（信号与信息处理专业论文）基于pda的网络覆盖测试软件的设计与实现.pdf

基于p d a 的网络覆盖测试软件的设计与实现 作者简介：席华，男，1 9 7 7 年1 2 月出生，2 0 0 4 年0 9 月师从于成都理丁大学陈 金鹰教授，于2 0 0 7 年0 6 月获硕士学位。 摘要 当今全球3 g 己经进入了规模发展时期。我国的3 g 建设也已于2 0 0 5 年全面 铺开，3 g 已成为电信行业的投资重点。为了对3 g 移动网络性能现状有个全面的 了解，以便解决必要的信号需求，网络运营商在调整网络性能参数和覆盖区域之 前，需要进行全面的、定量的网络测试和分析。但目前的测试系统存在诸多问题， 有的过于笨重，需要车载进行测试，缺少灵活性，更不适合室内测试；有的测试 项目有限，只专门针对某种信号，在有多种信号测试需求时，提高了测试成本， 效率也不高。针对这些问题，本论文介绍了一种基于p d a 的3 g 网络测试系统的 设计和实现过程。该系统仅由掌上电脑和扫频接收机组成，轻巧简便，便于携带 和操作；测试程序基于w i n d o w sc e 设计和开发而成，功能强大，鲁棒性好。 论文围绕着测试系统的设计有针对性地对相关的理论、技术和实施方法等进 行了分析和应用研究，根据实际的项目开发经验，详细分析了p d a 形式3 g 网络 测试系统的需求，并运用面向对象的软件工程方法完成了系统的总体设计，然后 基于嵌入式w i n d o w sc e 平台开发了系统代码。在系统的设计阶段，使用了u m l ( 统 一建模语言) 对系统的功能做了详细的分析和类图设计；在系统的实现阶段，该 文讨论了多线程、m a p x 控件、p d a 串口通信等必需的关键技术，并给出了系统开 发中需要解决的技术难题的实际解决方法和代码。最后，对系统的开发经验做了 总结，提出了进一步的建议。 关键词：嵌入式系统：w i n d o w sc e ；p d a ；g p s ；多线程；u m l ；a d o c e t h e d e s i g na n dr e a l i z a t i o no f ap d a - b a s e ds o f t w o r k f o rw o r k n e tc o v e rt e s t a b s t r c t t h e s e y e a r s 3 gi nt h ew h o l ew o r l dh a sc o m ei n t oap e r i o do fs c a l e d e v e l o p m e n t o u rc o u n t r y s 3 gc o n s t r u c t i o nh a sb e e nw i d e l yc a r r i e do u ts i n c e 2 0 0 5 ，a n d3 gh a sa l r e a d yb e c o m et h ei n v e s t m e n tf o c u si nt h et e l e c o m m u n i c a t i o n i n d u s t r y t o h a v e a c o m p r e h e n s i v ek n o w l e d g eo ft h ep r e s e n ts i t u a t i o no ft h em o b i l e p h o n en e t w o r kq u a l i t ys o a st os o l v et h en e c e s s a r ys i g n a lr e q u i r e m e n t ，t h ep r o v i d e r s n e e dt od of u l l s c a l et e s t a n d a n a l y s i sb e f o r e t h e a d j u s t m e n t o ft h en e t w o r k p e r f o r m a n c ea n dc o v e r e g i o n h o w e v e r , t h e r ee x i s tm a n yp r o b l e m si nt h ec u r r e n t t e s t i n gs y s t e m s ：s o m ea r el a c ko fa g i l i t y , w h i c h h a v et ob ee q u i p p e dw i t hv e h i c l e s ，a n d u n s u i t a b l ef o ri n d o o rt e s t s o m ea r ed e s i g n e dt oa c e r t a i ns i g n a la n dc a nt e s to n eo ra f e ws i g n a lo n ly w h i c hn o to n l yb r i n g sh i g ht e s tc o s tb u t a l s ol o w l ye f f i c i e n c y t os o l v e t h ea b o v ep r o b l e m s ，w eh a v ed e s i g n e dan e wt e s ts y s t e m ，a n dt h ep