【正文】 試與結(jié)果 ............................................................................................. 26 本章小結(jié) ................................................................................................. 27 結(jié) 論 ............................................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................... 29 致 謝 ............................................................................................................... 30 基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 1 基于 ARM的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 課題背景及意義 隨著科技的進(jìn)步，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越多，它開(kāi)始在 社會(huì)的各個(gè)方面幫人們存貯和管理數(shù)據(jù)，發(fā)揮著不可替代的作用。 論文依據(jù)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，著重介紹了 Qt編程、 SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、 嵌入式 Linux的設(shè)置操作等 。 本系統(tǒng)的 軟件部分由服務(wù)器和客戶端組成，采用 Qt開(kāi)發(fā)用戶圖形界面。數(shù)據(jù)和資源共享這兩種技術(shù)結(jié)合在一起即成為在今天廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)（也叫 WEB數(shù)據(jù)庫(kù)）。它 是 以后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，加上一定的前臺(tái)程序，通過(guò)瀏覽器或客戶端完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)等操作的系統(tǒng)。服務(wù)器端使用 SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)存放數(shù)據(jù)，并在Qt下實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和使用。設(shè)計(jì)以學(xué)生信息查詢(xún)系統(tǒng)為例，通過(guò)運(yùn)行本系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在 ARM終端上對(duì)存放于遠(yuǎn)程服務(wù)器中的學(xué)生信息的查詢(xún)，并通過(guò) 聯(lián)網(wǎng) 將查詢(xún)結(jié)果傳輸 到 ARM終端。在這個(gè)信息交流和數(shù)據(jù)共享需求如此強(qiáng)大的社會(huì)，數(shù)據(jù)庫(kù)自然也是離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)二字， 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)是指把數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的大量信息及時(shí)發(fā)布出去；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)借助于成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并實(shí)現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互。 使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的最大優(yōu)勢(shì)是用戶無(wú)需在自己的客戶端安裝任何與所需存取或操作數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的客戶端軟件，只需要通過(guò) Web瀏覽器便可完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的常用操作。 WiFi在給人們帶來(lái)方便的同時(shí)，已經(jīng)逐步成為主流網(wǎng)絡(luò)渠道。 考慮到手機(jī)等小型電子產(chǎn)品的普及及日益強(qiáng)大，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用也必將在此領(lǐng)域 一展宏圖，因此想到設(shè)計(jì)一個(gè)基于 ARM的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，在手持設(shè)備日益瘋狂的時(shí)代，我想這應(yīng)該是非常有意義的。 數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)硬件和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，這三者推動(dòng)著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。 