（模式识别与智能系统专业论文）基于wince的远程医疗数据无线传输及web数据查询系统的研究.pdf

原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文已 经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得凼苤直太堂及 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。 学位论文作者签名：指导教师签名： 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全 部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索， 也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期 间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古 大学就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名： 日 王判孕 指导教师签名： 内蒙古大学硕士学位论文 基于w i n c e 的远程医疗数据无线传输及w e b 数据查询系统的研究 摘要 f 煳煳 y 18 8 岩芗岩甚。 随着时代的进步和科技的发展，人们越来越注重自己的生活质量，远程医 疗将会在人们的日常生活中扮演着重要的角色。通过远程医疗，中老年人再也 不用每日奔波的到医院、社区医疗点测量自己的生理参数；其他工作繁忙的亚 健康人群也可以在家里抽空完成各项生理数据的测试，省去的了大量的时间。 并且，远程医疗事业的发展直接影响到边远山区、广大农村医疗水平的发展。 本课题中设计的系统可实现生理数据无线传输和通过w 曲查询等功能。 整个系统由三部分组成：w i n c e 平台上数据发送部分( 硬件选用a i 9 s 3 c 2 4 4 0 处理器) 、中心p c 上数据接收部分以及中心p c 上的w 曲网站建设。 用户( 病人) 可以通过基于w i n c e 平台的设备的显示屏查看读取自己的当日、 历史生理指标数据。按下相应的按键后，用户的各项生理数据可以通过g p r s 模块无线传输到远程中心平台的计算机上。在中心平台建立一个病人数据查询 网站。通过互联网或者手机上网，医师可以随时随地查询自己的病人各项生理 数据，在线诊断病情、建议饮食等：用户( 病人) 可以随时随地掌握自己生理 数据，查询历史数据，查看医师的诊断结果、建议等。 实验结果表明，整个系统的软硬件设计基本达到预期目标，最终实现了远 程医疗数据的无线传输与w e b 数据查询等功能。 关键字：w i n c e ，无线传输，g p r s ，w 曲数据查询 内蒙古大学硕士学位论文 r e s e a r c ho fr e m o t em e d i c a ld a t aw i r e l e s s t r a n s m i s s i o nb a s e do nw i n c ea n dw e bda t a i n q u i r y a b s t r a c t a sm ed e v e l o p m e n to fo u rt i m e sa n dt e c l l n 0 1 0 9 y ，p e o p l ea r ep a y i n gm o r ea n d m o r ea t t e n t i o nt o1 i v i n gq u a l i t i e s f o rt h i sr e a s o n ，t h er e m o t em e d i c a lt r e a t m e n tw i l l p l a ya ne s s e n t i a lr o l ei no u rd a i l yl i f e w i t ht h eh e l po fm er e m o t em e d i c a lt r e a t m e n t ， t h ee l d e rp e o p l ew i l ln o th a v et og ot oh o s p i t a l sa n dc o 姗u n i t ym e d i c a lc e n t e r sf o r p h y s i c a lm e a s u r e m e n t s a n dt h es u b h e a l t h 铲o u pw h o a r ev e 巧b u s