r o c e s so fd e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o ni sg i v e ni nt h i sp a p e r t h i ss y s t e mi sm a d eu po fa p o c k e tp c a n d ar e c e i v e r , w h i c hi sv e r yd e l i c a t ea n d c o n v e n i e n tt ot a k ea n de a s et oo p e r a t e t h e s o f t w a r eo ft h es y s t e mi sd e s i g n e da n d p r o g r a m m e db a s e do nw i n d o w sc e t h ep a p e ri sb a s e do nt h ed e s i g no ft h et e s ts y s t e ma n dg i v e sa l la n a l y s i so ft h e r e l a t i v e t h e o f i e s ，t e c h n o l o g ya n dt h ei m p l e m e n t i n gm e t h o d a c c o r d i n gt ot h ep r a c t i c a l e x p e r i e n c e s o fp r o j e c td e v e l o p m e n t ，t h r o u g hd e t a i l e ds t u d yo ft h er e q u i r e m e n to ft h e p d a3 gm o b i l e n e t w o r kt e s t i n gs y s t e ma n dt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h eo b j e c t o r i e n t e d s o f t w a r em e t h o d ，i d e v e l o p e dt h i ss y s t e mb a s e do nw i n d o w sc e d u r i n gt h ep e r i o do f s y s t e md e s i g n ，d e t a i l e d a n a l y s i sa n dc l a s s - g r a p hd e s i g ni sm a d et oc l a r i f yt h es y s t e m f u n c t i o na n di nt h ep r o c e s so f r e a l i z a t i o np e r i o d ，t h ed i s c u s s i o no ft h ek e yt e c h n o l o g i e s ， s u c ha sm u l t i t h r e a d ，m a p x c o m p o n e n t ，c o m m u n i c a t i o ni ns e r i e so fp d ai sg i v e n ，a s w e l la st h er e s o l v e n ta n dc o d ei n t h es y s t e m a tl a s t ，t h i sp a p e rg i v e sas u m m a r y p r e s e n t i o no ft h ed e v e l o p m e n te x p e r i e n c e s a n da d v a n c e dp r o p o s a l s k e y w o r d ：e m b e d d e ds y s t e m ；w i n d o w sc e ；p d a ；g p s ；m u l t i t h r e a d i n g ；u m l ； a d o c e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑堡兰盍堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者导师签名： ? 芬在召 学撇懒名：席孕 刎7 年，月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛壑堡王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛都堡三盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：席罕 加口7 r 年 ，月 f 日 第1 章引言 1 1 移动通信发展动态 第1 章引言 不可否认，移动通信技术一直是通信领域乃至i t 领域发展最快也是最令世 人瞩目的一个组成部分。 从技术发展上看，7 0 年代末期，第一代模拟移动通信技术诞生，推动世界 通信领域进入了一个新的时代。9 0 年代，第二代数字移动通信技术以其技术上 的优势逐步取代了第一代模拟系统。第二代移动通信技术提供了更高的频谱利用 率、更好的数据业务以及更先进的漫游。