（计算机应用技术专业论文）基于net+compact+framework的无线移动应用系统的研究与实现.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 是完整桌面版n e tf r a m e w o r k 的一个精简版本，它 包括完整n e tf r a m e w o r k 基类库的一个兼容子集，同时n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 也包含公共语言运行库( c l r ) 的一个新的实现，它是全新的，可以有效地运行 在移动设备( 如p d a ) 上【1j 。随着移动互联网在实际工作中的广泛应用，各行各 业都对室外的移动办公提出了需求，如何在无线网络中利用n e tc o m p a c t f r a m e w o r k 实现可以高效、准确运行的移动应用系统是本文研究的重点。 本文研究的移动应用系统是基于p d a 的铁路故障预报系统，p d a ( p e r s o n a l d i g i t a la s s i s t a n t ，个人数字助理) 凭借其自身的计算能力、与多种无线通讯模块如 g p r s 通讯模块等的集成，在铁路系统中发挥着越来越重要的作用。将p d a 这 种便携式终端引入铁路故障预报系统中，可以为机务段工作人员提供了一个全新 的、动态的、便携的机务段信息处理平台。p d a 与地面服务器的信息交互，不 仅使得机车途中遇到的故障可以随时随地地预报给机务段，同时地面服务器的 信息管理系统也可以随时地更新机务段的各种信息，极大地提高了机务段工作 人员的效率。 基于p d a 的铁路故障预报系统是采用基于t c p i p 协议的无线通信机制，通 过g p r s 无线网络接入地面服务器，进行数据的管理。利用s q ls e r v e rc e2 0 的 r d a 技术创建移动数据库，与地面服务器进行通信以方便进行机车的维修作业， 并提供电子地图和基本信息的查询功能。 本系统在设计时主要以软件工程的思想为指导，结合g p r s 无线网络环境， 对基于p d a 的铁路故障预报系统进行了需求分析和系统设计，并在此基础上完 成了系统各功能模块的设计和性能测试。 本文的主要内容包括绪论、相关技术介绍、系统需求分析、系统总体设计、 系统详细设计、系统性能分析以及功能演示等几部分。其中，绪论部分对系统 的研究背景、国内外研究现状及研究内容和研究方法做了说明；并介绍了系统 所用到的相关技术；接着详细地分析了系统需求，并根据系统需求对系统做了 总体设计，包括主要功能模块、系统结构、信息管理与查询及系统通信模式等； 然后主要以模块方式阐述了系统的详细设计过程。最后对系统的性能做了详细 武汉理工大学硕士学位论文 的测试分析。结论部分给出了本系统的应用创新之处，及有待于进一步完善和 改进的部分。 关键词：p d a ，g p r s 网络，s q ls e r v e rc e2 0 移动数据库，故障预报 i i 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t n e tc o m p a c tf r a m e w o r ki sac o m p a c te d i t i o nw h i c hb a s e do nt h ew h o l e o f n e tf r a m e w o r k i tc o n t a i n sac o m p a t i b l es u b s e to ft h eb a s i cl i b r a r yo f n e t f r a m e w o r k m e a n w h i l e n e tc o m p a c tf r a m e w o r ka l s oc o n t a i n san e wr e a l i z a t i o no f c o m m o nl a n g u a g en m t i m e ，w h i c hi s c o m p l e t e l yn e wa n dc a nb ei m p l e m e m e d e f f e c t i v e l yi nt h em o b i l ed e v i c e ( s u c ha sp d a ) a sm o b i l en e t w o r k sb e c o m em o r ea n d m o r ep o p u l a ri nt h ea c t u a la p p l i c a t i o n , t h ed e m o n d so ft h em o b i l ew o r ka r eb r o u g h t f o r w a r db ya l lk i n d so fo c c u p a t i o n s h o wt oo f f e ra ne f f e c t i v em o b i l ea p p l i c a t i o n s y s t e mw h i c hc a nb ei m p l e m e n t e di nm o b i l en e t w o r ki st h ef o c a lp o i n ti nt h e r e s e a r c h i n go f t h ep a p e