yw i t ht h e i rw o r k s c a na l s oc o n d u c tt h e i rp h y s i c a lt e s t sa th o m ei nm e i rs p a r et i m e ，w h i c hc o u l dh e l p m e mi ns a v i n gt i m e m e a n w h i l e ，t h ed e v e l o p m e n to fr e m o t em e d i c a l 仃e a t m e n tc a l l d i r e c t l yi n n u e n c em e d i c a lc o n d i t i o n so fr e m o t ea n dm o u n t a i na r e a sa n dn i r a la r e a s t h es y s t e md e s i g n e di nm i se s s a yc a na c h i e v ea n dr e a l i z et h e 如n c t i o no fr e m o t e m e d i c a lt r e a t m e n td a t aw 打e l e s s 仃a 1 1 s i i l i s s i o na n dt h ew e bd a t ai n q u i 够 t h ew h 0 1 es y s t e mc o n s i s t so ft h r e ep a r t s ，w h i c ha r ed a t at r a n s m i s s i o ns y s t e mo n w i n c ep l a t f o r m ( h a r d w a r eo fa e m 9 s 3 c 2 4 4 0p r o c e s s o r ) ，d a t at r a n s m i s s i o ns y s t e m o nc e n t e rp ca n dw e bw e b s i t ec o n s t r u c t i o n t h eu s e r s ( p a t i e n t s ) c a nr e a dt h ec u r r e n t a n dh i s t o r i c a lp h y s i c a li n d e x e so nt h ee q u i p m e n t s s c r e e n sb a s e do n 、i n c e b y 内蒙古大学硕士学位论文 p r e s s i n gm ec o r r e s p o n d i n gb u t t o n ，m ep h y s i c a ld a t ac a nb ew i r e l e s s l y 仃a n s m i t t e db y g p r sm o d u l e st ot h ed a t ar e c e i v i n gc o m p u t e ri nt h er e m o t ec e n t 既n e x t ，ad a t a i n q u 时n e 铆o r ks t a t i o ni sb u i l tf o rp a t i e n t s f i n a l l y ，m ed o c t o rc a nc h e c kt h ep h y s i c a l d a t ao fh i sp a t i e n t sa n ”i n l ea n da n y w h e r e 缸o u g hi n t e m e ta n dc e l l p h 叽ew e b s e r v i c e ；b e s i d e s ，t h e yc a na l s oc o n d u c tt h eo n l i n ed i a g n o s i sa n dd i e ts u g g e s t i o n sf o r m e i rp a t i e n t s a n dt h ep a t i e n t sc a na l s oc h e c km e i rp h y s i c a ld a t a ，h i s t o r i c a l d a t a ， d i a g n o s i sr e s u l t s 锄dd o c t o r ss u g g e s t i o n sw h e n e v e rt h e yw a n t t h