9 7 年以来，国际上有关第三代移动通 信i m t - 2 0 0 0 系统无线传输技术规范的争论逐渐成为移动通信领域的热点。随着 1 9 9 9 年1 1 月i t u r t g 8 1 赫尔辛基会议的结束，国际第三代移动通信( 简称3 g ) 标准格局基本形成。这次会议最终通过了第三代i m t 一2 0 0 0 系统的无线接口技术 规范一i m t r s p c 建议。在业务和性能方面，3 g 比2 g 有了很大的提高，它不仅可 以实现全球普及和全球无缝漫游，而且还具有支持多媒体业务的能力。 从已通过的无线接口技术规范来看，i m t - 2 0 0 0 在无线接口方面并未达到一 个统一的标准，而是将一些第二代( 2 g ) 就己有的技术和面向第三代的无线传输技 术放在一起，统统收入i m t - 2 0 0 0 “家族”。i m t - 2 0 0 0 的家族成员是各方利益均衡 的结果，基于保护运营商网络投资和客户资源的考虑，i s 一9 5 将过渡到c d m a 2 0 0 0 ， g s m 将过渡到w c d m a 、t d - c d m a 或t d s c d m a ，尽管这一结果不是很令人满意，但 它告诉我们要从历史角度来看待第三代移动通信。 作为世界第一大移动通信市场，从技术测试、标准确定，到最为业界关心的 运营牌照的发放，3 g 在中国的每一步发展都牵动着世界通信市场的神经。在2 0 0 3 年l o 月3 0 日举行的“3 g 在中国”全球峰会上，信息产业部公布了历时两年的 3 g 标准的第一阶段测试和补充测试结果，并对结果表示满意。认为3 g 技术正在 接近成熟。这次技术实验的目的，应该说总体上是为了验证第三代移动通信整体 技术和产品的成熟性，因此对系统的一些功能、性能，特别是互联互通性能进行 了一些全面的测试。在下一阶段测试中，将由信息产业部组织3 g 制造商在北京、 上海、深圳进行外场测试，内容包括功能、性能测试、多厂家设备的互操作性测 试以及2 g ，3 g 之间无线干扰测试等。 从测试的过程看，w c d mr e l e a s e 9 9 的设备比较成熟，在3 g 和2 g 的切换和 成都理工大学硕士学位论文 一些个别的功能上还需要根据市场的需求不断完善，终端设备在功能和性能上应 该说滞后于系统大概半年的时间。对于c d m a 2 0 0 0 i x ，其已经是在全球大规模 商用的技术，在全球己经超过了五千多万的用户，局限主要是在射频方面，2 g h z 的产品还没有市场的需求，从技术的角度说，它应该是相对比较成熟，产品的提 供很大程度上取决于明确的市场需求。t d s c d m a 的技术经过3 g 技术试验的测试， 以及后续的一些现场测试，认为它在技术层面上己经得到了充分的验证，进入到 产业开发阶段，但是我们也觉得，目前整体的产业实力仍然比较弱，需要政府和 各界多方面的支持。随着技术的不断发展和用户业务需求不断增加，移动通信将 不会仅停留在第三代移动通信。 从运营情况看，8 0 年代初期第一代模拟制式的蜂窝移动通信系统投入运营， 1 9 9 1 年全球用户超过了1 千万。9 0 年代开始，第二代数字系统逐步取代第一代 模拟系统，现在，第一代系统己经消失。 尽管早在1 9 9 9 年i1 月。国际第三代移动通信( 简称3 g ) 标准格局基本形成， 但是直到目前，世界移动通信的主导仍是以g s m 和i s 一9 5 为代表的第二代移动通 信系统，并逐步向第三代系统演变，在2 g 移动系统向3 g 的演化过程中，为了保 证过渡的平滑性，防止出现断层，设备商和运营商充分考虑了现有系统的性能并 根据市场的要求进行更新，提出了2 5 g 系统的概念。现在，众多的运营商正集 中精力将2 g 网络升级到2 5 g 系统。2 5 g 系统主要有基于g s m 的g p r s 系统和基 于i s - 9 5 的c d m a 2 0 0 0l x 系统。 1 9 9 9 年3 月1 8 日，自从芬兰政府向4 家电信公司发放了芬兰建设3 g 的运 营牌照，从而引发了3 g 牌照发放的热潮。到2 0 0 2 年底，全球已经发放了1 1 4 张 3 g 牌照，其中1 1 2 张是w c d m a ，但由于网络股泡沫的破灭和巨额牌照费用，大部 分运营商背负着巨大的债务。总的来说发展缓慢。 3 g 系统迟迟不能得到大规模商用，影响的因素是多方面的。3 g 是个“生态 系统”，首先有设备供应商，第二有网络运营商，第三有终端的提供商，第四有 内容的提供商，第五有政府，第六有消费群众等等，如果整个系统的各环节没有 成熟，都会延迟3 g 的发展。 1 23 g 技术简介 第一代移动通信系统采用模拟调频技术，主要提供话音服务。北美蜂窝系统 a m p s ，北欧移动电话n m t ，和全向通信系统t a c s 是三种主要的窄带模拟标准。 但是由于其频谱利用率低、保密性差、业务单一、限制移动通讯的长途漫游，随 着数字通信技术的飞速发展，逐渐被第二代移动通信技术所取代。 2 第1 章引言 第二代移动通信系统采用数字调制技术，除了提供语音服务外，还提供少量 短信服务。它提供了更高的网络容量，改善了话音质量和保密性，并为用户引入 了无缝的国际漫游。当今的g s m ，d - a m p s ，p d c 和i s - 9 5 c d m a 等第二代数字无 线标准，均为窄带系统。