r n l em o b i l ea p p l i c a t i o ni nt h em s e a r c h i n go ft h ep a p e ri sf o r e c a s ts y s t e mf o rt h e f a u l to fr a i l w a yb a s e do np d aw i t hp o w e r f u lc o m p u t i n ga b i l i t ya n di n t e g r a t i o n w i t hw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nm o d u l es u c ha sg p r s ，p d ap l a yam o r ea n dm o r e i m p o r t a n tr o l ei nt h ef i e l do ft h er a i l w a ys y s t e m c o m p a r i n g 、析t ht r a d i t i o n a lf o r e c a s t s y s t e m ，t h ea d v a n t a g eo f t h en e wf o r e c a s ts y s t e mf o rt h ef a u l to fr a i l w a yi st h ea b i l i t y t oh e l pw o r k e r st oo b t a i nt h ei n f o r m a t i o no ft h es t a t i o nm o r eq u i c h ya n dc o m p l e t e l y i fp d ai si n t r o d u c e dt ot l l i ss y s t e m ，t oo b t a i nt h ei n f o r m a t i o no ft h ef a u l to f r a i l w a y w i l lb em o r ec o n v e n i e n t l y p d ap r o v i d e sam o b i l ea n dc o n v e n i e n ti n f o r m a t i o n p r o c e s ss e r v i c et ow o r k e r s w i t ht h eh e l po fp d a ，w o r k e r sc a no b t a i nt h ei n f o r m a t i o n o ft h es t a t i o na n y t i m ea n de v e r y w h e r e r n l es y s t e mc o n n e c t s 、加t 1 1t h en e t w o r kb yt c p i pw i r e l e s s l y i tc r e a t e sm o b i l e d a t a b a s ei np d ab ys q ls e r v e rc e2 0 r d a f r e m o t ed a t aa c c e s s ) a n d c o m m u n i c a t e sw i t ht h es e r v e rd a t a b a s et oc a r r yo u tm o b i l em a i n t e n a n c eo p e r a t i o n s e l e c t r o n i cm a pa n di n f o r m a t i o ni n q u i r yf u n c t i o nc a na l s ob ef o u n di nt h es y s t e m i nt h i sp a p e r , t h er e q u i r e m e n ta n a l y s i sa n dd e s i g no fs y s t e mb a s e do nt h e e n v i r o n m e n to fg p r sn e t w o r k sw i l lb ep r e s e n t e d a c c o r d i n gt o t h em e t h o do f s o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，a n de a c hf u n c t i o no ft h i ss y s t e mh a sb e e na c h i e v e da n dt e s t e d c a r e f u l l y i i i 武汉理工大学硕士学位论文 t h ep a p e r sm a i nc o n t e n tc o n s i s t so fi n t r o d u c t i o n , c o r r e l a t i v et e c h n o l o g i e s i n t r o d u e t i o n ，r e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，g e n e r a ld e s i g n ，d e t a i l e dd e s i g n ，c