ee x p e r i m e n tr e s u l ts h o w sm a tb o t ht h es o f ! t w a r ea n dh a r d w a r ed e s i g n i n gh a v e m e tt h ee x p e c t e dt a 略e tf o rt h ew h o l es y s t e m ，a 1 1 df i n a l l yc a na c h i e v ea n dr e a l i z et h e 向n c t i o no fr e m o t em e d i c a l 仃e a t m e n td a t aw i r e l e s st r a n s r n j s s i o na n dt h ew e bd a t a m q u l l y w o i m s ：w i n c e ，w i r e l e s st r a n s r n j s s i o n ， g p r s ，w 曲d a t ai n q u 岫 内蒙古大学硕士学位论文 目录 第一章绪论1 1 1 课题的研究背景及意义l 1 2 远程医疗概念1 1 3 国内外远程医疗技术的发展及现状2 1 4 课题研究内容及结构介绍5 第二章本系统相关的硬件、软件概述6 2 1a r m 9 微处理器6 2 2w i n d o w sc e 及、矾n d o w sc e5 o 介绍6 2 2 1w i n d o w sc e 概述6 2 2 2w i n d o w sc e5 0 介绍7 2 3g p r s 及其相关技术介绍8 2 3 1g s m 和g p r s 8 2 3 2g p r s 网络结构9 2 3 3a t 指令1 0 2 3 4s m s 编码模式：p d u 与t c x t 1 1 2 3 5p p p 协议1 2 2 3 6t c p p 协议1 5 2 4 相关开发工具介绍1 6 2 4 1p 1 a t f o m lb u i l d e r5 o 1 6 2 4 2e m b e d d e d s u a lc + + 4 o 1 7 2 4 3s q ls e v e r2 0 0 5 1 8 2 4 4m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r 1 9 2 5 本章小结1 9 第三章总体设计方案2 0 3 1 系统设计原则2 0 3 2 总体结构框架2 1 内蒙古大学硕士学位论文 3 3 本章小结2 2 第四章w i n d o w sc e 平台上传输系统的设计2 3 4 1 处理器的选型2 3 4 1 1 处理器选择的关键问题2 3 4 1 2s 3 c 2 4 4 0 处理器2 3 4 2w i n d o w sc e 开发平台的构建与配置2 4 4 2 1 建立w i n d o w sc e 开发环境2 5 4 2 2 内核定制一编译w i n c e 平台2 6 4 2 3 建立w i n c e 和桌面系统之间连接2 6 4 2 4 建立应用程序开发环境2 7 4 3 发送端及串口通信程序的设计2 9 4 3 1 打开串口3 0 4 3 2 配置资源参数3 0 4 - 3 3 通信读写操作3 1 4 。3 4 关闭串口资源3 3 4 4 无线传输模块3 3 4 4 1m d 。6 0 9 g 无线传输模块3 3 4 4 2g p r s 数据传输系统的接入方式选择3 4 4 4 3g p r s 数据传输系统的工作方式3 4 4 4 4g p r s 流量统计与计费3 5 4 5 程序的各项功能的测试3 7 4 6 本章小结3 8 第五章中心平台数据的接收与储存3 9 5 1 中心平台数据库设计3 9 5 1 1 数据库需求分析3 9 5 1 2 数据库逻辑设计3 9 5 1 3 关键表的设计4 0 5 2m s e r v e r 控制台4 2 5 3d c c 数据转发程序设计4 4 5 4 本章小结4 4 i i 查鍪直奎兰堡主堂堡丝茎 第六章中心w 曲网站的方案设计4 5 6 1 系统总体简介4 5 6 2 网站需求分析4 5 6 3 各模块的功能设计4 5 6 3 1 用户操作模块4 6 6 3 2 信息发布模块4 6 6 3 3 用户交流模块4 7 6 3 4 用户管理模块4 8 6 3 5 专家操作模块4 9 6 3 6 信息访问模块4 9 6 3 7 系统管理模块5 0 6 4 本章小结5 1 第七章结论与展望5 2 参考文献5 3 致谢5 6 攻读学位期间发表的学术论文5 