【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 范圍內(nèi)，任何具有合適的接收設(shè)備的人都可以捕獲該頻率的信號(hào)，這必然會(huì)影響到一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)中的安全，因而，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)于重要數(shù)據(jù)需要特別加密以增加安全性。 （ 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。如果使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的話可以解決了上述的麻煩，因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)卡體積小、重量輕、攜帶方便，帶上它就可以隨時(shí)隨地組建網(wǎng)絡(luò)而不用再拉著一根長(zhǎng)長(zhǎng)的網(wǎng)線，不必受空間的限制和網(wǎng)絡(luò)安裝時(shí)間的困擾。組建了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，家里的每一個(gè)人在家里的每一個(gè)角落，都可以使用 PC、筆記本電腦甚至 PDA（手持電腦）接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地同時(shí)上網(wǎng)。還有的就是，在搬家或更換上網(wǎng)地點(diǎn)時(shí)也不會(huì)損失布線費(fèi)用，只需要把無(wú)線接入器拆走，就帶走了所有網(wǎng)絡(luò)部件，相當(dāng)簡(jiǎn)單方便。 （ 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。而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性就比較強(qiáng)，一臺(tái) AP可以支持 2048個(gè)用戶（為保證高性能，建議接入 30臺(tái)計(jì)算機(jī)，但這足以滿足家庭用戶的需要了）；如果需要新增加用戶，網(wǎng)絡(luò)不需作任何更改，只要在計(jì)算機(jī)上安裝一張無(wú)線網(wǎng)卡就可以了。 （ 6） 簡(jiǎn)便性：有線網(wǎng)絡(luò)安裝過(guò)程和維護(hù)過(guò)程懂簡(jiǎn)潔明了，但是安裝工序比較繁瑣，而且需要一定的技術(shù)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安裝過(guò)程簡(jiǎn) 單，一般只需 5分鐘就可以安裝完成了。只要給無(wú)線路由器接上電源，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置。有的需要進(jìn)行手工配置，對(duì)于特殊的配置，需要在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)卡上分別進(jìn)行設(shè)置，才可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的連接了。 總評(píng)：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷的發(fā)展與改善，其發(fā)展前景是良好的，但是在很多場(chǎng)合下，有線接入技術(shù)并真的比無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有更多的優(yōu)勢(shì)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的一種基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 6 補(bǔ)充，而不是一種替代。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)。 對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，常見(jiàn)的解決方案有 GPRS、 GPS、藍(lán)牙、 WiFi及 ZigBee 等。雖然 GPRS和 GPS具有較廣的傳輸范圍，但傳輸速率低，性價(jià)比不高。短距離無(wú)線通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)價(jià)位比較低，本文主要考慮的藍(lán)牙、 WiFi及 ZigBee等幾種短距離。下面是幾種常見(jiàn)的短距離無(wú)線通信技術(shù)。 ① WiFi技術(shù) WiFi使用的頻段在 。 WiFi的傳輸速度較高，最高速度由使用的標(biāo)準(zhǔn)決定， 11Mbps， 54Mbps[6]。WiFi技術(shù)的第二層 上與以太網(wǎng)是一致的，可以很方便的嵌入到已有的有線以太網(wǎng)中，降低了組網(wǎng)成本。 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。藍(lán)牙是一種低成本的短距離通信技術(shù)，頻帶為 ISM，采用跳頻擴(kuò)譜技術(shù)。 ③ ZigBee技術(shù) ZigBee是一種新興的近距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其特點(diǎn)為復(fù)雜度低、功耗低、成本低、速率低 [4]。該技術(shù)能夠很好地應(yīng)用于工業(yè)儀器監(jiān)測(cè)、消費(fèi)類電子及家庭監(jiān)控等無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的控制領(lǐng)域中 [5]。 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)。 UWB的調(diào)制方式采用脈沖調(diào)制及二進(jìn)制相移鍵控，工作波段為 至 10. 6GHz。 UWB能夠穿透墻壁和身體并且具有較高的分辨率，可應(yīng)用于救援、消防、醫(yī)療、雷達(dá)系統(tǒng)和圖像處理。 從以上幾種方案的比較中可以看出， WiFi在傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率方面都具有更突出的優(yōu)勢(shì)。 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。綜上所述本設(shè)計(jì)選擇 WiFi 作為終端連接到網(wǎng)絡(luò)的方式。本設(shè)計(jì)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境由路由器和無(wú)線網(wǎng)卡組成的無(wú)線局域網(wǎng)，這種 AP和無(wú)線網(wǎng)卡的組網(wǎng)方式也是 WiFi常用的組網(wǎng)方式之（ AccessPoint），常譯為 ―無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn) ‖或 ―橋接器 ‖，用途是無(wú)線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。