a p a b i l i t ya n a l y s i s a n df u n c t i o nd e m o n s t r a t i o n i nt h ei n t r o d u c t i o n , t h eb a c k g r o u n d ，t h ec i v i la n do v e r s e a a c t u a l i t y ，t h ew a ya n ds i g n i f i c a n c eo ft h es t u d ya r ed e s c r i b e d t h e nt h ec o r r e l a t i v e t e c h n o l o g i e sa r ei n t r o d u c e d s u b s e q u e n t l y ，t h er e q u i r e m e n ti sa n a l y z e d n eg e n e r a l d e s i g nt h a tc o n s i s t so fm a i nf u n c t i o n ，s y s t e mf r a m e w o r k , t h em o d e so fi n f o r m a t i o n s e x c h a n g ea n dc o m m u n i c a t i o n sw i l lb ep r e s e n t e d ；a f t e rt h a t ，t h ed e t a i l e dd e s i g nt h a t c o n s i s t so fc o m m u n i c a t i o nr e g u l a t i o na n dt h ef l o wo fm a i nf u n c t i o nw i l lb ep r e s e n t e d b a s e do nt h eg e n e r a ld e s i g n a tl a s t ，w ea n a l y z et h ec a p a b i l i t yo fs y s t e mi nd e t a i l i n t h ec o n c l u s i o n ，t h ei n n o v a t i o na n ds h o r t a g eo fs y s t e ma r ed e s e r i b e d k e yw o r d s ：p d a , g p r sw i r e l e s sn e t w o r k , s q ls e r v e rc e 2 0m o b i l ed a t a b a s e ，f a u l t f o r e c a s t i v 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，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，也不包含为获得武汉理工大学或其它教 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了谢意。 签名：童l 主趣日期：丝丞玉兰罕 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：稚，士艘导师( 签名) ：百调衰芭、日期a 劬7 。f 2 。 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题来源及研究目的和意义 该课题研究的主要目的是使用基于n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的技术，对p d a 上无线应用系统的开发进行研究。通过智能移动设备的开发与应用，可以实现诸 多领域的移动化操作，从而提高各个部门的生产效率，降低成本、提高利润，促 进全社会的经济更好、更快的发展。 课题研究的重要意义在于对p d a 上无线移动应用系统的开发技术进行了研 究，并综合运用其技术给出了一个无线移动应用系统的设计方案，使智能移动设备 更好地为我们的生活服务。 p d a ( p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ) ，称为个人数字助理，也称为p p c ( p o c k e tp c ) 袖珍个人电脑【2 】。在p d a 上扩展g p r s 模块，它可以通过无线网络与i n t e m e t 中 的服务器进行通信，大大扩展了移动终端的应用功能。在p d a 等移动设备中开 发应用系统与p c 上有着很大的不同，因为p d a 等移动设备受到其自身硬件功能 的限制，所以在开发应用系统时要充分考虑其硬件特性。例如：内存空间的合理 使用、尽量减少复杂的功能以便提高呈现速度和降低内存消烈3 1 。 由于传统有线网络和固定设备的限制，人们总是会遇到诸多的不便，而随着 现代社会对移动作业的需求量日益增大，智能移动设备的开发与应用得到了很好 的发展。 本文基于n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的无线移动应用系统的研究与实现是 在p d a 上开发无线移动应用系统，它是将w i n d o w s 应用开发拓展到移动设备p d a 上。