6 内蒙古大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题的研究背景及意义 随着人们生活水平的提高，对于提高健康水平的要求日益迫切；计划生育基本国策的推 行，加速了人口的老龄化进程，老年人的病理监护要求日益增多；许多突发性疾病具有较大 的危害性，抢救的时效性非常强，病症的表现具有很强的随机性；同时，我国人口密度大， 国力有限，医院和交通一直处于拥挤状况，如何保障人们得到适当的医疗将是一个迫切需要 解决的问题：我国部分地区经济较落后，当地的医疗卫生事业发展受到束缚；另外，有一些 疑难急症需要多地专家会诊；传染性疾病不易到公众医院就诊，老龄化人口到医院就诊不方便 等问题，以上问题，对于传统的医疗技术来说，常常无法使其得到解决。 远程医疗会诊、咨询、治疗等可以使病人置身于自己熟悉的环境中，在节约大量的时间 和费用的同时可以得到专家的远程会诊咨询服务，一方面病人无需旅途奔波，另一方面病情 也不会延误；可以改善医疗资源的配置，降低医疗成本。根据目前与未来的发展，远程医疗 的应用将超越为偏远、落后地区提供医疗服务的早期思维方式，很可能成为人人都将可以涉 入的一个医疗模式，并在战场、急救现场( 例如地震等) 等场合下实现患者与医生“面对面” 的直接交流。 传统的有线传输在远距离传输虽然成本比较低，但是，被测对象的活动要受到限制，为 了弥补这些缺陷，人们研究利用无线网络来实现远程医疗，在病人和医生之间采用无线方式， 允许病人可以随意活动。利用无线网络随时随地把被测对象的信息发送给监护中心，将成为 未来远程医疗的主要形式。本论文研究的基于、m n c e 平台的远程医疗数据无线传输及w 曲 中心数据查询系统，可以实时有效地将患者( 包括亚健康及其他需要掌握自己身体状况的人 群) 的每日生理指标数据通过g p r s 发送到远程监护中心，与其它有线远程医疗系统相比， 具有较大的优势【l 训。 1 2 远程医疗概念 1 9 8 8 年，远程医疗( t e l e m e d i c i n e ) 的概念最初在美国提出。远程医疗系统是指采用远程通 信技术为远地对象提供医疗服务的系统。它借助远程通信技术和信息处理技术减少因地域环 塑鍪直奎堂堡主兰垡丝奎 境限制造成的医疗质量上的差异。从其组成上来看，一般可分为三个部分：一是医疗中心站， 二是远地医疗对象，三是联系两者的通信网络。欧洲著名的远程医疗学者r i s t e p a i l i a l l 将远程 医疗定义为：通过远程通信方式来远程地监护和共享医学知识( t e l e m e d i c i n ec a l lb ed e f i n e d 猫 t h ed e l i v e 叫o fh e a l t h c a r ea i l dt 1 1 e s h 撕n go fm e d i c a lh 【0 w l e d g e o v e rad i s t a n c e ， u s i n g t e l e c o m m u i l i c a t i o nm e a l l s ) 。美国的学者将远程医疗定义如下；远程医学系统就是指这样一个 平台，它通过通信和计算机技术为特定人群提供医学服务。这一系统包括远程诊断、信息服 务、远程教育、远程视频传输、远程音频信息传输、存储以及显示。综合文献资料，我们认 为远程医疗是指；一种借助于现代化的通讯手段并结合现代计算机技术和医疗技术所进行的 远程会诊、远程治疗、远程手术、远程咨询、远程监护和检测等的医疗手段，其关键点是用 电信号将信息从一个地方传输到另外一个地方。远程医疗技术包括计算机技术、通信技术、 多媒体技术和医疗技术，涉及的技术面很广，是一门多学科结合的前沿科学。远程医疗可以 使我们受益颇多，可以提高边远地区的诊断与医疗水平，使得高水平的医疗服务不再仅仅局 限于一些大都市，为国家节省了大笔建设基层医院的资金；减少了病人转移医院的开支；提 高了对病人的监护；使临床医生可以获得更好的第三方的医疗建议；缩减了医疗费用【5 1 。 自从1 9 8 8 年美国提出远程医疗( t e l m e d i c i n e ) 这一概念以来，在美国和欧洲一些国家这一 项目已经得到了非常广泛的研究和应用。由于计算机和通信技术的高速发展，以及医学工程 领域的进步，使这项网络化多媒体技术( n e 铆o r k e dm u l t i m e d i a ) 的应用将传统医学处理过程的 地域性和局部性变成了历史。一个传统的医学处理常常包含了治疗、比较和认知这样三个阶 段。在治疗过程中需要病人和医生面对面的交互，而在比较阶段需要医生对病人的病史及其 他档案资料作详细的分类和整理，对于认知阶段则需要医生和科研人员的配合。