【導讀】系統(tǒng)分為終端和服務器兩大部分。在終端設計方面，本文著重地介紹了u-boot、Linux在s3c2410上的移植方法和。Linux下的串口編程方法、QTE圖形界面編程方法。并且對終端系統(tǒng)的源代碼進行總結(jié)和。分析，最后展現(xiàn)了終端系統(tǒng)的軟件運行結(jié)果。相關的解決方法。項目提出的背景和意義················

　　

【正文】 它的穩(wěn)定性、可靠性都會留下深刻的印象。 Oracle 對 Linux 支持很好，自 Oracle 8以后，只要 Oracle 出現(xiàn)新的版本，都會有相應的 Linux 平臺下的版本。 在以后的版本上，Oracle 增加了對 Java 虛擬機，可以運行 Java 程序?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的配置管理、網(wǎng)絡連接、安第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 24 裝和卸載等操作。 Oracle 的目標定位于高端工作站以及作為服務器的小型計算機 。 Oracle 應用服務器 10g是 J2EE 認證的、最輕、最快、最具伸縮性的應用服務器，提供了企業(yè)門戶軟件、無線支持、高速緩存、輕量級 J2EE 引擎、商務智能、快速應用開發(fā)、應用與業(yè)務集成、 Web 服務等多種應用開發(fā)功能，形成完整的電子商務應用開發(fā)和部署環(huán)境。使用了 Oracle 應用服務器 10g 的用戶可以通過升級軟件來取代升級硬件，大大的節(jié)省了基礎設施的成本花費。 基于 Oracle 領先的技術、穩(wěn)定的性能、強大的 Java 支持， 本系統(tǒng) 選用了 Oracle 數(shù)據(jù)庫 。 JDBC編程 JDBC（ Java Data Base Connectivity,java 數(shù)據(jù)庫連接）是一種用于執(zhí)行 SQL 語句的 Java API，可以為多種關系數(shù)據(jù)庫提供統(tǒng)一訪問，它由一組用 Java 語言編寫的類和接口組成。JDBC 為工具 /數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員提供了一個標準的 API，據(jù)此可以構(gòu)建更高級的工具和接口，使數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員能夠用純 Java API 編寫數(shù)據(jù)庫應用程序 。 JDBC 的編程方法比較簡單，主要是分為裝載驅(qū)動、建立連接、建立 preparedstatement對象、執(zhí)行查詢操作、返回結(jié)果集等。在此總結(jié)了本系統(tǒng)使用到的 JDBC 類和接口函數(shù)。 類名 主要成員函數(shù) 作用 getConnection（ url,usrname,password） 取得數(shù)據(jù)庫連接 createPreparedstatement（ sql） 創(chuàng)建一個 preparedstatement 對象 ement executeQuery(sql) 執(zhí)行給定的 SQL 語句 Next 移動到 ResultSet 的下一行 getXXX(XXX 代表某種數(shù)據(jù)類型 ) 獲取當前行中某列值 表 61 JDBC 接口類 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 25 數(shù)據(jù)庫設計 我們的數(shù)據(jù)庫設計方法采用了 E— R 圖方法，省略了復雜的需求分析，直接根據(jù) 資料劃出 ER 圖，并且進行視圖集成，然后將 ER 圖往關系模型轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成 5 張表和一張視圖。最后使用 SQL 語言進行數(shù)據(jù)庫錄入和采用 JDBC 編程對數(shù)據(jù)庫進行操作。 在本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，總共用到了駕駛員信息表、車輛信息表、駕照表、欠費信息單、用戶表共 5 張表，考慮到安全性和方便性，我們將上述前四個表集成一個視圖。 這些表在一定程度上滿足了稽查的需求。以后根據(jù)實際情況還可以添加擴展。 我們主要介紹前 4 張表的 ER 圖和對應的表信息。 車輛稽查系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 ER 圖見圖 61。 可以看出，駕駛員與駕照的關系是 1 比 1，而一個駕駛員可 以擁有多于一輛車，而一兩車的欠費信息可以有多個。按照關系型數(shù)據(jù)庫設計的原則，可以將 1 比 1，或者 1 比 M的關系集成到對應的實體屬性里面，因此，我們得出了關系型數(shù)據(jù)庫需要的四張表。