【正文】 M9) development board as the hardware first floor, in the Linux operating system platform39。數(shù)字城市查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)以 EmbestS3CEB2410(ARM9)開發(fā)板為硬件底層，在 Linux 操作系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上，利用開源 Qt 圖形用戶應(yīng)用程序框架，基于 SQLite 數(shù)據(jù)庫，開發(fā)出軟硬件一體化的便攜式嵌入式電子地圖，功能包括數(shù)字建筑物的查詢，以及相關(guān)公交系統(tǒng)查詢的地圖信息查詢系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性好，實(shí)用性強(qiáng)、可移動的特點(diǎn)，易于移植到不同的硬件平臺和其他操作系統(tǒng)軟件環(huán)境。s foundation, uses the source Qt graph user application procedure frame, based on the SQLite database, develop the software and hardware integration the portable embedded electronic map, the function including the digital building39。本項(xiàng)目的目的在于開發(fā)出價(jià)格更低廉、功能更實(shí)用、可移動性強(qiáng)、運(yùn)行速度更快更穩(wěn)定、軟件移植性好、界面友好的電子地圖信息查詢系統(tǒng)嵌入作品，方便廣大的用戶，給用戶最實(shí)用的功能。最終開發(fā)出軟硬件一體化的地圖信息查詢系統(tǒng)。本項(xiàng)目就是為了滿足廣大用戶的需要具有在陌生的環(huán)境下尋找各個(gè)地點(diǎn)，并快速察看目的地的地理位置，查詢到達(dá)目的地的行走路線。 項(xiàng)目背景在當(dāng)前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后 PC（PostPC）時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)文化藝術(shù)以及人們的日常生活等方方面面中。Linux 從 1991 年問世到現(xiàn)在，短短的十幾年時(shí)間已經(jīng)發(fā)展成為功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)之一；越來越多的企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)都轉(zhuǎn)向嵌入式 Linux 的開發(fā)和研究上，在新興的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)也獲得了飛速發(fā)展。從古至今，人們已經(jīng)形成一個(gè)意識：地圖用來查找地理位置。在以前，人們一般有兩種解決方法。第一種方式，實(shí)際效果并不是很理想；在大城市中，如廣州，即使一個(gè)長年居住在那里的人也不能對該城市每一個(gè)地方都清楚；如果知道那個(gè)地方，未必能表述清楚，無法在詢問者腦海中產(chǎn)生空間感、方位感。但是在目標(biāo)地區(qū)附近詢問他人，關(guān)于目標(biāo)位置卻是十分可行的辦法之一！第二種方式，效果較好，但是很難提高查找效率；讀者會有這一個(gè)理性的認(rèn)識：地圖上所含的信息內(nèi)容多，要在地圖上找到需要的信息，并非易事。在地圖上這樣相似信息多如牛毛。可見兩種傳統(tǒng)的解決方式都有諸多不便之處！隨著計(jì)算機(jī)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在為上述問題提供了更方便的解決方式電子地圖。2022 年年終 GOOGLE 推出了電子地圖的服務(wù)，2022 年電子地圖與搜索引擎的緊密接觸，對電子地圖的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用，受眾群體產(chǎn)生了巨大變化。我們可以相信未來對電子地圖的應(yīng)用將更為普及。這些服務(wù)和產(chǎn)品對人們提供了不少的便利是毋庸置疑的。?網(wǎng)站查詢地圖位置。一般人只能在固定地點(diǎn)使用電腦查詢地圖，如果出門在外，這種方式不可行。?手機(jī) GPS 產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)依賴性強(qiáng)，如果沒有網(wǎng)絡(luò)的支持，功能無法實(shí)現(xiàn)。軟件的可移植性差，其軟件產(chǎn)品只能在手機(jī)平臺上使用。?