化设备的控制系统设计过程中, 对生产自动化设备的运行效率造成了负面影响, 为了满足市场对电气工程智能化的巨大需求, 本文针对茶叶渥堆发酵生产当中存在的问题, 设计了自动生产与控制系统, 该系统利用Linux及各种生产与控制设备对茶叶生产过程中的温度、湿度、p H值等相关数据进行实时采集与存储。

摘要：基于Linux的嵌入式数据库茶叶生产系统可以对茶叶样品进行有效照射, 光纤探头将透过茶叶样品的发酵信息进行聚集, 然后通过光纤传递给光纤探头将透过茶叶样品的发酵信息进行收集, 并通过光纤传递给数据处理模块, 实现准确、有效、实时的获取通过光纤传递过来的茶叶生产信息, 将其转换成数字信号, 送入微处理器进行处理、计算和分析, 从而完成对茶叶样产程度的预测, 并在触摸显示屏上进行结果显示, 实现茶叶自动化的生产。

关键词：Linux,嵌入式数据库,茶叶,生产系统

参考文献

[1]吴娴.基于Qtopia的嵌入式软件开发[J].计算机工程与设计.2007 (21) :61-63.

嵌入式数据库系统论文 第10篇

嵌入式数据库技术具有把数据库表嵌入到应用程序进程中,并使应用程序能够进行本地直接访问以获取数据库信息,从而得到所需结果的显著特点。在边境管控系统构建中,可以充分利用嵌入式数据库SQLite的这特点,实现在任何环境下对边境信息资源的使用需求,提高军事应用中的服务效率。本文主要着眼在任何环境下边境信息访问问题的解决,重点讨论研究基于SQLite构建一个边境管控信息数据库的初步方法。

嵌入式数据库SQLite简介

1关于SQLite特点

2000年,D.Richard Hipp立足小型、快速和最小化管理的设计思想,开发出一个基于C语言实现的小型数据库:SQLite,主要通过实现了一个独立的、嵌入式的、零配置的SQL数据库引擎,达成能够专为嵌入式系统服务的设计目的。

SQLite主要特点:

完全免费:SQLite的源代码无任何版权限制,具有完成免费的特点,既可以减少产品的开发和生产成本,也可以为后期产品的稳定运行和维护修改提供较为彻底的解决方法。

易于共享:SQLite数据库很容易的通过文件被共享。一方面,一个单独、普通的磁盘文件就可以是整个SQLite的存放形式;另一方面,SQLite由于以C库的形式提供给应用程序调用,从而没有服务进程,确保使用SQLite的应用进程能够通过直接读写磁盘数据库文件来访问数据库。

理想平衡:SQLite数据库以其最小能够小于170KB的代码空间,既具备非常紧凑的代码体积,又提供数据库系统最常用的功能,在代码体积大小与系统功能之间实现了一个理想的平衡。

2关于SQLite体系结构

B a c k e n d C o r e i n t e r f a c e S Q L C o m m a n d p r o c e s s e r Vi r t u a l M a c h i n e T o k e n i z e r B-T r e e P a g e r O S I n t e r f a c e P a r s e r C o d e Generator Utilities Test Code Accessories SQLcompiler SQLite的各个模块之间及总的体系结构的相互关系。

接口层(Interface):SQLite通过位于顶层的接口层(Interface)向应用程序提供服务,主要包括接收来自于应用程序的SQL语句字符串,并将所接收的SQL语句字符串传送给标记分析器(Tokenizer)和语法解析器(Parser)进行分析,在此分析基础上,代码生成器(Code Generator)生成虚拟机指令码使用能在虚拟机(Virtual Machine)上执行。

虚拟机:虚拟机是SQLite的核心,是一个抽象计算环境,专为管理数据库文件而设计,能够通过其中指令的执行,确保SQLite完成SQL语句所请求的相关功能。

B-树(B-Tree):SQLite数据库的维护实现通过使用B-树(B-Tree)在磁盘上进行。相同的磁盘文件存放所有的B-树,一个单独的B-树可供数据库中的每个表和索引使用。B-树模块从磁盘请求调用固定大小的数据块,高速页缓存(Page Cache)负责读写和缓存数据块,同时提供回退、原子操作及对数据库文件加锁等。通过高速页缓存提供的缓冲机制,避免了频繁进行I/O操作而降低应用程序的性能。