本設(shè)計(jì)采用型號(hào)為 TLWR740N的無(wú)線寬帶路由器作為 AP，無(wú)線網(wǎng)卡選用以 Ralink RT3070L為核心控制器的 WiFi8000 模塊。 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)。選用嵌入式圖形界面作為圖形用戶接口 GUI（ Graphics User Interface）的開(kāi)發(fā)，下面對(duì)比幾種常見(jiàn)的嵌入式 GUI： （ 1） Qt/Embedded Qt是一個(gè)跨平臺(tái)的 C++圖形界面庫(kù)，完全面向?qū)ο?，非常易于擴(kuò)展，并且允許組件編程。 Qt開(kāi)發(fā)庫(kù)是最重要的 Qt構(gòu)成部分，擁有的 C++類約 400多個(gè)，主要的構(gòu)成部分有 DATABASE、圖形用戶接 口以及國(guó)際化語(yǔ)言等； Qt Linguist使不同國(guó)家的開(kāi)發(fā)者免受語(yǔ)言不同帶來(lái)的影響，促使了更多的開(kāi)發(fā)者選用 Qt； Qt Designer是一個(gè)可運(yùn)行于多種平臺(tái)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，主要用途是對(duì)窗口部件的布局和對(duì)話框的構(gòu)建； Qt Assistant是 Qt中的幫助軟件，開(kāi)發(fā)者可以把它作為幫助文檔的瀏覽器； Qt嵌入式版指的是面向嵌入式操作系統(tǒng)而推出的 Qt版本，常用的有 Qt /Embedded 和 Qt/X11。 （ 2） MicroWindows MicroWindows[7]是一個(gè)出現(xiàn)較早的源碼開(kāi)放的項(xiàng)目，由 C語(yǔ)言編寫的，具 有較強(qiáng)的移植性，支持許多硬件平臺(tái)。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。 （ 3） OpenGUI OpenGUI是一個(gè)采用 LGPL條款的源碼開(kāi)放的項(xiàng)目。 OpenGUI的內(nèi)核是由匯編語(yǔ)言進(jìn)行編寫的，這使得它具有非?？斓倪\(yùn)行速度，但也正是這個(gè)原因使得它的不具有較好的可移植性，它對(duì)多線程也不支持。 （ 4） MiniGUI MiniGUI是一個(gè)基于 Linux的輕量級(jí) GUI，遵循 LGPL條款。 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。具有的特點(diǎn)包括：輕量小巧、可配置、較好的可移植性。但它的圖形引擎有局限性并且其功能較弱，體系結(jié)構(gòu)也遠(yuǎn)不夠完善，在圖像開(kāi)發(fā)環(huán)境中不具備 IDE。此外 MiniGUI缺乏支持度。 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。而且，使用 Qt/Embedded設(shè)計(jì)的軟件，無(wú)需再進(jìn)行一次編譯，就能夠直接運(yùn)行在 Qt/X11上，反之卻不可以。鑒于 Qt/Embedded比較有優(yōu)勢(shì)，下面結(jié)合 Qt所帶有的優(yōu)勢(shì)，來(lái)分析一下 Qt/Embedded作為一款嵌入式 GUI具有的特點(diǎn)。 ① 豐富的 API函數(shù)，而且類庫(kù)支持跨平臺(tái)，封裝了適合不同操作系統(tǒng)的訪問(wèn)細(xì)節(jié)，這也正是 Qt的魅力所在。 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++類庫(kù)等。 ③ 優(yōu)秀的快平臺(tái)特性，支持 Windows系列、 Unix/ Linux/Solaris、 Mac OSX。 ④ 良好的封裝機(jī)制，非常高的模塊化程度，這使得它具有很好的可裁剪性和可移植性 [8]。 基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 8 ⑤ 豐富的資源，使用者眾多。 ⑥ 運(yùn)行需要資源少、速度快。 分析了四種常見(jiàn)的嵌入式 GUI 的優(yōu)缺點(diǎn)之后，結(jié)合客戶端的需要，選擇Qt/Embedded來(lái)開(kāi)發(fā)客戶端的用戶界面，本設(shè)計(jì)使用的 Qt/Embedded 的一個(gè)版本。 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù) 在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域 ， 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的 ―嵌入 ‖一次的語(yǔ)義是指能夠比較方便簡(jiǎn)單的應(yīng)用于其他應(yīng)用程序中 。 本設(shè)計(jì)選擇使用嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的依據(jù)也源于這種語(yǔ)境下的概念。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是一種多進(jìn)程、多用戶的 SQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。 MySQL包括 mysgld（服務(wù)器守護(hù)進(jìn)程）、 client programs（客戶端程序）及不同的 libraries（類庫(kù)）的 C/S（客戶端 /服務(wù)器）實(shí)現(xiàn)工具。它無(wú)法較好的支持復(fù)雜的操作，但可以很好應(yīng)用于小而簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)中。 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。此外，無(wú)論是直接還是間接的出售了 MySQL相關(guān)產(chǎn)品或服務(wù)程序，又或者在客戶端對(duì) MySQL服務(wù)器進(jìn)行了維護(hù)，這些都需要收取相關(guān)的費(fèi)用。若是在發(fā)行版中出現(xiàn)含有 MySQL的內(nèi)容，也是需要獲得許可的。 SQLite的設(shè)計(jì)目標(biāo)是 ―簡(jiǎn)單管理，簡(jiǎn)單操作，簡(jiǎn)單使用，簡(jiǎn)單維護(hù)，簡(jiǎn)單定制 ‖ [10]。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。在處理速度方面， SQLite優(yōu)于其它大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（如 MySQL和 PostgreSQL）。