但是由于制式、技术以及其它方面的原因，第二代移动 通信在支持全球漫游、频谱利用率以及数据业务方面都有较大不足。并且随着 i n t e r n t 技术和多媒体技术的发展，人们对通信业务种类和数量的需求的剧增， 人们己不再满足于使用第二代移动系统，于是一种能提供全球漫游，支持多媒体 业务且有足够容量的第三代移动通信系统就运用而生了 第三代移动通信系统被国际电信联盟( i t u ) 正式命名为i m t 一2 0 0 0 。i m t 一2 0 0 0 是一个全球无缝覆盖、全球漫游，包括卫星移动通信、陆地移动通信和无绳电话 等蜂窝移动通信的大系统。它可以提供前两代产品所不能提供的各种宽带信息业 务，如高速数据、漫游图片与电视图像等，传输速率高达2 m b i t s 。带宽可达2 姗z 以上。i m t 一2 0 0 0 是一种真正的“宽频多媒体全球数字移动电话技术”，并与改进 的g s m 网络兼容。第三代移动通信综合了第一代和第二代的性能，简化了第二代 向第三代系统的过渡。 目前国际电联接受的3 g 标准主要有以下三种：w c d 姒，c d m a 2 0 0 0 与t d s c d m a 。 c d m a 是c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ( 码分多址) 的缩写，是第三代移动通信 系统的技术基础。第一代移动通信系统采用频分多址( f d m a ) 的模拟调制方式，这 种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令千扰话音业务。第二代移动通信系统主 要采用时分多址( t d m a ) 的数字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送 信令，使系统性能大为改善，但t d m a 的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不 完善。c d m a 系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能 力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。下面分别对 三种标准简要介绍。 w c d i j a 全称为w i d e b a n dc d m a ，这是基于g s m 网发展出来的3 g 技术规范，是 欧洲提出的宽带c d m a 技术，它与日本提出的宽带c d m a 技术基本相同，目前正在 进一步融合。该标准提出了g s m ( 2 g ) 一- g p r s e d g e w c d m a ( 3 g ) 的演进策略。g p r s 是g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ( 通用分组无线业务) 的简称，e d g e 是e f i h a n c e d d a t ar a t ef o rg s me v o l u t i o n ( 增强数据速率的g s m 演进) 的简称，这两种技术 被称为2 5 代移动通信技术。目前中国移动正在采用这一方案向3 g 过渡，并已 将原有的g s m 网络升级为g p r s 网络。 c d m a 2 0 0 0 是窄带c d m a ( c d m ai s 9 5 ) 技术发展而来的宽带c d m a 技术，由美国 主推，该标准提出了从c d m ai s 9 5 ( 2 g ) 一c d m a 2 0 0 0 i x - 一c d 姒2 0 0 0 3 x ( 3 g ) 的演进策 略。c d m a 2 0 0 0 1 x 被称为2 5 代移动通信技术。c d i v l a 2 0 0 0 3 x 与c d m a 2 0 0 0 i x 的主要 区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在 成都理工大学硕士学位论文 采用这一方案向3 g 过渡，并己建成了c d m ai s 9 5 网络。 t d s c d m a 全称t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc d m a ( 时分同步c d m a ) ，是由我 国大唐电信公司提出的3 g 标准，该标准提出不经过2 5 代的中间环节，直接向 3 g 过渡，非常适用于g s m 系统向3 g 升级。 1 3 研究目的及意义 现有3 g 网络信号测试工具里面，一般是车载配合g p s 进行，设备比较笨重， 对一些室内场所无法适用，且没有很系统的测试软件：不能同时支持多台设备的 测试，使得测试容易受到偶然因素的影响；测试过程不易灵活控制，且对测试数 据不能加以直观形象展现。 针对目前这些现象，本文目的是对基于g p s ，6 i s 集成环境的嵌入式开发加 以研究，并最终结合移动网络开发一套有如下特点的系统： ( 1 ) 整套系统由信号扫频接收机( 内置6 p s 接收机) 、掌上电脑两部分组成， 简便轻巧，携带方便； ( 2 ) 测试软件基于w i n d o w sc e 操作系统开发和运行； ( 3 ) 测试模式多样，可以室外路测和室内人工打点步测； ( 4 ) 对多种信号进行测试，包括c wr s s is c a n ，w i d er s s is c a n ，( t o pn ) p i l o ts c a n ，t i m e s l o ts c a n ，s p e c t r u ma n a l y s i s 等的测试，且支持多个测试 同时进行； ( 5 ) 实时显示测试数据，对测得的数据柱状图、线图、地图、表格等多种形 式形象化展现，数据也可存储待用。 ( 6 ) 具有方便易操作的地图管理功能。 1 4 论文的主要内容及结构 本文主要对基于g p s 和g i s 集成环境下的嵌入式开发技术进行了研究，对 g i s 系统里6 p s 数据的坐标转换和w i n d o w sc e 下多线程编程的实现方法、基于 m a p x 控件的6 i s 相关的地图操作方法、以及w i n d o w sc e 下编程的一些技巧加以 改进、设计和实践，并在此基础上实现了p d a 形式基于w i n d o w sc e 的移动网络 测试系统。 全文的结构安排如下： 第一章是引言，介绍了论文研究的背景和意义。 第二章以移动网络测试系统的设计和实现为目的，对m a p x 应用、多线程编 程、嵌入式数据库等相关技术知识进行了整理和分析。 第1 章引言 第三章描述测试系统的设计思想，从功能模块的角度，给出了系统的总体架 构，描述了系统主要部分的功能和作用，并对系统关键流程进行描述和定义。 第四章是移动网络测试系统的实现部分，主要介绍了系统的开发环境，系统 关键类的定义，以及多测试同时进行的协同、串口通信、测试背景地图和测试结 果的操作、g p s 数据坐标转换等关键问题的解决和实现方法，最后给出了系统的 实现效果。 第五章总结了课题的实施情况，探讨了下一步研究的方向。 第2 章关键技术分析 2 1 嵌入式技术 第2 章关键技术分析 嵌入式系统作为计算机的一种应用形式，是指嵌入在宿主设备中的微处理机 系统，它所强调的要点是辅助它所在的宿主设备去实现对被控对象的控制、监视 和管理等功能。通常，嵌入式系统被定义为一种以应用为目的，以计算机技术为 基础，软硬件可剪裁，适应于对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专 用计算机系统。从广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入 式系统。从狭义上讲，嵌入式系统强调的是那些使用嵌入式微处理器构成独立系 统，具有自己的操作系统，具有特定功能，用于特定场合的专用计算机系统。 嵌入式系统具有三个基本的要素：( 1 ) 嵌入性，嵌入式系统需要嵌入到对象 系统中，实现对被控对象的智能化控制，因此其必须满足对象系统的环境要求， 如物理环境、电气环境、成本等要求；( 2 ) 专用性，嵌入式系统专用性很强，软 件和硬件紧密结合，通常进行系统的移植时根据产品的具体情况不断修改系统的 应用软件和硬件配置资源，因此嵌入式系统必须具有软硬件的可裁剪性，满足被 控对象的最小软、硬件配置等的要求；( 3 ) 计算机系统，嵌入式系统作为能够满 足对象系统控制要求的计算机系统，其必须配置有与对象系统相适应的接口电 路。嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，其中硬件包括嵌入式处理器和外围 硬件设备，软件包括嵌入式操作系统、用户应用软件和开发调试平台等。因此嵌 入式系统的核心是嵌入式处理器、嵌入式操作系统和应用程序的结合体“1 。 嵌入式系统与通用计算机系统相比有以下特点0 1 ： ( 1 ) 嵌入式系统必须支持硬件和软件裁减，以适应应用系统对体积、功能、 功耗、可靠性和成本等的特殊要求。 ( 2 ) 嵌入式系统通常是为满足特定用户的特定需求，所以不同应用领域的嵌 入式系统的软硬件组成大相径庭，如在工控现场或机顶盒、交换机方面，不需要 显示设备，而在p d a 、车载导航应用方面，显示设备是必不可少的。 ( 3 ) 为了提高系统执行速度和可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存 储器芯片或单片机的存储单元中，而不是存储在硬盘、光盘等载体中。 ( 4 ) 系统软件( 0 s ) 的高实时性是基本要求。在多任务嵌入式系统中，对重要 性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键，单 7 成都理工大学硕士学位论文 纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由优化编写 的系统软件来完成，因此系统软件都要求具有高实时性。 ( 5 ) 嵌入式系统是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集 成系统，是先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相 结合后的产物。 ( 6 ) 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统而直接在芯片上运行，但为了 合理的调度多任务，利用系统资源、系统函数及专家库函数接口，用户必须选择 r t o s ( r e a l - t i m eo p e r a t i n gs y s t e m ) 开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、 可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。 ( 7 ) 嵌入式系统一般和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具 体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。 2 1 1w i n d o w sc e 嵌入式操作系统特性 w i n d o w sc e 是一个为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务 的w i n 3 2 嵌入式操作系统，是微软专门为信息设备、移动应用、消费类电子产品， 嵌入式应用等非p c 领域而从头设计的战略性操作系统产品。它的模块化设计允 许它对于从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的 基本内核需要至少2 0 0 k 的r o m 。 w i n d o w sc e 提供对a c t i v e x 控件、组件对象模型( c o m ) 接口、活动模板库 ( a t l ) ，和微软基础类( n i f c ) 库的支持。不论是使用串行口、红外接口还是网络线 路，a c t i v e s y n c 都能为桌面系统和嵌入式设备之问提供方便简单的连接。 w i n d o w sc e 内建有对安全性和多媒体的支持，包括d i r e c t x a p i 以及包括t c p i p ， s n m p 在内的通信协议。w i n d o w sc e 支持多种外围硬件、设备和网络系统，包括 键盘、鼠标、触摸屏、串行端口、以太网连接、调制解调器、通用串行总线( u s b ) 设备、音频设备、并行端口、打印枫设备和存储设备等”。 和微软其他3 2 位w i n d o w s 系统一样，w i n d o w sc e 也为开发者提供了许多3 2 位的应用编程接口( w i n 3 2a p i ) ，使嵌入式式系统的设计者得以充分利用 m i c r o s o f t 的3 2 位基于w i n d o w s 的开发工具的全部的函数。w 1 n 3 2 的应用编程接 口定义了作为一个程序员有用的w i n d o w s 平台。w i n 3 2 应用编程接口的目的是提 供一个常用的界面的设置，不同的平台由于不同的特性及硬件的约束，其应用编 程接口也不同。为紧凑的、嵌入式的应用软件和不型设备而设计的w i n d o w sc e ， w i n 3 2 的a p i 受到一定限制，w i n d o w sc e 的w i n 3 2a p i 比其他的3 2 位的w i n d o w s 操作系统的w 1 n 3 2a p i 要小，它只包括大约相当于w i n d o w sn t 的半数的a p i 。 尽管如此，w i n d o w sc e 的a p i 也是足够完善的，能够处理实际的大量的高级的 s 第2 章关键技术分析 嵌入式式应用程序。 2 i 2 基于w m d o w sc e 开发的优缺点 由于微软公司在全球操作系统的垄断性地位，使得基于w i n d o w sc e 的开发 具有不少的优势u ，。 1 ) 世界领先的技术资源 w i n d o w sc e 操作系统平台提供了一组全面、可伸缩的操作系统技术。这些 技术作为一组经过专业测试的组件形式发布，使得开发人员能够灵活地构建集成 所选的w i n d o w s 特性和服务的小内存占用设计。 行业领先的特性加上高生产力的端到端操作系统和应用程序开发工具，实现 了快速的开发。w i n d o w sc e 的开发工具都能够实现快速的样机设计，并在完全 集成的开发环境( ( i d e ) 中制造设备。这些软件平台也使得开发人员能够充分地利 用行业标准的应用程序开发工具，例如v i s u a ls t u d i o n e t 和e m b e d d e dv i s u a l c + + 4 0 ，从而更有效地开发代码。 每个w i n d o w s 嵌入式操作系统都支持大量的硬件和软件。w i n d o w sc e 支持 四种处理器家族a r m ，m i p s ，x 8 6 和s h 。对于每种类型的处理器，它还支持多 个b o a r d s u p p o r tp a c k a g e ( b s p ) 。w i n d o w sc e 支持部分w i n 3 2a p i ，使得应用 程序开发人员能够利用他们现有的w i n 3 2 知识，从而轻松利用熟悉的工具创建或 移植应用程序。它还具有一个可扩展的模型，能够支持更多的第三方设备驱动程 序。 2 ) 快速开发 w i n d o w sc e 操作系统平台能够更快地将产品推向市场。全面的组件化特性 以及高生产力的工具实现了更高的效率，并有旨缩短项目周期。这些完整的平台 使开发者能够将重点放在具有附加值的应用程序和服务上，从而实现最大程度的 创新，并使开发人员能够迅速发布不同且超前的产品。 w i n d o w sc e 操作系统平台能够降低产品进入市场的成本。功能完善的平台 通过缩短项目周期及总成本来降低产品进入目标市场的成本，特别是在定制开发 所需要的时间以及获得第三方知识产权许可等方面。 