操作系统抽象接口层:移植工作最关心的层次是最底层的操作系统抽象接口层。为了屏蔽底层不同操作系统的具体实现,操作系统抽象层接口在os.h中定义统一的抽象接口供高速页缓存调用。

总之,遵从软件工程的分层设计思想,SQLite的设计将整个数据库系统分成几个不同层次的模块分别进行实现,其设计思路清楚,模块功能划分明确,既方便维护升级,也便于不同计算平台间的移植。

边境管控系统的需求分析

边境管控系统功能主要体现在对数据的查询与更新上。边防官兵是系统的使用者,他们在执勤过程中要运用它能随时随地的对边境信息进行查询操作。这里存放的信息主要分为我方和对方两种,他们因为不是一个国家,所拥有的信息是不同的。这个系统并不是任何人都有权力使用,所有能够使用的官兵都拥有被授权的登陆用户名和密码,这样才能有效地防止失泄密。系统还拥有一个超级管理员用户,他能够根据近期边境信息的变化情况对系统进行不定期的更新操作,使这个系统能够把上级及友邻单位传递过来的信息能够及时地更新到这个系统中,同时他还有权限添加普通使用者的用户名及密码。在这个系统中,使用者可以根据想了解的分类标题进行选择,最后生成一个信息的报表。

为了达到上述的要求,必须在便携式设备中装入嵌入式数据库,所有边境信息都首先存入该数据库中,由数据库统一管理和存储,以保证执勤官兵能够随时随地的对边境信息的查询。当边境形势有新的情况变化时超级管理员可以及时对其进行更新操作,以保证该设备中的数据最新。由此可见,在边境管控系统中装载嵌入式数据库可以大大提高设备的易用性和易维护性,发挥小型设备的最大效能,增强官兵的执勤效果。

SQLite在边境管控系统中的应用研究

1系统功能的框架设计

边境管控信息系统功能设计:系统的功能主要包括信息浏览、信息更新、选择国别、系统退出四个模块。

信息浏览功能:

信息浏览是边境管理信息系统的基本功能之一,主要是根据个人需要查看相应的边境信息,一般包含连队情况、界标情况、越境情况、当地民情等四个方面的内容,其中系统默认浏览中国信息。

信息浏览功能还应包括信息查找子功能,通过建立“系统功能”菜单实现相应操作的选择。信息查找功能是在当前数据表中输入查找与文本框内容相关的信息,并将搜索到的相关信息显示在列表框中,其中查找信息的文本框设置为非空。

信息更新功能:

信息更新功能主要是基于数据库可视化的后台管理,分为数据库内容和结构维护。首先,设置登录权限,区分普通管理员和超级管理员,其中普通管理员仅能够对数据库内容进行浏览,而超级管理员既能够对数据库的内容进行浏览和修改,还能够对数据库的结构进行修改。

2数据库SQLite的框架设计

边境管理信息系统的后台数据库应当立足存储边境信息的数据库、记录系统所有数据库信息的数据库和用户信息数据库等进行框架设计。

边境信息数据库包括了所有的信息索引数据表和信息内容数据表。用户信息数据库是用来保存用户信息,包括数据表登陆窗口。登陆窗口包括用户名、密码和权限。记录系统所有数据信息数据库是用来记录系统所有的数据库名和相应的数据表名。

3数据库SQLite的功能实现

下面我们通过SQLite在边境管控信息查询系统中的用户登陆信息数据库来讲解一下SQLite的具体应用。首先我们需要建立数据库,具体数据库的形式如下:

这里有两种选择,可以在sqlite提示符下建立数据库,也可以用c语言调用sqlite_exec()实现;接下来调用sqlite_open()打开数据库;然后调用sqlite_prepare()和sqlite_step(),sqlite_finalize()从数据库中取回数据送界面窗口与输入比较;最后调用sqlite_close()关闭数据库。

主函数如下:

结束语

总之,本文着眼SQLite数据库占用资源少、性能良好和零管理成本等显著特点,着力发挥嵌入式数据库在军事方面应用,通过利用嵌入式数据库SQLite实现了对过境管控信息资源的有效管理,在一定程度上较好地满足了任何环境下对边境信息资源及时方便查询与更新的需求。