在这里使用p d a 开发无线移动应用系统，是在基于c s 和b s 两种模式的信 息系统的基础上，使用p d a 移动设备通过g p r s 无线网络与地面服务器进行信 息传输，这样地面服务器就可以获取由p d a 发送来的最新的故障信息。 在无线移动应用系统的开发中，使用套接字连接来实羽l p d a 与地面服务器的双 向通信。这样可以陡p d a 在移动中获取最新的机务段公告信息。同时，由于本无线 移动应用系统采用的是分布式数据库，即：p d a 端采用嵌入式数据库s q ls e r v e rc e 2 o ，而地面服务器端采用企业数据库s q ls e r v e r2 0 0 0 ，p d a 端的s q ls e r v e rc e 2 0 武汉理工大学硕士学位论文 相当于一个数据缓存区，当p d a 处于连接断开状态时，仍然可以进行操作，故：机 车上的工作人员可在任何地点查询机务段的相关信息，此时数据来源就是：数据缓 存区s q ls e r v e rc e2 0 ；同时，p d a 也可以向地面服务器发送最新的故障预报信息， 此时，若p d a 移动设备处于连接断开状态，则：故障预报信息暂时存在数据缓存区 s q ls e r v e rc e2 0 中；当恢复连接后，再将保存的故障预报信息发送到地面服务器。 这样，有 s q ls e r v e rc e2 0 的数据缓存区机制，就可以保证p d a 客户端应用程序 即使在连接断开状态，依然可以正常工作。同时为了丰富p d a 客户端应用程序的功 能，在p d a 上实现了地图查看功能，根据列车的行驶情况，动态显示出当前区域的 地图。 基于p d a 的无线移动应用系统开发极大地拓展了w m d o w s 应用系统的深度和 广度，给我们的工作、生活带来了进一步的方便和乐趣。 因此，研究使用p d a 开发无线移动应用系统是一件非常有意义的研究工作。 本文的开发研究工作主要是基于微软公司的n e tc o m p a c tf r a m e w o r k ，它是最新 的专门支持移动智能设备上应用程序开发的平台。 课题的来源是：参与了使用p d a 开发无线移动应用系统的研究项目 基 于p d a 的无线异步通信铁路故障预报系统”，在此基础之上撰写硕士学位论文， 旨在基于n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 开发无线移动应用系统，并研究了开发无线移 动应用系统所涉及的相关技术。 1 2 国内外发展概况 目前在中国的p d a 市场上，行业应用还很有限，没有一个行业或一个部 门的业务具有相对完整的应用。p d a 行业应用主要有两种方式：按需求定制和 提供行业通用产品【4 】。由于目前行业应用还很有限，因此行业应用的更多方式 是厂商采用大单定制的方式根据专门应用开发相应产品。另外，应用的不规范 和标准化程度不高也阻碍了产品的应用。尽管如此，p d a 行业应用市场的发展 前景依然乐观。宏观环境和应用环境正在改善。信息产业部已经将p d a 产品 作为鼓励发展的产品，并鼓励其在行业的试点和应用，同时，为了推进手持设 备无线技术的发展，信息产业部将设立专项研发资金。在应用环境方面，行业 和企业的信息化建设正在深入，特别是最近移动、电信、联通等运营商开通的 3 g 无线网络服务正加速促进无线通信系统的发展，同时计算机网络技术的发 2 武汉理工大学硕士学位论文 畏也为p d a 行业应用的发展创造了良好的环境。1 5 j 随着p d a 容量增大、存取 塞度变快，无线连接越来越方便，p d a 进入行业级和规模化应用将是其发展的 亏向。随着硬件的费用越来越低，以及关键因素软件的体系结构得到了改善， 睁有越来越多的企业开始使用手持设备p d a 等。 m i c r o s o f t 大力推广的n e tf r a m e w o r k 提供了一个完美的平台，在其上可以创建 斗对移动设备的新的应用程序1 6 。这就是n e tc o m p a c tf r a m e w o r k ，它包括完 隆n e tf r a m e w o r k 基类库的一个兼容子集，并且只含有很少的、专为移动设备所设 寸的新类。n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 也有自己的运行库，它是c l r 的一个全新的实 观，为了可以有效地运行在移动设备上。n e tc o m p a c tf r a m e w o r k z - e 设计时考虑了 可移植性，所以尽管到目前为止还没有任何明确计划，但是在其他操作系统上使 黾n e tc o m p a c tf r a m e w o r m j 王是有可能的。 使用n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 为移动设备开发移动应用程序，具有与桌面应用 陧序开发一致的编程模型的优势，但是某些独特的设计因素需要专门的技能，包括： 显示屏的物理尺寸、从移动设备提取数据和向其发送数据的挑战性工作，但是将有 阶值的企业数据暴露在使用无线网络并易丢失的移动设备上，这将产生很大的安全 问题。虽然目前p d a 等手持设备正在为广大用户所接受，但是现阶段基于n e t c o m p a c tf r a m e w o r k 的p d a 移动应用软件开发体系结构的安全性还不是很完 善，n e tc o m p a c tf r a m c w o r k 所支持的移动设备的开发功能还是比较有限的，这 些都是今后智能移动设备开发所要完善的方面。 