由于地域限 制和医疗技术发展的不平衡，传统的医学处理常常需要一些额外的旅途和交通费用，从一个 环节到另一环节的过程常常要花费大量的人力和物力。网络化多媒体技术的发展，使建立一 个基于计算机网络通信和处理的开放性的远程医疗系统成为可能。 综观远程医疗的发展史，可以发现它与通信手段的发展息息相关，经历了“电话时代”， “电视时代”，直到如今这个通信与计算机网络飞速发展的多媒体时代。应该说，近年来现代 微电子学、通信信息，计算机网络技术的发展为普及远程医疗奠定了前所未有的良好基础。 此外，移动电话的普及又为作为远程医疗一个重要应用分支的个人监护提供了更便捷有利的 条件【6 1 。 1 3 国内外远程医疗技术的发展及现状 2 塑鍪查奎堂堡主堂垡丝茎 随着各种远程通信技术的广泛应用，现代计算机网络和移动通信的迅速发展以及全球信 息高速公路的建设，高度发达的数字蜂窝移动通信和网际互联为全球范围的信息交流、资源 共享与合作带来了前所未有的机会。现代医学的发展也面临新的挑战和机遇，作为现代医学 发展的一个热门话题，即远程医疗，也越来越受到人们的重视。9 0 年代以来由于多媒体通讯 技术的发展，远程医疗应用有了技术保障，发展尤为迅猛。当前，远程医疗技术的发展比较 快，一方面是人们对好的医疗保健需求越来越旺盛，另一方面得益于迅速发展的医疗保健技 术、远程通信技术、信息学技术的支持，而远程通信的发展主要体现在数据远程传输的飞速 进步上，数据压缩算法的实现使得网络的有效传输量得到提高，而高宽带通讯介质及信道复 用技术的出现则大大提高了网络信息的吞吐能力【7 1 。综观远程医疗的发展，它的发展大致可 以分为四个阶段： 第一代远程医疗系统是介于上个世纪6 0 年代初到8 0 年代之间，由于受到信息的传送量 和通信条件的制约，远程医疗的发展比较缓慢，仅仅在航天等尖端科技领域内进行着。但正 如很多高新技术最终将走向民用一样，有关专家开始尝试将这一高新科技医疗手段造福于普 通人。总的说来，这一时期远程医疗的发展比较缓慢。 第二代远程医疗系统是8 0 年代后期到9 0 年代初期，伴随着计算机硬件价格和通讯费用 的急速下降，远程医疗逐渐揭开了她那神秘的外纱，走向了军民两大领域。从m e d l i n e 所收 录的文献数量看，1 9 8 8 年1 9 9 7 年的1 0 年间，远程医疗方面的文献数量呈几何级数增长。在 远程医疗系统的实施过程中，美国和西欧国家发展速度最快，联系方式多是通过卫星和综合 业务数据网( i s d n ) ，在远程咨询、远程会诊、医学图像的远距离传输、远程会议和军事医学 方面取得了较大进展。 第三代远程医疗系统和机器人技术密不可分，虚拟现实技术、通讯技术的发展为远程医 疗增色不少，微创手术工作站的建立使得远程手术得以实现。这一阶段，现代远程信息技术 和智能化医疗手段相结合，使得远程医疗几乎是“完美无缺 了。据报道，日本东京大学和 冈山大学医学部远程控制的血管缝合机器人，提高老鼠实验实现了直径为1 毫米血管的远程 操作缝合手术，这种远程手术的精准度在当时来说应该算是很高了。 第四代远程医疗系统是第三代的延伸，家庭监护和社区医院是其主要形式，社区医院其 实不是一所医院，是一个由局域网和互联网组成的虚拟世界，而各大医院或者中心医院才是 真正的医院，它们提供技术支持和服务【6 】。 未来的远程医疗还面临着将医疗健康以更迅速、简洁的方式普及化的问题。这其中，远 程家庭医疗是一个比较好的途径。 堕茎直奎兰堡主堂篁丝窒 国外的发展状况总体上是比较先进的，主要是远程会诊和治疗，其次是战时急救。此外， 还有医院的信息化系统和医疗卡。 美国乔治亚洲教育医学系统( c s 蝴s ) 是目前世界上规模最大、覆盖面最广的远程教育和 远程医疗网络，可进行有线、无线和卫星通信活动，远程医疗网是其中的一部分。 美国军方研制了一种供战时使用的人体状态监护仪( p s m p e r s o l i n e l s t a t u s m o n i t o r ) ，这种微 型仪器由士兵佩带，用于监护携带者的呼吸、体温、心率及其它生理参数。这两种监护都是 对运动中的个体进行监护。希腊还有一种安装于救护车中的监护系统，通过g s m 网络与医 院的监护中心取得联系，可随时监测患者的生理参数，以便及时获得医生指导，争取抢救时 间，这一系统已在希腊、瑞典、意大利、塞浦路斯投入使用。日本北海道大学的一个远程医 疗研究小组研究了多种移动通信方式的远程监护系统，可用于飞机、轮船、救护车关于移动 医面的研究，国内目前还没有成熟的产品。 