車載 GPS 產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)依賴性強(qiáng)，如果沒有網(wǎng)絡(luò)的支持，功能無法實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：可移動性、軟件可移植性我們的項(xiàng)目正是為了改進(jìn)上面所提出不足的。 項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)? 軟硬件相結(jié)合，軟硬件一體化，可移動性好；? 信息集成化，把最實(shí)用的功能集成到一起，地圖搜索、公交查詢、建筑介紹（歷史、用途、娛樂服務(wù)內(nèi)容、特色飲食、聯(lián)系方式、營業(yè)時(shí)間、火車汽車輪船客貨運(yùn)輸線路班次等） ；? 有輸入檢測功能，有含糊查詢功能；? 查詢速度快，有顯示所需查詢時(shí)間；? 查詢結(jié)果立體形象，圖文相結(jié)合。? 軟件相對獨(dú)立性，軟件系統(tǒng)可移植在多個(gè)硬件平臺如：手機(jī)、mp個(gè)人 pc 機(jī)等，和多個(gè)軟件平臺上運(yùn)行如： Windows、Linux 和 Unix 系統(tǒng)軟件上使用數(shù)字城市查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 相關(guān)技術(shù) 基于 ARM 處理器的硬件開發(fā)平臺為一種 16/32 位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式 RISC 微處理器，ARM 微處理器目前已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的嵌入式微處理器。在嵌入式領(lǐng)域，ARM 已取得了極大的成功，造就了 IP 核商業(yè)化、市場化的神話，迄今為止，還沒有任何商業(yè)化的 IP 核交易和使用達(dá)到 ARM 的規(guī)模。ARM9 系列處理器是英國 ARM 公司設(shè)計(jì)的主流嵌入式處理器，主要包括 ARM9TDMI和 ARM9ES 等系列。這種處理能力的提高是通過增加時(shí)鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實(shí)現(xiàn)的。增加的流水線設(shè)計(jì)提高了時(shí)鐘頻率和并行處理能力。在同樣的加工工藝下，ARM9 TDMI 處理器的時(shí)鐘頻率是 ARM7TDMI 的 1．8～2．2 倍。ARM9 微處理器系列具有如下特點(diǎn)：1) 32bit 定點(diǎn) RISC 處理器，改進(jìn)型 ARM／Thumb 代碼交織，增強(qiáng)性乘法器設(shè)計(jì)。ARM9 系列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋簾o線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、PDA 功能、移動電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用.ARM9 系列微處理器包括如下幾種類型的核：ARM9TDMI，ARM920T，ARM940T，ARM9ES。下面大概列出一些需要考慮的問題：從系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)考慮： (1) 是否有開發(fā)板配套的軟件模塊直接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能要求，包括驅(qū)動。準(zhǔn)確的說應(yīng)該是性價(jià)比，這要跟項(xiàng)目的需求與開發(fā)板提供的功能進(jìn)行對比，確定是否會有太多功能不項(xiàng)目需求不需要的，因?yàn)楣δ芏嗟拈_發(fā)板自然價(jià)格也就貴了。如果功耗太高，對移動設(shè)備而言，這一點(diǎn)可是致命的。關(guān)系到 CPU 指令周期，有沒有流水，有沒有并行，體系結(jié)構(gòu)，有沒第一章 引言有專用指令，對外部存儲器和外設(shè)的存取速度等等?！　　　　　拈_發(fā)者的角度考慮： (1) 是否有足夠的技術(shù)支持包括測試開發(fā)工具等。包括網(wǎng)上資源、書籍，第三方提供的工具幫助等。 嵌入式數(shù)據(jù)庫什么是嵌入式數(shù)據(jù)庫通常我們采用數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲檢索等功能，像 MySQL 這類基于 C/S 結(jié)構(gòu)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)雖然代表著目前數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的主流，卻并不能滿足所有應(yīng)用場合的需要。