1 3 课题的研究内容和拟解决的关键问题 1 3 1 课题的研究内容 本课题的研究内容主要包括：基于n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的系统设计与开 发，基于g p r s 网络的无线数据传输，硬件电路实现的数据采集，基于w i n c e 的嵌入式系统开发，s q ls e r v e rc e 移动数据库技术的应用，基于t c p i p 协议的 s o c k e t 无线异步通信编程。 根据研究目标，具体的研究内容包括以下5 个方面t 1 、p d a 客户端程序的开发： p d a 端，即该通信系统的客户端，根据系统功能的需求设计客户端所需的数 据库，以及基于n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的无线异步通信式客户端的结构设计。 3 武汉理工大学硕士学位论文 2 、无线通信模型的服务器端开发： 本课题所具体涉及的无线通信系统的服务器有两个，一个为c s 模式的服务 器端，提供全自动的异步通信式信息收发的功能；另一个为b s 模式的服务器端， 负责该无线通信系统的信息管理。 3 、无线通信的实现方案： 主要有两种实现方案： 1 ) 基于g p r s 的无线网络( 适用于室外远距离的工作环境) ； 2 ) 基于i e e e8 0 2 1 l g 标准的无线局域网( 适用于室内或近距离的工作环境) ； 4 、客户端与服务器的数据库同步： 由多客户端数据缓存与服务器数据库所构成的分布式数据库系统的同步方 案的设计。主要有两种情况：一、当无线连接的客户端断线时，在回复连接后， 要实现客户端与服务器的同步；二、分布式数据库系统中，当有多个客户端向服 务器发送数据，保持数据的一致性； x m lw e b 服务为：将数据传递回企业后端服务器，提供了一种解决方案，即： 与一个w e b 服务连接，以将最新数据传递回企业服务器；移动用户可以在野外执 行功能，然后与一个w e b 服务连接，以将最新数据传递回企业，来更新主要的数 据存储。因此，企业服务器可以立即获得移动用户最新的工作成果。 同时，如果网络连接不能保证，n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 允许在移动设备上对 数据进行缓存，这很容易实现，缓存为x m l 或自定义格式的数据文件，或缓存在 s q ls e r v e rc e2 0 数据库中。 当连接恢复时，应用程序读取缓存中的更新数据，并将更新数据通过无线网络 发送到后端服务器。 同时，客户端数据缓存s q ls e r v e fc e 也提供了另外两种方案( x 2 向数据传送) 。 只要移动设备上有网络连接，n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 应用程序就可以使用 s y s t e m da = s q l s e n ，e 疋e 命名空间中的类，来访问远程s q l 服务，则： 1 ) 从移动设备获取这些数据，并将这些更新的数据传回企业服务器； 2 ) 将一个复制的数据存储下载到移动设备上。( 数据同步，更新移动设备上的 数据) 5 、综合运用以上各功能模块，实现整个系统的协调运作。 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 2 拟解决的关键问题 基于以上的研究内容，确定拟解决的关键问题主要有： 1 、通信客户端的软件设计； 2 、综合运用n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 和n e tf r a m e w o r k 来实现p d a 端和 服务器端的编程，并实现各自的功能，其中c s 交互模式的服务器，要实现全自 动的信息收发； 3 、基于t c p i p 协议的网络通信应用，即：利用n e tf r a m e w o r k 所支持的套 接字( s o c k e t ) 来实现通信编程，在接收数据传输时，使用自定义的数据拆分方 法； 4 、多客户端数据缓存与服务器数据库所构成的分布式数据库系统的数据同 步方案的设计； 1 4 本文的主要工作及创新 1 4 1 本文的主要研究工作 该课题的研究方法是结合了所涉及的领域进行理论与实践相结合的研究。 以n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的程序开发为指导，应用n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 所 提供的类实现基于n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的无线异步通信系统的设计与开发。 拟采取的技术路线如下： 1 ) 数据采集： 主要利用c c 2 4 2 0 集成芯片所组成的数据采集电路来实现，t a x 箱向外提供 r s 4 8 5 接口，数据采集的发射端与t a x 箱通过r s 4 8 5 总线相连，无线发射和接 收芯片为c c 2 4 2 0 ，该芯片基于z i g b e e 协议，工作在2 4 gi s m 频段。