欧洲及欧盟组织了3 个生物医学工程实验室、1 0 个大公司、2 0 个病理学实验室和1 2 0 个 终端用户参加的大规模远程医疗系统推广实验，推动了远程医疗的普及。澳大利亚、南非、 日本、香港等国家和地区也相继开展了各种形式的远程医疗活动。 我国的发展状况总体上是比较落后的。我国是一个幅员广阔的国家，医疗水平有明显的 区域性差别，特别是广大农村和边远地区，因此远程医疗在我国更有发展的必要。 目前的远程会诊方式有：借助点对点的电话线和卫星通信网络：服务对象上分为中医推 广、军队医疗保障的日常执勤和战场急诊。 我国从上世纪8 0 年代才开始远程医疗的探索。1 9 8 8 年解放军总医院通过卫星与德国一 家医院进行了神经外科远程病例讨论。2 0 0 1 年8 月，中国首次由远程遥控机器人完成的脑外 科手术在中国海军总医院取得成果。这次手术采用由北京航空航天大学机器人研究所和海军 总医院共同开发的遥操作远程医用机器人系统，互联网在其中扮演了举足轻重的角色。无论 是上海教育科研网、上海医大远程会诊项目，还是中国医学科学院北京协和医院、中国医学 科学院阜外心血管病医院的医院网站，都极大地促进了我国远程医疗事业的发展。解放军总 后勤部卫生部也提出了国家“金卫工程”军字2 号工程，即建设全军医药卫生信息网络和远 程医疗会诊系统。清华大学曾开发了采用程控电话网的家庭心电血压远程监护系统。第四军 医大研制出一套军用的野地远程监护系统。上海大学正在研制的车载监护系统挣9 1 。 2 0 0 9 年新医改方案明确提出了“利用网络信息技术，促进城市医院与社区卫生服务机构 的合作，积极发展面向农村及边远地区的远程医疗。” 2 0 1 0 年卫生部制定了2 0 1 0 年远程会诊系统建设项目管理方案和相应的技术方案，并 4 塑鍪直奎兰堡兰垡丝苎 投入大量资金支持面向中西部的远程医疗项目建设，我国的远程医疗事业迎来了新的发展机 遇。 目前，国内的远程医疗还没有得到普及，利用无线网络实现远程医疗的实例还很少。这 是社会方方面面的诸多原因造成的。首当其冲的就是远程医疗费用问题。无论普通的卫星会 诊还是电话网会诊，成本都很高，不适合个人使用。事实上，真正最需要远程医疗的是广大 农村和边远地区的患者。而落后的经济根本无力引进和发展这一技术，把这些患者挡在了远 程医疗的大门外，阻止了远程医疗的发展。由于远程医疗在中国还只是一个新生事物，因此， 与国外对远程医疗的研究相比，我国的研究工作还只是在小范围的、研究人员屈指可数的、 研究面狭窄的状况下进行的，存在比较大的问题。 随着3 g 时代的来临以及三网趋向融合，面向家庭、个人的远程医疗监护系统成为医疗 技术领域的热点，远程医疗监护将在人们的日常生活中会起到举足轻重的作用。 1 4 课题研究内容及结构介绍 本文共分7 章，具体结构安排如下： 第1 章：绪论。从应用角度出发，论述了远程医疗传输系统的研究意义以及国内外远程 医疗技术的发展现状。 第2 章：本系统相关的硬件、软件概述。介绍了本课题使用的删9s 3 c 2 4 4 0 硬件、w i n c e 5 o 操作系统、g p r s 技术以及相关开发软件。 第3 章：总体设计方案。对系统总体方案、总体结构进行了说明。 第4 章：w i n d o w sc e 平台上传输系统的设计。详细说明了w i n d o w sc e 开发平台的构建 与配置、发送端的程序设计以及g p r s 无线传输模块的配置。 第5 章：中心平台数据的接收与储存。详细介绍了中心平台数据库的设计、m s e v e r 控制 台的配置以及d c c 数据转发程序的设计。 第6 章：中心w 曲网站的方案设计。详细介绍了中心w 曲网站的需求分析以及各模块的 功能设计。 第7 章：结论与展望。对论文工作做结论性概括，并归纳其不足以及进一步深入的工作 方向。 内蒙古大学硕士学位论文 第二章本系统相关的硬件、软件概述 2 1a i 蝴9 微处理器 删( a d v a n c e dr i s cm a c h i n e s ) 是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、 廉价、耗能低的砒s c 处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。 适用于多种领域，比如嵌入控制、消费教育类多媒体、d s p 和移动式应用等。 删9 系列处理器主要包括删9 2 0 t 、a r m 9 4 0 t 等，其内核处理器采用哈佛总线结构， 由取指、解码、执行、存储和写操作5 级流水线组成，可以作为单独内核嵌入式到其他复杂 设备中。删9 内核处理器同样支持3 2 位和1 6 位指令集，允许用户在此两种指令间切换。 