嵌入式系统在温控系统中的应用 第11篇

1.前言

温度作为一个基本物理量，它是一个与人们的生活、生产密切相关的重要物理量。生活和工业生产过程中温度作为一种常用的主要被控参数，我们需要对温度参数进行检测并利用该参数进行自动控制。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。

2.国内外发展现状

目前国内外的温度控制方式越来越趋向于微型化和智能化，温度测量首先是由温度传感器来实现的。测温仪器由温度传感器和信号处理两部分组成。随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳以下几方面。

（1）扩展检测范围 现在工业上通用的温度检测范围为-200-3000℃，而今后要求能测量超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如10K以下的温度检测是当前重点研究课题。

（2）扩大测温对象 温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。

（3）发展新型产品 利用以前的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。

（4）适应特殊环境下的测温 对许多场合中的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。

（5）显示数字化 温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。

（6）标定自动化 应用计算机技术，快速、准确、自动地标定温度检测器。根据分析，由单片机组成的温控系统，通过在单片机外部添加各种接口电路，可构成单片机最小系统，用以实现对温度控制对象的温度的显示和控制。同时也能根据实际情况实现数据处理、报警，对各个参数以一定的周期进行检查和测量，检测的结果经处理后再进行显示和报警，以提醒操作人员注意或直接用于生产控制。

3.应用情况

嵌入式温控系统现在应用非常广泛，可以说深入到了生活的方方面面，如蔬菜大棚智能温度控制系统、贮液容器温控系统、汽车空调温控系统、电加热炉温度控制系统等。

（1）蔬菜大棚智能温度控制系统 冬季塑料蔬菜大棚最重要的一个管理因素是温度控制。温度过低，蔬菜会冻死或停止生长，所以要控制温度在蔬菜适宜的范围内。如果仅靠人工控制既耗费人力、物力，又容易发生差错。为此设计智能化温控系统，控制蔬菜大棚温度，适应生产需求。蔬菜大棚智能温度控制系统的研制水到渠成。

（2）贮液容器温控系统 贮液容器溫控系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反馈控制系统，从而达到控制贮液容器温度，满足工艺要求的目的。

（3）汽车空调温控系统 现代化的汽车空调就是能将汽车室内空间的环境调整到对人体最适宜的状态，创造良好的车内环境，以提高司机的工作效率和保护乘员的身体健康。目前高档轿车中用各种微处理器完成各种控制，汽车空调温控系统技术也有了飞速的发展。

（4）电加热炉温度控制系统 电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。嵌入式电加热炉温度控制系统现在正被广泛地使用。

4.技术情况分析

下面对使用80C51和18B20的系统进行分析：

（1）硬件 硬件主要包括中央处理器80C51、温度传感器18B20、键盘、LED等。

（2）软件 系统软件设计时可以采用模块化的结构和层次设计思想，不仅方便了设计和使用，也有利于以后系统的扩展和升级。系统软件可以包括主程序、数据采集处理模块，可以使用PID算法，可以包括声光报警模块、通讯模块等。

从以上分析不难看出，使用单片机进行温控系统的开发已具有成熟的技术。

5.趋势

随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A/D、D/A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片出现了。以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。

与传统仪器仪表相比，智能仪器具有以下功能特点：

（1）操作自动化 仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。

（2）具有自测功能 包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。

（3）具有数据处理功能 具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以用软件非常灵活地加以解决。

（4）具有友好的人机对话能力 智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪器的操作更加方便直观。

（5）具有可程控操作能力 一般智能仪器都配有GPIB、RS232C、RS485等标准的通信接口，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。

随着嵌入式在温控系统的应用，温控系统也具有了操作自动化功能、自测功能、数据处理、人机对话能力、可程控能力等功能，随着嵌入式技术的不断发展，温控系统应用的领域会越来越大，温控系统也会向微型化、高度集成化、控制简单化等方向发展。

6.结论

嵌入式温控系统具有良好的动态性能，控制精度高，控制效果稳定、良好，可以满足各个行业的不同要求。随着智能温控系统的不断普及和发展，基于高性能处理器的嵌入式温控系统将会有更加广阔的用武之地。