見表6 6 6 65。 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 26 1 N 1 1 駕駛員 出生日 期 身份證號 姓名 性別 住址 擁有 駕照 駕照編號 發(fā)證日期 有效日期 生效日期 發(fā)證機關 準駕車型 擁有 車輛 車型 顏色 車牌號 購買地點 購買日期 欠費 欠費單 欠費 日期 欠費原因 費用 欠費單 ID N N 圖 61 車輛稽查系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 ER圖 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 27 表 62 Driver表 字段 類型 是否主鍵 是否外鍵 描述 DriverID char(18) 是 否 身份證號碼 DriverLicenseID varchar2(20) 否 是 駕駛員駕照編號 DriverName varchar2(10) 否 否 姓名 DriverSex char（ 2） 否 否 性別 DriverBirthday Date 否 否 出生日期 DriverAddress varchar2(50) 否 否 住址 表 63 DriverLicense表 字段 類型 是否主鍵 是否外鍵 描述 DriverLicenseID varchar2(20) 是 否 駕駛員駕照編號 QuasiDrivingModel varchar2(10) 否 否 準駕車型 LicenseValidFrom date 否 否 生效日期 LicenseValidFor number 否 否 有效日期 issueDate date 否 否 發(fā)證日期 issuingAuthority varchar2(80), 否 否 發(fā)證機關 表 64 VehicleInfo表 字段 類型 是否主鍵 是否外鍵 描述 CarNumer varchar2(50) 是 否 車牌號 OwerID char(18) 否 是，參照 DriverID 車主 ID Model varchar2(4) 否 否 車型 BodyColor varchar2(10) 否 否 車體顏色 Inspection varchar2(40) 否 否 年檢 AnnualTax varchar2(40) 否 否 年稅 PurchaseDate date 否 否 購買日期 表 65 Bill表 字段 類型 是否主鍵 是否外鍵 描述 BillID Varchar2(20) 是 否 欠費單編號 Reason Varchar2(100) 否 否 欠費原因 BillDate Date 否 否 欠費日期 Bill Varchar2(10) 否 否 欠費多少 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 28 服務器軟件詳細設計 服務器軟件的 處理流程如圖 62 示。最底層是數(shù)據(jù)庫 oracle，最高層是圖形界面層和面向終端的 socket 連接。之所以在最高層有兩個方向，是因為一方面服務器要處理來自Inter 的 TCP 連接，執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢操作，而另一方面還需要提供本地的圖形界面可以對數(shù)據(jù)庫進行管理操作和對終端進行管理操作。 socket 層 調(diào)用業(yè)務邏輯層，這一層是用于處理必要的信息轉(zhuǎn)化工作的，比如 編碼轉(zhuǎn)換、加解密等功能 ，而將 socket 層傳來的字節(jié)轉(zhuǎn)化為 Unicode 編碼等。業(yè)務邏輯層最后通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫訪問層執(zhí)行最后的數(shù)據(jù)庫連接、查詢、更新等操作。 socket 層 業(yè)務邏輯層 數(shù)據(jù)庫 引擎 圖形界面 數(shù)據(jù)庫 圖 62 服務器軟件的處理流程 外界信息 終端信息緩沖器 日志記錄 日志記錄 數(shù)據(jù)庫視圖 數(shù)據(jù)庫操作 GPS 全網(wǎng)監(jiān)控 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 29 Socket 層主要是建立一個總服務器監(jiān)聽線程，然后對每個連接創(chuàng)建一個子服務器線程，處理與客戶端有關的 socket 連接，并且從 socket 取得的字節(jié)輸入到業(yè)務邏輯層，并把業(yè)務邏輯層送出來的數(shù)據(jù)回送給客戶端。說到底，這一層主要是完成數(shù)據(jù)的傳送和接收。如圖 63。 業(yè)務邏輯層主要是一個中間轉(zhuǎn)換過程，主要為 socket 層服務 。這一層必須先通過 DES算法進行數(shù)據(jù)包加解密，然后根據(jù)需要將解密后的信息轉(zhuǎn)化為 Java 使用的字符集，比如Unicode 字符集。