李華

摘要：該文主要針對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，對(duì)基于Liod開(kāi)發(fā)板的Linux系統(tǒng)和Windows CE系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行了裁減和移植，并且設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：EDBMS；嵌入式；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）08-1749-03

隨著微電子和存儲(chǔ)技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)不斷增多，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱EDBMS）越來(lái)越展現(xiàn)出其不可替代的優(yōu)越性。嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品層出不窮，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在消費(fèi)類電子產(chǎn)品等各領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。

1 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介

嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一種與操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件集成在一起的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，用來(lái)支持和嵌入式系統(tǒng)的特定用途相關(guān)的應(yīng)用。EDBMS從本質(zhì)上是由通用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，但它們?cè)谶\(yùn)行環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域等各個(gè)方面還有所不同，EDBMS具有數(shù)據(jù)同步、高安全性和可靠性、零管理以及硬件速度慢等特點(diǎn)。嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持，例如嵌入式Linux系統(tǒng)、Windows CE系統(tǒng)等。

1）Linux系統(tǒng)下數(shù)據(jù)庫(kù)

Linux系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了全面支持，幾乎所有大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都可以基于Linux運(yùn)行。目前流行的大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有Oracle、 Sybase、Informix等，中小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有MySQL、Firebird、Berkeley DB等。

2）Windows CE系統(tǒng)下數(shù)據(jù)庫(kù)

伴隨掌上電腦的流行，其使用的Windows CE操作系統(tǒng)也因此倍受矚目。Windows CE包含一個(gè)適合動(dòng)靜態(tài)內(nèi)存存儲(chǔ)的文件系統(tǒng)和一個(gè)Win32 API子集以及新增加的一些API。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)定位于對(duì)象存儲(chǔ)。對(duì)象存儲(chǔ)是用于存儲(chǔ)Windows CE數(shù)據(jù)庫(kù)、注冊(cè)表及永久文件的。Windows CE提供的Pocket Access數(shù)據(jù)庫(kù)，使用戶可以自己編程實(shí)現(xiàn)掌上電腦基本的數(shù)據(jù)庫(kù)處理。

2 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)

2.1 Liod開(kāi)發(fā)平臺(tái)

1）PXA270微處理器

PXA270微處理器使用了電壓調(diào)整和頻率調(diào)整技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能和低功耗的特點(diǎn)，先已普遍應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。該處理器使用ARM架構(gòu)，用比較低的時(shí)鐘頻率卻能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的多媒體性能，這在很大程度上提高了多媒體的處理能力。同時(shí)，PXA270微處理器使用了動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，可以根據(jù)處理器的需求動(dòng)態(tài)的調(diào)整功耗和性能，既能滿足必要性能，又能最大限度地降低無(wú)線手持設(shè)備的功耗，延長(zhǎng)待機(jī)以及通話時(shí)間。

2） Liod開(kāi)發(fā)板

Liod是一款高端的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這款開(kāi)發(fā)平臺(tái)擁有豐富的外設(shè)資源，最重要的是它還使用了先進(jìn)的Xscale架構(gòu)的 PXA270微處理器，并能使該處理器的功能發(fā)揮得淋漓盡致，營(yíng)造了一個(gè)優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)環(huán)境。由于它性能高并且功耗低，適用于醫(yī)療設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、娛樂(lè)終端、多媒體終端、人機(jī)交互界面、智能手機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域。

2.2 基于Liod開(kāi)發(fā)板進(jìn)行Linux內(nèi)核裁減和移植

2）Qt平臺(tái)構(gòu)建

在Liod開(kāi)發(fā)板中如果想實(shí)現(xiàn)觸摸屏響應(yīng)功能，開(kāi)發(fā)者就需在Qt工具的源文件中修改與鼠標(biāo)操作和觸摸屏操作相關(guān)的文件。在編譯Qtopia時(shí)，要使用兩個(gè)庫(kù)：分別是libuuid和jpeg，把它們編譯到交叉編譯工具中。在文件系統(tǒng)的usr文件夾中建立qpe文件夾，然后把編譯好的Otopia文件夾復(fù)制到新建的qpe文件夾里，同時(shí)把相應(yīng)的庫(kù)文件和font文件夾一起復(fù)制到/usr/qpe/lib下，這樣就可以使用Qtopia了。