在手持設(shè)備發(fā)展迅猛的時(shí)代，在 wifi技術(shù)慢慢進(jìn) 入日常生活的時(shí)代，在數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始成為人們辦公作業(yè)必不可少的工具的時(shí)代，我們有理由相信著三者的結(jié)合必將給我們帶來(lái)不同的享受和體驗(yàn)。 （ 4） 用戶圖形界面的實(shí)現(xiàn)，包括 PC機(jī)上運(yùn)行的服務(wù)器端的界面和 ARM開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行的客戶端界面。 第 2章 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其選型。軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境包括：共享文件夾的安裝與設(shè)置，交叉編譯工具的安裝， 的安裝 [2]。整體上介紹了本系統(tǒng)的服務(wù)器和客戶端的具體實(shí)現(xiàn)方案，并給出系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果。 本章小結(jié) 本章主要介紹了本課題研究的背景和意義以及他的研 究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，然后對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排做了簡(jiǎn)要的闡述?？蛻舳瞬捎?S3C6410處理器并使用操作系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡接入網(wǎng)絡(luò)并與網(wǎng)絡(luò)中的其它計(jì)算機(jī)（服務(wù)器）進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。客戶端根據(jù)接受到的信息，顯示相應(yīng)的內(nèi)容 ,并從打印機(jī) 輸出所需的內(nèi)容。下面我們先比較一下這兩種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，以便能夠更好地選擇，做到事半功倍。當(dāng)然，也并不是說(shuō)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性一點(diǎn)保障都沒(méi)有，只是有線網(wǎng)絡(luò)勝它一籌而已。 （ 3） 安全性：家庭網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的一個(gè)重要問(wèn)題就是網(wǎng)絡(luò)安全的保障，特別是當(dāng)你使用寬帶連接時(shí)這點(diǎn)尤為重要。 （ 4） 靈活性：傳統(tǒng)的有線 網(wǎng)絡(luò)布局要受到布線格局的限制，如果建筑物中沒(méi)有預(yù)留的線路，布線以及調(diào)試的工程量比較大。 （ 5） 擴(kuò)展性：有線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性比較弱，如果要增加新用戶，而原有布線所預(yù)留的端口又不夠用的話，那就要進(jìn)行重新布置線纜等工作，雖然電纜本身并不貴，比較麻煩；而且，一旦網(wǎng)絡(luò)建成，其功能上也比較固定。只要給無(wú)線路由器接上電源，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置。兩種網(wǎng)絡(luò)各有各的好處，具體選擇哪種網(wǎng)絡(luò)還是要看具體的需求，就本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，我們以靈活性與簡(jiǎn)便性為主，因此選擇使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。下面是幾種常見(jiàn)的短距離無(wú)線通信技術(shù)。 ② 藍(lán)牙 藍(lán)牙采用低功率時(shí)分復(fù)用方式發(fā)射 1 MHz的帶寬時(shí)，藍(lán)牙的有效傳輸速率是 721 Kbit/s，通信距離為 10cm至 10m。 ④ UWB 技術(shù) UWB（ Ultra Wideband），是另一個(gè)新興的無(wú)線通信技術(shù) [6]，翻譯過(guò)來(lái)即超寬帶技術(shù)。 雖然 WiFi技術(shù)的無(wú)線通信質(zhì)量有待改進(jìn)，但現(xiàn)有的水平已經(jīng)可以滿足本設(shè)計(jì)的需求。 用戶圖形界面 在 圖形界面的選擇上主要考慮客戶端，因?yàn)榭蛻舳瞬捎玫那度胧讲僮飨到y(tǒng)的硬件資源是有限的，這就要求所使用的用戶圖形界面必須具有輕型、高性能、高可靠、可基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 7 配置、可移植的特點(diǎn)。它就有相對(duì)完善圖形功能，但窗口處理功能遠(yuǎn)不夠完善，在圖形引擎中有很多未經(jīng)任何優(yōu)化的低效算法，這些缺陷使 MicroWindows距離一個(gè)優(yōu)秀的窗口系統(tǒng)還有一定的差距。 MiniGUI是一款國(guó)產(chǎn)的自由軟件，技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)勢(shì)諸多。 同樣作為基于 Qt開(kāi)發(fā)出軟件平臺(tái)， Qt/Embedded比 Qt/X11有許多優(yōu)勢(shì)，比如Qt/Embedded更節(jié)省內(nèi)存。 ② 豐富的工具，以開(kāi)發(fā)包形式提供，包括了圖形設(shè)計(jì)器、 Makefile制作工具、字體國(guó)際化工具、 Qt的 C++類(lèi)庫(kù)等。 ⑥ 運(yùn)行需要資源少、速度快。本設(shè)計(jì)中的數(shù) 據(jù)量不是特別大，在數(shù)據(jù)庫(kù)的具體選擇上，主要考慮中小型的數(shù)據(jù)庫(kù) ，常見(jiàn)的主要有 MySQL、 SQLite、 Berkeley DB、 Firebird、 PostgreSQL等 [9]。 MySQL不是完全的免費(fèi)軟件，只有作為普通的最終用戶使用 MySQL時(shí)，才不需要付錢(qián)。SQLite是一種輕型、零配置的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存放采用了單文件。 Berkeley DB的源代碼是開(kāi)放的，可以高效的管理應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)。而不需要事先在應(yīng)用程序中連接數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，才能完成對(duì)數(shù)據(jù)的操作。 PostgreSQL是一款完全免費(fèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)，使用時(shí)不再需要支付版權(quán)費(fèi)或購(gòu)買(mǎi)費(fèi)。本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量不算大，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的要求主要是操作簡(jiǎn)單，使用方便，速度快。 從表 ， SQLite的速度最快。 基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)終端的開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建 終端的硬件環(huán)境 ARM 處理器 ARM（ Advanced RISC Machines）處理器體系，與 MIPS、 PowerPC、 X86同屬于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（ RISC）處理器體系。 ARM擁有非常廣泛的全球合作伙伴，包括許多頂級(jí)的半導(dǎo)體公司。 目前，基于 ARM技術(shù)的微處理器占據(jù)了 32位 RISC芯片 80%的市場(chǎng)份額。 （ 2）無(wú)線通信領(lǐng)域 在無(wú)線通信設(shè)備中，超過(guò) 85%的設(shè)備采用了 ARM技術(shù)。 ARM微處理器所具有的性能高、價(jià)位低、功耗低等優(yōu)勢(shì)，成功的向傳統(tǒng) 8/16位的微處理器發(fā)起了挑戰(zhàn)。 Tiny6410開(kāi)發(fā)板以三星ARM11 S3C6410芯片作為主處理器，該 CPU基于 ARM1176JZFS核設(shè)計(jì)，內(nèi)部集成 了強(qiáng)大的多媒體處理單元，并帶有 3D圖形硬件加速器，支持 2D圖形圖像的平滑縮放，翻轉(zhuǎn)等操作。下面介紹幾種常用的嵌入式操作系統(tǒng)。 Windows CE有很多的缺陷，如系統(tǒng)占用比較大、不開(kāi)源且版權(quán)費(fèi)比較昂貴等。 VxWorks也有缺點(diǎn)，它支持的硬件少，不開(kāi)源且授權(quán)費(fèi)高。它被廣泛應(yīng)用在各種 8/16/32位單片機(jī)上。它的價(jià)格低、功能十分強(qiáng)大，移植性好，得到了越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)人員的青睞。在許許多多的來(lái)自全球不同地區(qū)的開(kāi)發(fā)者及團(tuán)隊(duì)的共同能力下，對(duì) linux內(nèi)核進(jìn)行了一次又一次的維護(hù)及升級(jí)，使得 Linux具有了十分精巧、效率高且穩(wěn)定性高的內(nèi)核。在文件管理方面， Linux的機(jī)制也很完 善，能夠支持多種格式的文件系統(tǒng)。在開(kāi)發(fā)費(fèi)用方面，由于 Vxworks和 Windows CE的代碼不開(kāi)源，需要購(gòu)買(mǎi)版權(quán)，其價(jià)格比較昂貴，考慮到系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本有限，不選用這兩種操作系統(tǒng)。本文通過(guò) PC機(jī)的 windows操作系統(tǒng)中安裝虛擬機(jī)后，再安裝 Linux。 本設(shè)計(jì)在虛擬機(jī)下，使用 。 基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 13 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建 共享文件夾的配置 由于 Linux系統(tǒng)在 windows下用虛擬機(jī)來(lái)安裝的，使得虛擬機(jī)跟 PC機(jī)之間文件傳遞就成為一個(gè)難題。 bin目錄下的 ，也需要安裝一下。 本設(shè)計(jì)直接使用友善之臂提供的 作為交叉編譯工具。如圖 ―version ‖，至此交叉編譯工具安裝成功。從互聯(lián)網(wǎng)下載安裝包。 。終端中所需運(yùn)行的命令為 sudo echo yes| ./configure prefix /opt/ opensourceembedded ARM–xplatform qws/linuxARMg++ nowebkit qtlibtiff qtlibmngqtmousetslib qtmousepc nomouselinuxtp noneon。 