接收端接 收数据后，p d a 通过r s 2 3 2 接口读取数据。 2 ) p d a 端的开发方案： 移动终端p d a 的开发平台使用m i c r o s o f t 的w i n c e5 0 嵌入式操作系统，系 统开发工具为m i c r o s o f t 的v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 ，它专门提供了对智能设备开发的支 持。 3 ) 无线异步通信的实现方案： 在移动终端p d a 与服务器之间的无线通信，主要是通过g p r s 无线网络来 5 武汉理工大学硕士学位论文 进行数据传输的，在移动终端p d a 上加入g p r s 模块，再通过开通g p r s 业务 的手机卡即可接入g p r s 无线网络，同时可与i n t e m e t 间实现数据传输，而服务 器及相关的数据库则运行在i n t e m e t 的服务器上，所以采用b s 的模式，两者之 间的无线异步通信，由基于t c p i p 协议的s o c k e t 通信来实现。 1 4 2 本文的创新点 该课题有别于以往移动设备开发的创新点，主要有两点： 1 ) 与嵌入式技术相结合，从t a x 箱取数据时，利用c c 2 4 2 0 集成芯片所组 成的数据采集电路来实现； 2 ) b s 、c s 双重交互模式的结合应用；服务器包括两个部分，一个是提供 通信时异步信息收发的服务器( c s 模式) ，另一个是供维护人员专用的维护服务 器端( b s 模式) 。该系统先由服务器( c s 模式) 接收字符串信息，并进行处理 然后将信息录入系统的数据库( s q ls e r v e r2 0 0 0 ) ，同时地面维护系统( b s 模式) 取出新录入的信息，并有报警的功能通知数据维护人员。 1 5 论文结构 论文主要分为六部分，各部分内容安排如下： 第1 章绪论介绍本论文的课题来源及研究目的和意义，简要描述了国内 外发展概况，并详细分析了课题的研究内容和拟解决的关键问题，最后是本文所 做的主要研究工作及创新点。 第2 章无线移动应用系统关键技术介绍本章主要介绍了无线移动应用系 统的设计过程中，所涉及的主要关键技术，即：移动客户端应用程序开发所需的 嵌入式操作系统w m c e n e t 和n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 。 第3 章系统总体分析与设计首先将介绍基于p d a 的铁路故障预报系统的 总体架构。然后，提出本系统的主要功能需求，并对地面服务器信息管理中心进 行详细的分层设计。最后，将介绍p d a 客户端的软件架构设计，并描述客户端 各模块的功能与基本工作流程。 第4 章系统数据库的详细设计这部分内容将是整个系统最重要的设计部 分，将给出本系统所用数据库表的详细内容和形式。在概述数据库系统设计的一 般步骤和方法的同时，会给出本系统数据库的详细概念设计( e 。r 图形式) ；然后 6 武汉理工大学硕士学位论文 设计出系统所用数据库表的详细内容并利用关系数据库的范式理论对所设计的 数据库进行优化；最后将会给出本系统所用分布式数据库系统的数据同步设计方 案。 第5 章数据采集模块的设计本章的核心内容将是采集电路的设计和有效 数据的提取。将设计数据采集模块的总体架构，并详细阐述本数据采集模块的具 体实现。 第6 章p d a 与通信服务器的模型设计将根据实际的应用环境设计了本通 信模块的两种网络通信方案，即：无线局域网通信和g p r s 与i n t e m e t 结合的公 网通信；接着，将设计p d a 端电子地图无线下载功能的实现；最后的内容中将 详细说明本通信模块的s o c k e t 编程实现。 第7 章系统性能分析与功能演示本章主要将对系统的性能进行全面的分 析，从而证明所设计的系统可以满足实际应用，同时给出系统的运行演示图。 第8 章总结及展望对本文所作的工作进行总结并对该领域需进一步研究 的工作进行展望。 7 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章无线移动应用系统关键技术介绍 2 1 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 技术 2 1 1 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 概述 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k ，它包括完整n e tf r a m e w o r k 基类库的一个兼容子 集，并且只含有很少的、专为移动设备所设计的新类。n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 也 有自己的运行库，它是c l r 的一个全新的实现，为了可以有效地运行在移动设备 上。n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 在设计时考虑了可移植性，所以尽管到目前为止还没 有任何明确计划，但是在其他操作系统上使用n e tc o m p a c tf r a m e w o r l d 丕是有可能 的。 