最后將數(shù)據(jù)包發(fā)送給數(shù)據(jù)包處理器進行相應的處理。有關數(shù)據(jù)包的格式我們在前面介紹終端設計的時候說明了 。 在處理數(shù)據(jù)包過程中，需要訪問數(shù)據(jù)庫時候，就通過數(shù)據(jù)庫引擎進行數(shù)據(jù)庫訪問操作。 如圖 64 所示。 業(yè)務邏輯層 接收客戶端信息 返回服務器信息 TCP 連接請求 Socket 連接 服務器監(jiān)聽線程 服務線程 n 創(chuàng)建 圖 63 socket層程序流 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 30 數(shù)據(jù)訪問層主要承擔所有的數(shù)據(jù)庫訪問操作，采用的技術主要是 JDBC 技術，但提供了更大的封裝，并且它也提供了數(shù)據(jù)庫連接池可以處理多個連接的取得和釋放，使得效率更高。在數(shù)據(jù)庫訪問層中，起主要作用的是查詢控制器，它提供的大多數(shù)成員函數(shù)是訪問數(shù)據(jù)庫經(jīng)常需要用到的，包括查詢、更新、刪除操作等。 線程 n 線程 1 數(shù)據(jù)包處理器 數(shù)據(jù)庫引擎或 終端緩沖區(qū) 圖 64 業(yè)務邏輯層 Socket層 加解密引擎 編碼轉(zhuǎn)換器 查詢控制器 數(shù)據(jù)庫連接池 數(shù)據(jù)庫 請求連接 歸還連接 返回連接 建立 連接 銷毀連接 返回連接 SQL 命令 SQL 命令執(zhí)行結(jié)果 圖 65 數(shù)據(jù)庫訪問層 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 31 數(shù)據(jù)包處理流程 數(shù)據(jù)包處理過程如下： 標準數(shù)據(jù)包 讀取條目數(shù) 條目數(shù) 1? switch 讀取操作類別 根據(jù)相應的操作類別處理 執(zhí)行完 畢 圖 66 數(shù)據(jù)包處理流程 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 32 接口設計 按照代碼所屬的層次、所屬的包我們將使用到的各個自定義的類和相關的功能羅列出來。核心代碼的分析主要是分析關鍵的類的實現(xiàn)代碼。有關圖形界面的因為大部分代碼是自動生成的，而我們要做的只是添加相關的事件處理函數(shù)，所以圖形界面的分析就省略了。 表 66 本系統(tǒng)所定義的類 所屬層次 所屬包 包含的類 類功能 socket 層 Server 包 Server 類 服務器監(jiān)聽類，主程序入口 subServerThread 類 子服務線程 類，線程入口 SubServer 類 子服務器，處理與終端的 一切事宜 業(yè)務邏輯層 包 Login 類 管理用戶登陸 Assembler 類 用于信息組裝和轉(zhuǎn)換 Converter 類 編碼轉(zhuǎn)換類 MyReceiver 類 與 socket 的接口類 DeEnCrypt 類 加解密類 DataProcess 類 數(shù)據(jù)包處理器 數(shù)據(jù)庫訪問層 DbConnectionPool包 IDbConnectionPool 接口 數(shù)據(jù)庫連接池操作接口 DbConnectionPool 類 數(shù)據(jù)庫連接池操作類 DbConnectionPoolManager 數(shù)據(jù)庫連接池管理類 包 UserModel 類 存儲用戶表信息 DriVehLicInfo 類 存儲車輛、駕駛員信息 QueryController 類 查詢控制器 圖形界面層 Display GPS 類 全網(wǎng)監(jiān)控 用于維護終端信息的緩沖區(qū) TerminalInfo TerminalInfo 類 用戶維護登陸用戶的 IP、用戶名 、位置、手機 號碼 、終端標識符等 。并寫入文件，以作為日志記錄 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 33 界面設計 界面設計應該包含統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫查詢操作、管理全網(wǎng)終端的 GPS、日志記錄、幫助菜單等等。下面是界面的一部分。 圖 67 服務器圖形界面 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 34 7. 外觀設計 圖 71 終端外觀設計 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 35 8. 可行性分析 本系統(tǒng)是一個基于嵌入式 Linux 技術和無線通信技術的車輛稽查系統(tǒng)，分為服務器和終端兩部分。本系統(tǒng)基于 C/S 模型，利用定制好的通信協(xié)議可以實現(xiàn)服務器和終端的通信。