3 ) 丰富的开发资源和技术支持 w i n d o w sc e 操作系统平台受到了行业领先的研究和专业开发组织的支持。 w i n d o w sc e 技术是享受专业维护的，并提供长期、灵活的支持计划。 w i n d o w sc e 享有一个巨大的动态合作伙伴数据库。这个全球性的网络在5 5 个国家拥有超过1 8 0 0 位合作伙伴。另外还有一些其他的社区资源，包括w i n d o w s c e 新闻组、在线聊天和w e b 视频以及m i c r o s o f t 开发人员网络等，均可提供技 9 成都理工大学硕士学位论文 术信息。这些资源使 寻开发者能够从多种集成的来源获得所需的信息。 4 ) 缺点和不足 w i n d o w sc e 操作系统平台的缺点是资源消耗比较大，对硬件的需求较高。 另一个就是微软，使用微软的产品容易被其捆绑在一条产品链上，而且也不能保 证今后其市场策略保持不变。 2 2m a p x 应用技术 目前许多软件公司或个人开发了许多的a c t i v e x 控件，合理选择和运用现成 的控件，减少了开发者的编程工作量，使开发者避开某些应用的具体编程，通过 直接调用控件，来实现这些具体应用，可以缩短程序开发周期，使编程过程更简 洁，用户界面更友好，可以使程序更加灵活、简便。与利用o l ea u t o m a t i o n 技 术作为服务器的m a p i n f o 相比，利用控件开发速度快，占用资源少，而且容易实 现许多底层的编程和开发功能。因为测试系统在进行测试时都要配合相关的室 外、室内地图，而且经常要进行缩放和漫游等操作，所以在测试系统地图操作相 关的部分是基于m a p x 控件之上的二次开发。 2 2 1 m a p x 简介 m a p x 是m a p i n f o 公司向用户提供的具有强大地图分析功能的a c t i v e x 控件 产品它是一种基于w i n d o w s 操作系统的标准控件，能支持绝大多数标准的可视化 开发环境如v i s u a lc + + ，v i s u a lb a s i c ，d e l p h i ，p o w e r b u i l d e r 等。编程人 员在开发过程中可以选用自己最熟悉的开发语言，轻松地将地图功能嵌入到应用 中，并且可以脱离i 忱p l n f o 的软件平台运行。利用m a p x 控件，能够简单快速地 在企业应用中嵌入地图化功能，增强企业应用的空间分析能力，实现企业应用的 增值。而且，m a p x 采用基于m a p l n f op r o f e s s i o n a l 的相同的地图化技术，可以 实现m a p l n f op r o f e s s i o n a l 具有的绝大部分地图编辑和空阃分析功能。而且， m a p x 提供了各种工具、属性和方法，便于实现这些功能“1 。 2 2 2m a p x 的空间数据结构 空间数据结构，是g i s 的基石，g i s 就是通过这种地理空间拓扑结构建立地 理图形的空间数据模型并定义各空间数据之间的关系，从而实现地理图形和数据 库的结合。 第2 章关键技术分析 综合地图 困层i 匿羼2 空翮虫体 图2 - im a p x 空间数据结构 列虚的皇f _ 擞据表 对应帕空髓摇爰 如图2 - 1 所示，从横向分析，m a p x 采取的空间数据结构是基于空间实体和 空间索引合的空间实体是地理图形的抽象模型，主要包括点、线、面三种类型。 任何点、线、面实体都可以用直角坐标点x ，y 来表示。点可以表示成一组坐标 ( x ，y ) ，对于线和面，则均被表示成多组坐标( x l ，y l ：x 2 ，y 2 ：x n ，y n ) 。空间 索引是查询空间实体的一种机制，通过空间索引，就能够以尽量快的速度查询到 给定坐标范围内的空间实体及其所对应的数据。 从纵向分析，m a p x 的空间数据结构是一种分层存放的结构。用户可以通过 图形分层技术，根据自己的需求或一定的标准对各种空间实体进行分层组合，将 一张地图分成不同图层。采用这种分层存放的结构，可以提高图形的搜索速度， 便于各种不同数据的灵活调用、更新和管理。 2 2 3 m a p x 的模型结构 m a p x 组件的基本组成单元是o b j e c t ( 单个对象) 和c o l l e c t i o n ( 集合) 。其中 集合包括对象，是多个对象的组合。每种对象和集合负责处理地图某一方面的功 能。 由图2 2 可以看出，位于顶层的是m a p 对象本身，其它均由m a p 对象继承。 l a y e r s ，d a t a s e t s ，a n n o t a t i o n s 是m a p 对象下面的三个重要的分支。其中l a y e r 主要用于操作地图的图层，d a t a s e t 用于访问空间数据表，a n n o t a t i o n 用于在地 图上增加文本或者符号旧“1 。对m a p x 的应用开发就是基于这些分支的具体组合和 改进，满足实际的需求。 成都理工大学硕士学位论文 图2 - 2 a p x 结构模型 2 3 嵌入式数据库技术 嵌入式数据库是指支持移动计算或某种特定计算模式的数据库管理系统，它 通常与操作系统和具体的应用集成在一起，运行在嵌入式或者移动设备上，因而 也称为嵌入式移动数据库。