有時(shí)我們需要的可能只是一個(gè)簡單的基于磁盤文件的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在這些情況下嵌入式數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢就特別明顯了。這種數(shù)據(jù)庫嵌入到了應(yīng)用程序進(jìn)程中，消除了與客戶機(jī)服務(wù)器配置相關(guān)的開銷。它們是使用精簡代碼編寫的，對于嵌入式設(shè)備，其速度更快，效果更理想。典型嵌入式數(shù)據(jù)庫比較目前，基于嵌入式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的市場需求已經(jīng)進(jìn)入加速發(fā)展的階段，適用于嵌入式開發(fā)的嵌入式數(shù)據(jù)庫主要有 mSQL、Berkeley DB、SQLite 等。它通過調(diào)用這些 API 來完成對數(shù)據(jù)的保存、查詢、修改和刪除等操作，能夠用來管理多達(dá) 256TB 的數(shù)據(jù)，并且在許多方面的性能還能夠同商業(yè)級的 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相抗衡。 另外，由于其應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)運(yùn)行在相同的進(jìn)程空間當(dāng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí)可以避免繁瑣的進(jìn)程間通信，因此耗費(fèi)在通信上的開銷自然也就降低到了極低 程度。(2) mSQLmSQL 是一種簡化的 SQL 數(shù)據(jù)庫，體系結(jié)構(gòu)小巧，占用系統(tǒng)資源少，特別適合在嵌入式 Linux 系統(tǒng)中使用。但它只有 30 天的使用期限，并非完全的開源。SQLite 可以在所有主要的操作系統(tǒng)上運(yùn)行，并且支持大多數(shù)計(jì)算機(jī)語 言。其創(chuàng)建者保守地估計(jì) SQLite 可以處理每天負(fù)擔(dān)多達(dá) 100,00 次點(diǎn)擊率的 Web 站點(diǎn)，并且 SQLite 有時(shí)候可以處理 10 倍于上述數(shù)字的負(fù)載。其主要的特點(diǎn)：1. 支持多數(shù) SQL92 標(biāo)準(zhǔn)2. ACID 事務(wù)支持，甚至在數(shù)據(jù)庫崩潰和恢復(fù)時(shí)也支持3. 零配置－無需安裝和管理4. 整個(gè)數(shù)據(jù)庫存儲在單個(gè)文件中5. 支持?jǐn)?shù)據(jù)庫大小至 2TB6. 足夠小，大致 3 萬行 C 代碼， 250K 二進(jìn)制目標(biāo)代碼7. 大部分普通數(shù)據(jù)庫操比一些流行的數(shù)據(jù)庫還要快8. 提供簡單、易用、多種語言的 API9. 完全獨(dú)立的，不具有外部依賴性10. 作為一款嵌入式數(shù)據(jù)庫，SQLite 與 Berkely DB 一樣，以庫的形式提供，通過 C函數(shù)直接操作數(shù)據(jù)庫文件( 也支持其他的訪問方式，比如 Tcl)SQLite 不是 Server，所以和 SQLServer 等不同，它和程序運(yùn)行在同一進(jìn)程，中間沒有進(jìn)程間通信，速度很快，而且體積小巧，易于分發(fā)，非常適合運(yùn)行在單機(jī)環(huán)境和嵌入式環(huán)境。實(shí)際上，很多情況，特別是在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中，并不需要存儲過程或復(fù)雜的表之間的關(guān)聯(lián)，這時(shí)會發(fā)現(xiàn) SQLite 在大小和功能之間找到了一個(gè)理想的平衡點(diǎn)。體積也比 BDB 小一倍。因此本項(xiàng)目嵌入式數(shù) 據(jù)庫將采用 SQLite。這種計(jì)算機(jī)隱藏在各種產(chǎn)品和系統(tǒng)中，嵌入式計(jì)算機(jī)由此而得名。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等組成?！　∏度胧较到y(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，是針對具體應(yīng)用的專用系統(tǒng)。 經(jīng)典嵌入式系統(tǒng)的比較嵌入式操作系統(tǒng) EOS（Embedded Operating System）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件， EOS 負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度作業(yè)，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動；它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。