删9 支持全性能的m i ( m e m o r ym a i l a g e m e n tu n i t ) ，绝大多数的嵌入式操作系统， 如l i n u x 、p a l m 、聃n d o w sc e 可以方便地移植到删9 中。以删9 为内核的处理器可以 广泛运用于无线设备、仪器仪表、安全系统、数字机顶盒、高端打印设备、数字照相机和数 字摄像机设备中【1 0 2 6 1 。 2 2 、矾n d o w sc e 及、m n d o w sc e5 o 介绍 2 2 1w i n d o w sc e 概述 w i n d o w sc e 是一个面向移动计算和嵌入式应用的3 2 位高性能操作系统。它具有一个简 洁、高效、完全抢先式的多任务内核，支持强大的图形g ，具备嵌入式系统的模块化、可 定制、完备性、实时性的优点，能够适应广泛的系统需要。其多线程、多任务、全优先的操 作系统环境是专门针对有限的系统资源而设计的。这种模块化设计使嵌入式系统开发者和应 用开发者能够定做各种产品，例如家用电器，专门的工业控制和嵌入式通信设备。w i n d o w sc e 支持各种硬件外围设备及网络系统，包括键盘、鼠标设备、串行端口、以太网连接器、调制 解调器、通用串行总线( u s b ) 设备、音频设备、并行端口、打印设备及存储设备等。它的基于 w i n d o w s 应用程序编程接口( a p i ) ，使得w i n d o w sc e 几乎可以完成p c 机上其它w i n d o w s 操 作系统可以完成的所有工作【1 。 “c e ”这个名字的来源己无准确历史档案可查。但是微软内部的人员普遍认为c e 中的 c 代表了消费类( c o n s 啪e r ) 、袖珍( c o m p a c t ) 、通讯能力( c o 皿e c t i v i t y ) 和伴侣( c o m p a n i o n ) 。c e 6 塑鍪查叁堂堡主堂垡丝奎 中的e 代表了电子产品( e l e c t r o i l i c s ) 。 由于w i n d o w sc e 的特性，、矾n d o w sc e 的应用极为广泛，几乎涵盖了生活中的所有电气 设备，如掌上p d a 、移动计算设备、电视机顶盒、数字电视、车载电脑、数字相机、家庭自 动化系统、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费类电子设备、工业自动化仪表与医疗 仪器等等。 w i n d o w sc e 的设计目标是：模块化及可伸缩性、实时性能好、通信能力强、支持多种 c p u 。其主要特点有： 1 紧凑的模块化设计。w i n d o w sc e 是由许多离散模块构成的，每一模块都提供特定的 功能，这些模块中的一部分被划分成组件。组件使w i n d o w sc e 变得非常紧凑( 只占不到 2 0 0 k b 的r a m ) ，因此只占用了运行设备所需的最小的r o m 、洲以及其它硬件资源。 2 良好的图形图像支持能力。w i n d o w sc e 继承了、斫n 9 x 、w i n n t 对g u i 、图形图像良 好的支持能力。 3 强大的硬件支持能力。、聃n d o w sc e 支持x 8 6 在内的多种c p u 和大量标准与非标准外 设。大部分场合无需用户编写专门而复杂的设备驱动程序。w i n d o w sc e 还通过裁剪与定制， 去除不需要的支持与驱动，使系统减到最小。 4 支持多进程、多线程。 5 强大的通信能力。、胍n d o w s c e 支持串行u o 访问、远程访问服务( r a s ) 、传输控制协 议h l t e m e t 协议( t c p 口) 、局域网( l a 、电话技术a p i ( 吖心i ) 和w i n e e 的无线服务。这一特 点对项目的开发尤为重要【1 2 】。 2 2 2w i n d o w sc e5 0 介绍 微软公司于1 9 9 6 年1 1 月发布了w i n d o w sc e 的第一个版本。它的设计目标是使熟悉桌 面w i n d 0 w s 的用户易于上手和使用。 w i n d o w sc e5 o 是微软于2 0 0 4 年7 月推出的w i n d o w sc e 的新版本。与以前版本相比， w i n d o w sc e5 o 的变化主要集中在如下几个部分： 1 操作系统增强。 在硬件驱动方面，、斫n d o w sc e5 o 新增了对u s b 2 o 的支持，包括u s b 2 oh o s t 和u s b 2 o c l i e n t 。 