运行n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的m i c r o s o f l 玉 z 台通常为w i n d o w sc e n e t4 1 或 更高版本：w i n d o w sc e n e t 定位于嵌入式市场，任何使用p l a t f o r mb u i l d e r t ! l j 建的 自定义操作系统映像，都可以包含n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 。 完整n e tf r a m e w o r k 和n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 都提供了一个由底层操作系 统提供的功能抽象1 7 l _ 这些操作系统中包括：为n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 提供的 w i n d o w sc e 、w i n d o w sc e n e t 。 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 与桌面应用程序开发具有一致的编程模型。n e t c o m p a c tf r a m e w o r k 是彻底地使用连接的概念设计出来的，它提供了许多功能用于 在连接断开等情况下执行应用程序；特别是，它可使移动设备成为：很好的x m l w e b 服务的客户端i s 。 同时，n e tc f 提供了大部分w i n d o w s 控件，它极大地方便了应用程序的开 发。n e tc f 提供的主要控件，如表2 1 所示： 表2 - 1 本系统所nn 的n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 中控件列表 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 中的控件( 本系统所用到的) l a b e l t e x t b o xm a i n m e n ur a d i o b u t t o n c o m b o b o xl i s t v i e wh s c r o l l b a r c h e c k b o x l i s t b o x i n p u tp a n e l d a t a g r i d p i c t u r e b o x 1 3 i u t t o n 8 武汉理工大学硕士学位论文 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k2 0 目前已发布，它提供了大量的新服务和新技术， 方便了应用的开发【9 】o 这些新服务和新技术，包含有：匿名方法、类型泛化、g u i 增强、与本地代码的互动、密码学方法支持、消息队列、串口、蓝牙、x m l 、强 化了线程操作、f t p 、图像处理、设备管理、多媒体、电话应用支持。 2 1 2 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的架构 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的架构如图2 - 1 所示。 平台 。n e tc o m p a c t ， f r a m e w o r k 类库i ? c l r ? 本机应用程序应用领域的主机 善l 操作系统服务 0 硬件 基于n e t c o m p a c t f r a m e w o r k 的应用程序 图2 - 1n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的架构图 在n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的架构中，底层是操作系统驻留的硬件。运行在 硬件之上的是操作系统，例如：w i n d o w sc e5 0 或者更高的版本。这样，硬件和 操作系统共同构成应用程序运行的平台。 在n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 之前开发的应用程序可以直接访问操作系统提 供的服务。( 因此，它们被称作：本机应用程序。非托管代码) a p p l i c a t i o nd o m a i nh o s t 是一个本机应用程序。它的主要作用是承载公共语 言运行库( c l r ) 。 c l r 之上是n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 类库。 公共语言运行库( c l r ) ，提供了管理n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 应用代码的 执行环境。【7 】该执行环境提供：内存管理、线程管理、安全性管理、代码验证和 编译等服务。c l r 是为增强性能而设计的，它使用实时( j i t ) 编译的方法，将 托管代码编译成本机代码并执行。 9 武汉理工大学硕士学位论文 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 类库，与c l r 紧密集成，提供：界面设计、x m l 、 数据库访问、线程管理和文件输入输出操作。 