系統(tǒng)設計到 GPRS 技術、 GPS 技術、數(shù)據(jù)庫技術、 Linux 操作系統(tǒng) 技術等一系列技術，技術難度高，系統(tǒng)復雜。然而，本系統(tǒng)可行性依然很高。 一、系統(tǒng)的設計良好。服務器和終端采用了明確定義好的通信協(xié)議，減少雙方互相依賴的關系，并且使得系統(tǒng)有良好的擴展性，需要增加的功能只要在通信協(xié)議上增加即可，服務器或者終端的程序不需要大幅度改動。 二、終端的技術關鍵在于 GPS 技術、 GPRS 技術，然而 GPS 模塊、 GPRS 模塊已經(jīng)完成了大部分通信功能，只需借助庫程序即可實現(xiàn)編程，而利用文檔豐富的 QT 圖形框架，可以大大減少開發(fā)時間。 三、終端的難點在于 Linux 和 Uboot 的在 S3C2410 開發(fā)板上的移植，這方面涉及的內(nèi)容很多，所幸的是，開源的 Linux 和 Uboot 在 S3C2410 上的移植資料很多，并且也有很多成功的典范，這大大減少了開發(fā)的難度。 四、 項目分工合理。參與項目的三個學生均為在校研究生，有充足的時間完成任務。本人在 Linux 內(nèi)核、驅(qū)動程序、 Linux 移植到 Linux 上的 API 均了解較深，具有開發(fā)終端的能力。而另外兩個組員在數(shù)據(jù)庫使用、 Java 編程、 socket 編程等方面較為熟悉，可以承擔服務器搭建工作。 五、本項目在設計書出來前，已經(jīng)完 成了系統(tǒng)的第一個版本，有了前面的經(jīng)驗，再次開發(fā)和提升系統(tǒng)就相對容易多了。 第五屆省長杯工業(yè)設計大賽 項目編號 D00018 36 9. 參考文獻 [1] ARM9 FS2410P 教學平臺應用教程 [M]．深圳：優(yōu)龍科技有限公司 [2] 呂捷． GPRS 技術 [M]． 北京 ： 北京郵電大學出版社 ， 2020 [3] 王真真．基于 GPRS 的嵌入式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與開發(fā) [D]．浙江：浙江大學先進控制研究所， 2020 [4] 譜泰公司 AT 指令集中文版 [M]．廣州：譜泰科技有限公司 [5] 譜泰 PTM 100 GPRS 模塊簡介 [M]．廣州：譜泰科技有限公司 [6] 李?。度胧?Linux 設備驅(qū)動開發(fā)詳解 [M]．北京：人民郵電出版社， 2020 [7] 李亞峰，歐文盛． ARM 嵌入式 Linux 系統(tǒng)開發(fā)從入門到精通 [M]．北京：清華大學出版社， 2020 [8] 賴永誠． Linux 系統(tǒng)開發(fā)筆記 v2_1[M]． [9] 孫紀坤，張小全．嵌入式 Linux 系統(tǒng)開發(fā)技術詳解 —— 基于 ARM[M]．北京：人民郵電出版社， 2020 [10] 招茂楷．基于 ARM 嵌入式 Linux 系統(tǒng) QT 應用開發(fā) [D]．廣州：華南師范大學教育信息技術學院， 2020 [11] 趙炯． Linux 內(nèi)核完全剖析 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [12] 唐心德．基于 ARM 芯片的嵌入式 Linux 智能通信終端的設計 [D]．武漢：武漢理工大學自動化學院， 2020 [13] Arthur Griffith 著，胡恩華譯． GCC 技術參考大全 [M]．北京：清華大學出版社， 2020 [14] 徐千洋． Linux C 函數(shù)庫詳解詞典 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [15] Stevens． UNIX 環(huán)境高級編程（英文版第二版） [M]．北京：人民郵電出版社， 2020 [16] Brain ， Dennis ． C 程序設計語言 [M]．北京：機械工業(yè)出版社，2020 [17] 李師賢，李文軍等．面向?qū)ο蟪绦蛟O計基礎 [M]．北京：高等教育出版社， 2020 [18] Gasmin Blanchette， Mark Summerfield． G++ GUI QT3 編程 [M]．北京：北京航天航空大學出版社， 2020 [19] 杜春雷． ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程 [M]．北京：清華大學出版社， 2020 [20] Behrouz ， Sophia Chung Fegan． TCP/IP 協(xié)議族 [M]．北京：清華大學出版社，2020 [21] CIAST2020 便攜式智能車輛稽查系統(tǒng)簡介 [22] 呂謙 黃本雄 戴 斌 ． GPS_GSM 車輛監(jiān)控系統(tǒng)的 分析與實現(xiàn) [D]． 通訊技術與設備 [23] 張 健 ． 嵌入式 Linux 通用 GPS 接口的設計與實現(xiàn) [D]．