嵌入式数据采集系统的设计 第12篇

数据采集是获取信息的基本手段,数据采集系统可对物理量进行采集、存储、处理和显示,实现对物理量的监测或控制。数据采集技术是以传感器技术和微型计算机技术为基础形成的一门综合应用技术,随着计算机技术在工业监测、控制和管理方面的广泛应用,数据采集系统在工业自动化过程中发挥了重大作用。

随着后PC时代的到来,嵌入式系统已广泛地渗透到科学研究、工业生产以及日常生活等各个方面。因此,以嵌入式系统为平台的数据采集系统就应运而生。嵌入式系统具有可移植性、可裁剪性、系统服务、中断管理、稳定性和可靠性等优点[1][6]。考虑到数据采集系统对可靠性、灵活性和实时性有着很高的要求,嵌入式数据采集系统将具有十分广阔的前景。

2 系统总体设计

结合数据采集系统的基本组成与功能要求,本嵌入式数据采集系统由以ARM微控制器LPC2119为中心的硬件和基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的软件两部分而成。系统框架如图1所示。

其中,最底层是一个以ARM微控制器LPC2119为核心的硬件平台,在此基础上嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ。顶层是数据采集系统的应用程序,按功能分成任务模块,给任务制定不同的优先级,便于对任务的管理和调度[2]。

3 硬件设计

系统硬件资源配置以PHILIPS LPC2119微控制器为核心。外围电路配置有开关量输入单元电路、模拟量输入单元电路、温度信号采集电路、RS232通信接口电路、电源电路、时钟与复位电路、键盘与显示电路、JTAG接口电路、CAN总线收发器电路等。硬件设计系统框图如图2所示。

3.1 开关量输入电路

开关量输入电路的功能是采集现场各种开关接点的状态信号,并将其转换成标准逻辑电平,送给C P U处理。本设计中,开关量输入电路有8路直流开关量输入与8路交流开关量输入。其中交流开关量输入电路除了信号输入处理部分与直流开关量输入电路不同外,其他部分都相同。该电路有输入滤波电路、限流电路、整流滤波电路、光电隔离电路以及施密特触发器组成。现场提供的220V交流电压信号经整流后得到直流电压信号,再经过光电耦合器TLP521-4隔离并转换成标准逻辑电平,最后经由施密特触发器74LS14供CPU读取。

3.2 模拟量输入电路

LPC2119内部有4个10位逐次逼近式模数转换器,转换时间>=2.44μs,A/D转换器的基本时钟由VPB时钟提供,可编程分频器可将时钟调整至逐步逼近转换所需的4.5MHz(最大)。10位精度要求的转换需要11个A/D转换时钟[3]。配合多路模拟开关、信号放大调理电路以及相应的控制电路,可以完成8路0-5V电压信号以及8路4-20mA电流信号的采样和转换。

3.3 温度信号采集电路

温度信号采集电路可以采集K型、J型、B型以及T型四种热电偶温度传感器的数据。由于不同型号的热电偶传感器输出的信号大小不一,为了合理利用现有资源(即LPC2119内部的ADC),节约硬件成本,使用由OP07和CD4051组成的程控放大器对传感器信号进行放大处理,放大后的信号进入ADC,经采集处理后得到各路信号值。具体电路如图3所示。

图中,J4～J7为四种热电偶的接入端口。通过多路开关U4进入程控放大电路,其中X0、X1、X2是前面所提到的电压信号。根据不同的输入信号,选择不同的放大倍数,使的输出电压信号Vo满足LPC2119内部ADC的输入范围。程控放大电路利用微控制器LPC2119对多路开关U5的控制,选择不同的通道,同时也就选择了不同的放大倍数。运放U6输出的信号Vo经过滤波电路进行滤波,然后就进入LPC2119进行A/D转换,最终可以经过LED数码管显示出相应温度值。

3.4 串行通信接口电路

LPC2119有2个UART(16C550工业标准)接口,因此,选用UART0接口通过MAX232与PC进行交互。RS-232-C标准采用的接口是9针(DB9)或25针(DB25)的D型插头,本系统采用的是比较常用的9针D型插头。具体连接电路如图4所示。其中四个0.1μF的去耦电容用来提高抗干扰能力。