c l r 是n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的核心组件，也是它的执行引擎，其优点表 现在以下几个方面【8 】： ( 1 ) 安全的二进制执行，保证代码在受限制的本地执行，防止对系统的破坏； ( 2 ) 提升性能，c l r 中运行的代码是以机器码的方式进行执行的； ( 3 ) 提高系统容错性，c l r 中运行的代码是受控制的，防止异常情况对系统 的破坏。 2 1 3 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 类库结构 n e tc o m p a c tf r a m e w o n k 类库中包含的类是完整的n e tf r a m e w o r k 的一个 兼容子集，但是n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 包含n e tf r a m e w o r k 完整版中所有的 基类，以及绝大多数比较常用的类。n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 的设计目标是提供 一个与完整n e tf r a m e w o r k 一致的编程模型。 两者的不同之处主要在于n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 中没有在s y s t e m w e b 命 名空间中定义的a s r n e t 类【l o 】。所以，它不支持在手持设备上运行w e b 服务器 程序，或在n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 应用程序中直接使用c o m 对象。 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 类库的基本布局与完整的n e tf r a m e w o r k 类库的 布局相似【1 1 】。但是s y s t e m w 曲命名空间只包含使n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 应用 程序作为w e b 服务客户端的类，并且这些类不使用a s e n e t 开发w e b 内容。这 些基类的结构如图2 2 所示： ) 几w e b 服务w i n d o w s 窗体 数据和x 地 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k l 匀基类 工 l 脚c o m p r a 库m e c w 从o r k 舱船言靳 图2 - 2n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 基类库的组织结构图 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 基类库分组如下： 基类：包括基本的数据类型、集合类( 比如队列、数组和h a s h 表) 、执行文 件和网络i o 的类、支持n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 安全架构的类，以及用于应用 程序全球化的类。 数据和x m l ：包括a d o n e t 类和用于解析、设置x m l 数据格式的类。 x m lw e b 服务：包括允许作为一个x m lw e b 服务客户端操作，但是并不服 务于x m l w e b 服务的类。 w i n d o w s 窗体：包括所有用于建立丰富的用户图形接口的类。 2 2 嵌入式操作系统w i n c e n e t 2 2 1 嵌入式操作系统w i n c e n e t 概述 w i n d o w sc e n e t 拥有多线程、多任务、确定性的实时、完全抢先式优先级 的操作系统环境【1 2 】，专门面向只有有限资源的硬件系统。同时，它的模块化设计 方式使得系统开发和应用开发人员能够为多种多样的产品来定制它，如客户电子 设备、嵌入式通信设备等。w m d o w sc e n e t 的开发者可以充分利用已有的基于 w i n d o w s 的编程技巧。w m d o w sc e n e t 支持超过1 4 0 0 条的普通w i n 3 2a p i 和其 他的编程接口【1 3 】，包括： 组件对象模型( c o m ) ； m i c r o s o f t 基本类库( m c ) ： m i c r o s o f ta c t i v e x 控制； m i c r o s o f t 活动模板库( a 几) 。 w i n c e n e t 是一个抢先式多任务并具有强大通信能力的嵌入式操作系统。它 是一个全新的、可移植的、实时的、模块化的操作系统，具有流行的可视化程序 开发界面，并提供许多快速开发嵌入式系统的工具1 4 1 。其主要特点如下：1 、高 度模块化；2 、可以定制的系统内核；3 、占用资源少；4 、易于移植；5 、支持实 时应用。 由于w m c e 操作系统自身的特点，在w i n c e 下开发应用程序还必须注意几 点：1 ) w i n c e 的内存管理；2 ) w i n c e 字符编码；3 ) 进程线程管理；4 ) 文件系 统管理1 1 5 j 。 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 2 嵌入式操