3）Windows CE內(nèi)核移植

①組成模塊 。Windows CE系統(tǒng)是一種高度模塊化的操作系統(tǒng)，它的每個(gè)模塊都實(shí)現(xiàn)其自身特定功能，系統(tǒng)模塊主要包括內(nèi)核模塊、通信模塊、文件系統(tǒng)模塊、圖形窗口事件子系統(tǒng)模塊及對(duì)象存儲(chǔ)模塊。其中，內(nèi)核模塊和文件系統(tǒng)模塊是Windows CE系統(tǒng)必須要包括的模塊。此外，Windows CE還附加一些可以實(shí)現(xiàn)其它功能的可選模塊。

②PB開(kāi)發(fā)工具 。PB是用于進(jìn)行CE系統(tǒng)下的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，能夠根據(jù)實(shí)際需求，建立特定內(nèi)核功能的CE 系統(tǒng)。利用PB實(shí)現(xiàn)對(duì)Windows CE系統(tǒng)的創(chuàng)建和設(shè)計(jì)等基本操作。

4） BSP原理

BSP即板級(jí)支撐軟件包，它是基于Windows CE操作系統(tǒng)的主要組成部分，包括啟動(dòng)程序和標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)板等。目前，嵌入式系統(tǒng)并沒(méi)有統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，硬件環(huán)境的選擇取決于特定的系統(tǒng)應(yīng)用需求，硬件環(huán)境的多變決定了它不能依靠OS來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件和硬件部分的無(wú)關(guān)性，而普遍依靠分層設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即板級(jí)支撐軟件包。開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)實(shí)際使用的硬件對(duì)它進(jìn)行修改，如圖1所示，BSP的主要作用就是確保硬件正常工作，實(shí)現(xiàn)軟硬件之間的數(shù)據(jù)交互，為操作系統(tǒng)和上層應(yīng)用程序提供一個(gè)和硬件無(wú)關(guān)的軟件平臺(tái)。

5）Windows CE內(nèi)核移植

PB能夠支持Liod開(kāi)發(fā)板的硬件資源系統(tǒng)，這樣在安裝Windows CE之后還需要安裝板級(jí)支撐軟件包。安裝時(shí)，運(yùn)行BSP的安裝向?qū)SBase270.msi，然后BSP會(huì)自動(dòng)選擇Windows CE的安裝目錄來(lái)安裝BSP。

3 EDBMS的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)裁減和移植

1） SOLite簡(jiǎn)介

SQLite是開(kāi)源的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，它是完全獨(dú)立的，不依賴于其他軟件，使用的資源也非常低。它能夠支持Linux/Windows等當(dāng)前流行使用的操作系統(tǒng)，SQLite體系結(jié)構(gòu)可分為如圖2所示的八個(gè)子系統(tǒng)，按照此流程執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)的各項(xiàng)操作。

2） SQLite的移植

首先下載SQLite的源碼，并且將下載的代碼包解壓。對(duì)配置文件configure進(jìn)行編輯，注釋掉configure中的交叉編譯的檢查語(yǔ)句，增加編譯器gcc。然后將Makefile文件中編譯工具的編譯器修改為gcc， 1ibs隱藏文件夾中就存儲(chǔ)了執(zhí)行make命令編譯之后生成的可執(zhí)行文件和庫(kù)文件，最后執(zhí)行make install命令進(jìn)行安裝。

3）EDBMS的實(shí)現(xiàn)

①注冊(cè)ADOCE的DLL組件。ADOCE以動(dòng)態(tài)連接庫(kù)的形式進(jìn)行發(fā)布，它是ADO的子集。利用ADOCE編程，首先要下載它的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，然后運(yùn)行REGSVRCE可執(zhí)行文件注冊(cè)部分DLL組件。

②ADOCE的初始化。由于ADOCE是屬于標(biāo)準(zhǔn)的COM組件，所以先要必須初始化一個(gè)COM，然后再進(jìn)行ADO數(shù)據(jù)源連接的相應(yīng)編程，對(duì)ADOCE進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)編程基本上就是執(zhí)行SQL語(yǔ)句。

4 結(jié)束語(yǔ)

從目前國(guó)內(nèi)外EDBMS的應(yīng)用情況來(lái)看，基于嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的市場(chǎng)需求已進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期，但是市場(chǎng)應(yīng)用的需求多種多樣，計(jì)算平臺(tái)也是各有各的特點(diǎn)，嵌入式的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品短時(shí)間內(nèi)還難以建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)還有待更加深入的研究和探索。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳文智.嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)原理與實(shí)踐 [M]北京：清華大學(xué)出版社，2005 .

[2] 傅曦.Windows CE嵌入式開(kāi)發(fā)入門——基于Xscale架構(gòu)[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[3] 啟明工作室.Visual C++ +SOL Server數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)例[M]北京：人民郵電出版社，2004.