3.5 键盘、LED显示接口电路

L P C 2 1 1 9提供了硬件I2C总线接口。为了节省LPC2119的I/O引脚,减轻LPC2119用于显示/键盘的工作时间和程序负担,本设计采用键盘与LED驱动器ZLG7290芯片,它提供了I2C串行接口和键盘中断信号,能方便与微处理器相连。ZLG7290采用中断方式工作。此外ZLG7290能自动完成8位LED数码管的动态扫描和(最多)64位按键检测扫描,具有自动消除抖动功能。采用I2C总线方式使得芯片与微控制器的通讯只需2个I/O口便可完成。需要注意的是:微控制器LPC2119的SDA和SCL端口为开漏输出,所以必须在SDA和SCL线上分别外接上一个上拉电阻[1]。

3.6 CAN总线接口电路

LPC2119内部集成了CAN控制器,本系统的CAN接口选用致远公司的CTM1050芯片,使得电路更加简洁而且成本更低,同时可靠性得以提高。CTM1050符合ISO11898标准,主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平,其内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收发器件,无需外加元件可直接使用。该芯片具有DC-2500V的隔离功能,高低温特性好,完全满足工业级产品技术要求[4]。具体电路如图5所示。

4 软件设计

软件设计主要涉及包括嵌入式实时操作系统μC/OS-II的移植以及相关任务子程序设计。

4.1 μC/OS-II在LPC2119上的移植

软件开发工具采用ADS1.2,可以生成可重入代码。μC/OS-II内核向LPC2119上移植,只需修改3个与处理器相关的文件:O S_C P U.H,O S_C P U_A.S,OS_CPU_C.C。主要包括与编译器相关的数据类型的定义、堆栈类型的定义、宏定义以及与操作系统调度相关的函数的编写,这些工作大部分是使用汇编语言实现。

4.2 子程序设计

任务子程序包括系统初始化程序、键盘处理程序、显示程序、数据采集处理程序以及通信程序等。系统初始化以后,数据采集程序启动A/D转换,将采集数据存入RAM并送入显示缓存区。显示程序负责将缓存区数据进行显示。键盘处理程序负责系统正常运行,判断键盘键号并将键号送入系统,以及调用各种子程序和管理中断服务程序。系统通信程序涉及串口通信以及CAN总线接口通信,负责数据的接收和发送,是系统软件设计的关键[5]。程序流程图如图6所示。

CAN通信部分通过中断来完成。CAN总线发送数据具有主动权,接收数据室被动的,在设计中使用一个环形缓冲区来保存CAN接收的数据,接收数据时驱动程序直接将CAN的数据放到接收缓冲区中。在正常通信之前必须要对CAN控制器进行初始化,以便让CAN控制器的工作方式、总线波特率、验收过滤器等各个功能与实际的工作相符,CAN控制器的初始化由系统初始化完成。

5 结束语

基于微控制器LPC2119的嵌入式数据采集系统,充分利用现有硬件资源,整个硬件电路简单,结构紧凑,系统抗干扰性能力强;软件方面移植了实时操作系统μC/OS-II内核,系统易于构建,便于扩展,系统的可靠性和实时性也得到很大提高,具有较良好的应用前景。

摘要：文章介绍了一种基于ARM微控制器LPC2119和嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的数据采集系统,不仅能够以高速度、可靠、稳定、实时地完成多路模拟量信号以及开关量信号的数据采集,而且能够满足远程和近程数据采集的需要。文中构建了系统的总体设计方案,详细给出了硬件电路设计方法,同时简要说明了移植μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的关键以及软件设计的要点。

关键词：嵌入式系统,ARM,数据采集,CAN总线

参考文献

[1]周立功等.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[2]李莉夏路易.基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的数据采集装置设计[D].太原理工大学,2006.

[3]鞠丽丽.基于LPC2210的远程数据采集终端设计[D].哈尔滨理工大学,2008.

[4]谭永宏,黎福海.基于ARM和CAN总线的分布式数据采集系统设计[J].中国仪器仪表,2008,(3):72-75.

[5]陈平,欧阳斌林.基于ARM的数据采集系统的设计[J].东北农业大学学报,2008,(4):99-101.