在版權(quán)方面，SQLite沒(méi)有任何的應(yīng)用限制， 即使商業(yè)性產(chǎn)品也不例外。在使用方面， SQLite的操作語(yǔ)句同關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品相類似，使用起來(lái)非常方便。 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)。只需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的 API的調(diào)用，就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)及管理。 Berkeley DB不同于其它常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（如 MySQL）的是它不包含有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的概念。直接使用應(yīng)用程序中內(nèi)嵌的 Berkeley DB函數(shù)庫(kù)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存、查詢修改或刪除 [11]。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。 Firebird就是從 Interbase的源代碼中派生出來(lái)的一種小型數(shù)據(jù)庫(kù)，兼容 SQL并支持存儲(chǔ)過(guò)程，能夠與其它應(yīng)用程序或應(yīng)用程序服務(wù)器進(jìn)行捆綁。它功能包括絕大多數(shù)的成熟數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，其設(shè)計(jì)思想為：小型、快速和最小化的管理。設(shè)計(jì)者使用 Firebird對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與管理時(shí)，不需要花太多精力來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)性能，非常方便。 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)買費(fèi)。此外 PostgreSQL的兼容性也很強(qiáng)。作為世界上優(yōu)秀的開(kāi)源的數(shù)據(jù)庫(kù)，它被許多版本的Linux定為發(fā)行首選，在 Red Hat Linux、 TurboLinux中都預(yù)裝了 PostgreSQL 。 基于 ARM 的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 9 表 數(shù)據(jù)庫(kù)名稱 Berkeley DB Firebird SQLite 速度 快 快 最快 穩(wěn)定性 高 高 高 數(shù)據(jù)庫(kù)容量 256TB 64TB 2TB SQL支持 不支持 全部 SQL92 與大部分 SQL99 大部分 SQL92 數(shù)據(jù)操作 僅應(yīng)用程序接口 SQL SQL 開(kāi)發(fā)接口 C， C++， PHP， Java， Delphi， Python， 結(jié)合本設(shè)計(jì)的需求，依次考慮以上介紹的幾種常用數(shù)據(jù)庫(kù)，找到最適合本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)。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。從數(shù)據(jù)庫(kù)的體積方面考慮， PostgreSQL體積較大，雖然它是很完善的開(kāi)源的數(shù)據(jù)庫(kù)，但不適合本設(shè)計(jì)。從數(shù)據(jù)庫(kù)的版權(quán)收費(fèi)方面考慮， MySQL在商業(yè)用途中收費(fèi)，版權(quán)使用時(shí)也有一些需要獲得許可的情況，為設(shè)計(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，不選用MySQL。下面剩下 SQLite、 Firebird、 Berkeley DB，對(duì)比一下這三種數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。 從表 ， SQLite的速度最快。 SQLite小巧的體積、完善的功能、源碼免費(fèi)開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，在很多嵌入式系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，如應(yīng)用于智能手機(jī)的媒體查詢功能，應(yīng)用于交通系統(tǒng)信息采集。至于數(shù)據(jù)庫(kù)容量，本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)量不是很大， 2TB 足夠滿足需求綜合考慮， SQLite是最適合本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 本章小結(jié) 本章對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的闡述，包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的選擇，用戶圖形界面設(shè)計(jì)以及嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，其中對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣，幾種用戶圖形界面和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇方面進(jìn)行了詳細(xì)的比對(duì)。 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公司成立于英國(guó)劍橋，是一家全球領(lǐng)先的嵌入式 RISC微處理器解決方案供應(yīng)商。 ARM公司并不生產(chǎn) ARM處理器，主要的產(chǎn)品是 ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)核。 ARM技術(shù)具有非常高的功效和性能，非常容易得到廠家的接受。 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。這種轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可 的商業(yè)模式，使得不同合作公司可以根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域生產(chǎn)各具特色的芯片。因此， ARM技術(shù)獲得了更多的來(lái)自第三方的工具、制