基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 15 完成上述安裝后，需要進(jìn)行一些配置。 本小結(jié)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了對(duì) Qt的使用，在 PC機(jī)上就可以開(kāi)發(fā)出能夠在 ARM開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行的 Qt程序。 基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 16 第 4 章 開(kāi)發(fā)板上的系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn) Bootloader Bootloader 及啟動(dòng)流程 BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段程序，引導(dǎo)和加載系統(tǒng)內(nèi)核鏡像的工具 [14]，需要具備的功能如下： （ 1） 初始化 RAM 這一功能是必需能夠?qū)崿F(xiàn)的，因?yàn)閷?lái)系統(tǒng)要通過(guò)它來(lái)對(duì)一些 Volatile數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。這樣通過(guò)串口就可以與控制臺(tái)進(jìn)行一些工作，或者是與 PC機(jī)之間的通信等。階段 2部分一般利用 C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，便于復(fù)雜功能的實(shí)現(xiàn)，而且也會(huì)調(diào)高代碼的可讀性和可移植性。 Uboot的開(kāi)發(fā)目的就是能夠更穩(wěn)定地支持更多的嵌入式 CPU和嵌入式系統(tǒng)，更靈活地實(shí)現(xiàn)功能的設(shè)置，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供便利。將安裝到 ARM上之前，要對(duì) Nand Flash進(jìn)行格式化。 Linux內(nèi)核的版本又分為穩(wěn)定版和開(kāi)發(fā)板兩種。內(nèi)核的兩個(gè)版本相互關(guān)聯(lián)與循環(huán)。 （ 2） /drivers：該子目錄包含當(dāng)前版本的內(nèi)核中的所有設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼，里面的每個(gè)子目錄對(duì)應(yīng)一類(lèi)驅(qū)動(dòng)程序，每種驅(qū)動(dòng)程序各自占有一個(gè)子目錄。 （ 6） /mm：該子目錄包含所有的內(nèi)存管理代碼。 （ 10） /scripts：該子目錄下包含一些腳本文件。鑒于本設(shè)計(jì)需要使用 USB無(wú)線網(wǎng)卡，在配置內(nèi)核時(shí)就需要加載對(duì)這部分的驅(qū)動(dòng)。其他分區(qū)上所有目錄、文件的集合， 也稱(chēng)為文件系統(tǒng)。由于 Nand Flash容量的暴漲， YAFFS等皆無(wú)法再去控制 Nand Flash的空間。進(jìn)入 busybox源代碼目錄，直接使用開(kāi)發(fā)板資料中的一個(gè)已經(jīng)做好了的缺省的配置文件，執(zhí)行命令： cp .config。 UBIFS格式的映像文件。 （ 2）在開(kāi)發(fā)板上解壓 ，要將開(kāi)發(fā)板上廠商提供的 ，超級(jí)終端里運(yùn)行命令： rm/usr/local/Trolltech/。 （ 5）修改開(kāi)機(jī)自啟動(dòng)， vi /etc/。 （ 7）至此，開(kāi)發(fā)板上的運(yùn)行環(huán)境搭建成功，每次重新開(kāi)機(jī)后，運(yùn)行 Qt應(yīng)用程序前要先運(yùn)行一下腳步，命令為： . /bin/setqt4env。 本設(shè)計(jì)以學(xué)生信息查詢(xún)?yōu)槔?，?shù)據(jù)庫(kù)存放的為學(xué)生的各種信息。一部分外設(shè)是為具體功能的實(shí)現(xiàn)提供硬件支持，包括 WiFi無(wú)線網(wǎng)卡、 寸 LCD，其中 WiFi網(wǎng)卡是通過(guò) USB口與 ARM開(kāi)發(fā)板進(jìn)行連接， LCD 與 ARM 開(kāi)發(fā)板上的 LCD口連接。 mini USB接口主要是在更新系統(tǒng)時(shí)，需要配合串口進(jìn)行使用。選擇主界面中修改密碼的 功能后，會(huì)彈出一個(gè)新的界面，協(xié)助該功能的實(shí)現(xiàn)。作為一款開(kāi)源的可視化數(shù)據(jù)庫(kù)工具 ,SQLite Database Browser可以創(chuàng)立、設(shè)計(jì)和編輯數(shù)與 SQLite兼容的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，生成的數(shù)據(jù)庫(kù)為 .db文件。 驅(qū)動(dòng)層為具體的數(shù)據(jù)庫(kù)和 SQL接 口層之間提供了底層的橋梁 [17]； SQL 接口層提供了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，其中的 QSqlDatabase 類(lèi)用來(lái)創(chuàng)建連接， QSqlQuery類(lèi)可以使用SQL語(yǔ)句