嵌入式数据库技术涉及数据库、分布式计算以及移动 通讯等多个学科，已经成为数据库技术发展的一个新方向。 嵌入式移动数据库应用主要划分为两种形式删：嵌入式移动数据库应用和嵌 入式移动数据库系统。嵌入式移动数据库应用是指运行在p p c ，p d a 以及各种手 持设备上的数据库应用。它可以为需要外出的用户提供信息支持，使在办公室外 的工作现场如汽车上、家庭等地点的外出用户能够方便地查询到他们所需的信 息，以便提高工作效率。 嵌入式移动数据库系统是用于智能设备的软件系统，这些智能设备可使信息 的采集、发布和分析自动化。数据库应用在移动电话、寻呼机、自动零售机、油 泵、各种办公自动化设备、家用产品、自动化组件、保安设备、电力管理系统等 设备中，就是人们常说的“信息家电”。 2 3 1 嵌入式数据库的特点 嵌入式数据库系统在某些方面与大型数据库系统相似，如在模型上，嵌入式 1 2 第2 章关键技术分析 数据库系统可以是层次、网状或者关系数据库，甚至就是面向对象的数据库。但 与大型数据库系统相比较，嵌入式数据库系统还是有其不同的特点。归纳起来， 主要有如下几点踟： 1 ) 占用存储空间较小 嵌入式系统资源有限，有些甚至没有磁盘，系统的数据不象硬盘数据库系统 的数据可以驻留在磁盘中，系统的开销主要花费到用户操作上，而在嵌入式系统 中，数据大部分存储在内存中，因而在这种情况下嵌入式系统数据处理有着其自 身的特点。 2 ) 可靠性、可管理性和安全性 嵌入式系统通常在移动、相对封闭的环境下使用，信息技术支持人员无法对 其提供现场技术支持，因此，嵌入式数据库系统必须可靠，而且能在无需人工管 理的情况下运行。 3 ) 互操作性和可移植性 一般嵌入式数据库系统都是针对具体的开发平台和操作系统设计和实现的， 但为了保证能与其它的嵌入式数据库或者大型企业数据库进行信息共享，数据库 开发人员在开发系统的过程中应该能提供一定的机制实现与其他数据处理程序 的互操作，以及相应的数据同步功能。 2 3 2 舢) o c e 技术 a d o c e ，即a c t i v ed a t ao b j e c tf o rw i n d o w sc e 的简称，是w i n d o w sc e 操 作系统提供的高层数据库应用软件的访问接口，可在e v b 和e v e 高级语言中直接 使用。a d o c e 拥有一种易学易用的c o m ( 组件对象模型) 界面，使开发者更容易地 控制对数据库的访问，利用一组简化的接口用以处理各种数据源。 a d o c e 作为开发w i n d o w sc e 数据库应用程序的面向对象的c o m 接口，其访 问数据库是通过访问o l ed b 数据提供程序来进行的，并且提供了一种对o l ed b 数据提供程序的简单高层访问接口。a d o c e 技术简化了o l ed b 的操作，在o l e d b 的程序中使用了大量的c o m 接口，而a d o 则封装了这些接口，因此，a d o 是一 种高层的访问技术。 a d o c e 的数据存储模型如图2 - 3 所示： 成都理工大学硕士学位论文 2 4 多线程编程技术 图2 - 3 的数据存储模型 多线程是目前多种操作系统支持的主要技术之一，它对改进程序结构及提高 计算机的性能起很大作用。在系统的设计和实现过程中，为了支持多个测试同时 进行，也为了系统良好的用户反应速度，采用了多线程技术用于实现信号测试 接收机控制交互、文件操作等。 线程是地址空间中独立的控制流，是代码执行的基本单位。它具有一些保证 其作为独立控制流的属性，如程序计数器、堆栈、调度策略、优先级及系统状态 信息等。进程由主线程或与附加线程共同组成。当进程被创建时，该进程并不执 行代码，它只驻留在进程的地址空间资源的内存处，此时进程已被退化为一个执 行框架。当线程被创建后，资源被分配，每一个线程都执行赋子它的代码，拥有 一个执行状态。所有线程都可以共享进程的虚拟地址空问，可以访问进程拥有的 全局变量和资源n “。 多线程应用程序就是一个包含多个线程同时执行的应用程序，它比单线程应 用程序要更复杂，要考虑更多的东西，但它也带来了以下好处。首先，它避免了 瓶颈效应。在单线程条件下，一个程序在等待其他比较慢的处理时，要停止执行 其他所有的指令。而在多线程下，一个线程处于等待状态的同时，其他的独立线 程还可以继续执行。其次，在多线程应用程序中，一个程序的行为经常可以被组 织到多个并行的、执行独立功能的线程中，可以用线程来同时触发每个线程的单 个部分的代码，可以用线程给不同的程序任务赋子不同的优先权，使那些重要的 程序任务能得到更多的c p u 时间。第三，多进程处理，如果程序运行在多处理器 系统中可以将工作分布到几个线程中去，让它们在独立的处理器中同时运行。线 程可以使应用程序响应良好。在一个单用户应用程序中，反应良好意味着用户可 1 4 第2 章关键技术分析 以不停地键入和点击，如本测试系统中要求接收接收机信息和打点同时进行，且 可能不停地打点。对于一个运行在服务器上、服务多个用户的应用程序来说，反 应良好则意味着每一个用户都可以在近似相等的时间内得到服务。在一个任务繁 重的系统中，多线程带来的性能上的改善可给人一种假象，误认为系统本身非常 高效。每一个线程分配了一个小的时间片并以循环等待的方式得到服务。当线程 的时间片用尽时，操作系统获得该线程的执行状态信息，所以在下一个循环中可 以返回到该线程上次的退出点继续执行。然后，操作系统转而执行下一个线程。 线