1. Windows CEWindows CE 是微軟開發(fā)的一個(gè)開放的、可升級的 32 位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作。Windows CE 的圖形用戶界面相當(dāng)出色。它不僅繼承了傳統(tǒng)的 Windows 圖形界面，并且在 Windows CE 平臺上可以使用 Windows 95/98 上的編程工具（如 Visual Basic、Visual C++等） 、使用同樣的函數(shù)、使用同樣的界面網(wǎng)格，使絕大多數(shù)的應(yīng)用軟件只需簡單的修改和移植就可以在 Windows CE 平臺上繼續(xù)使用。此系統(tǒng)最初由 3Com 公司的 Palm Computing 部開發(fā)，目前 Palm Computing 已經(jīng)獨(dú)立成一家公司。它更傾向于 PDA 的操作系統(tǒng)，在 PDA 市場占有主導(dǎo)地位。由于基于Palm OS 編寫的應(yīng)用程序占用的空間也非常小（通常只有幾十 KB） ，所以，基于 Palm OS的掌上電腦（雖然只有幾 MB 的 RAM）可以運(yùn)行眾多應(yīng)用程序。它起源于芬蘭一個(gè)名為 Linus Torvalds 的業(yè)余愛好，但是現(xiàn)在已經(jīng)是最為流行的一款開放源代碼的操作系統(tǒng)。Linux 系統(tǒng)不僅能夠運(yùn)行于 PC 平臺，還在嵌入式系統(tǒng)方面大放光芒，在各種嵌入式 Linux OS 迅速發(fā)展的狀況下，Linux OS 逐漸形成了可與 Windows CE 等 EOS 進(jìn)行抗衡的局面。Linux 現(xiàn)已成為嵌入式操作的理想選擇。第二， Linux 的源代碼隨處可得，注釋豐富，文檔齊全，易于解決各種問題。第四， Linux 是開放源代碼的 OS，在價(jià)格上極具競爭力，適合中國國情。第五，Linux 不僅支持 x86 芯片，還是一個(gè)跨平臺的系統(tǒng)，移植容易實(shí)現(xiàn)。第七，Linux 的內(nèi)核結(jié)構(gòu)是高度可裁減的，Windows CE 在內(nèi)核結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中并未考慮適應(yīng)系統(tǒng)的高度可裁減性的要求。當(dāng)然嵌入式 linux 操作系統(tǒng)也有其明顯不足的地方：第一，是開發(fā)難度較高，需要很高的技術(shù)實(shí)力；第二，是核心調(diào)試工具不全，調(diào)試不太方便，尚沒有很好的用戶圖形界面。它提供給應(yīng)用程序開發(fā)者建立藝術(shù)級的圖形用戶界面所需的所用功能。自從 1996 年早些時(shí)候，Qt 進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，它已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)數(shù)千種成功的應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。Qt 支持所有 Unix 系統(tǒng)，當(dāng)然也包括 Linux，還支持 Windows 平臺。Qt 具有下列優(yōu)點(diǎn):1. 優(yōu)良的跨平臺特性:Qt 支持下列操作系統(tǒng): Microsoft Windows 95/98， Microsoft Windows NT， Linux， Solaris， SunOS， HPUX， Digital UNIX (OSF/1， Tru64)， Irix， FreeBSD， BSD/OS， SCO， AIX， OS390，QNX 等等。 Qt 提供了一種稱為 signals/slots 的安全類型來替代 callback，這使得各個(gè)元件 之間的協(xié)同工作變得十分簡單。甚至還包括正則表達(dá)式的處理功能。 ? 以一種自然的方式組織對象所有權(quán)的分層次和可查詢的對象樹。Qt 的授權(quán)是分為兩條線，商業(yè)版和開源版。第一章 引言Qt 自由版是 Qt 僅僅為了開發(fā)自由和開放源碼軟件 提供的 Unix/X11 版本。Qt/嵌入式自由版是 Qt 為了開發(fā)自由軟件提供的嵌入式版本。 Qtembedded 和 Qtopia：Qt 在剛出現(xiàn)的時(shí)候，對于 Linux 和 Unix 系統(tǒng)，只有構(gòu)建于 Xlib 之上的 X11 版。由于嵌入式受限的硬件環(huán)境往往難以運(yùn)行龐大的 X 服務(wù)器，Qt 的嵌入式版跳過了 Xlib 和 XServer 直接 操作幀緩沖，可以在速度和體積上有很大的提高?，F(xiàn)在 Qtopia 已經(jīng)成為了 Trolltech 的又一個(gè)主打產(chǎn)品，為基于 Linux操作系統(tǒng)的 PDA 和手機(jī)提供了一個(gè)完整的圖形環(huán)境。在版本 4 之前，Qte 和 Qtopia 是不同的兩套程序，Qte 是基礎(chǔ)類庫，Qtopia 是構(gòu)建于 Qte 之