在图形方面，、研n d o w sc e5 o 新增加了d i r e c t3 dm o b i l e 的支持，d i r e c t3 dm o b i l e 可用 来开发嵌入式设备上的3 d 图形应用程序。此外，、m n d o w sc e 还增加了对图片格式的支持， 操作系统可处理g 及j p e g 等常见的图片文件格式。 7 堕鍪直奎兰堡主堂竺丝苎 在内核层面，w i n d o w sc e5 o 支持的系统中断( s y s 矾t r ) 从3 2 个增加到6 4 个。此外， 还增加了可变的时钟嘀嗒调度。这允许o e m 按需要产生时钟中断，而不是现在的每m s 都要 产生一个中断。 2 统一的构建系统。 w i n d o w sc e5 o 中把使用p l a t f o 衄b u i l d e r 构建操作系统与使用命令行构建操作系统进行 了统一。在以前的p l a t f o 姗b u i l d e r 中，使用命令行构建与使用p l a t f 0 姗b u i l d e r 用的是两套不 同的机制，这给开发人员造成了一定的困难。在w i n d o w sc e5 o 中，p 1 a t f o 咖b u i l d e r 集成开 发环境只是命令行界面的简单封装，使用p l a t f o n nb u i l d e r 与使用命令行构建操作系统没有任 何功能上的区别。 3 高质量的b s p 。 在w i n d o w sc e5 o 中，微软对板级支持包的结构作了非常大的改变。将b s p 的功能提炼 为一些小的库文件，并且对b s p 的目录及文件等都做了限定。这样不但简化了b s p 的开发， 而且相比以前的b s p ，更加模块化，结构更加清晰。 此外，在、矾n d o w sc e5 o 中，微软与开发人员共享了2 5 0 万行、研n d o w sc e 操作系统的 源代码，占整个w i n d o w sc e 代码的7 0 左右。开发人员可在微软的s h a r e ds o u r c el i c e n s e 协议的许可下使用这部分源代码【1 3 】。 2 3g p r s 及其相关技术介绍 g p r s 是基于现有的g s m 网络实现的，采用与g s m 相同的频段、频带宽度、突发结构、 无线调制标准、跳频规则以及相同的t d m a 帧结构。现有的基站子系统( b s s ) 从一开始就可 提供全面的g p r s 覆盖。了解g p r s 业务，也有必要从现有的g s m 网络架构入手。 2 3 1g s m 和g p r s g s m ( g l o b a ls y s t 锄f o rm o b i l ec o i 眦u n i c a t i o n s ，全球移动通信系统) 是第二代移动通信系 统中最成功的通信系统之一。目前，中国移动、中国联通各拥有一个g s m 网，成为世界最 大的移动通信网络。以电路交换( c i r c u i ts w i t c h i n g ) 为主要数据通信方式，即在源端和目的端 之间实时地建立起电路连接，构成一条信息通道，专供两端用户通信。通信期间，信道一直 为双方所占有，通信结束，立即释放。电路交换方式进行数据传输不能充分利用无线资源， 增加了g s m 的网络负担。对于现有g s m 系统，一般仅能够提供9 6 k b s 的电路型数据业务。 如果将多个时隙复用在一起，则可以提供n 木9 6 k b s 的数据业务，目前n = 6 ，用户最高数据速 堕茎直奎堂堡主兰篁笙苎 率为5 7 6 k b s ，远远不能满足人们对高速数据业务的需求。 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 是通用分组无线业务的简称，是g s mp h a s e 2 1 规范实 现的内容之一，基于现有的g s m 网络实现的。以分组交换( p a c k e ts w i t c l l i n g ) 为数据通信方式， 即利用存储转发原理，使不同终端的数据采用等长标准数据格式，通过非专用的许多逻辑信 道进行数据快速交换，即将信息分成数据分组或信息包，再加上包含源地址，分组编号，控 制比特等的分组头，沿不同的路由进行传送，接收端可按分组编号重新组装成原始信号。引 入分组交换能力，可以使不同的数据传输“共用”传输带宽：有数据时占用带宽，无数据时 不占用，从而分享资源。同时分组交换可以提供灵活的差错控制和流量控制，主要是在端到 端的高层进行，以减少中间网络低层环节不必要的开销；也可以在网络部分环节上增加控制， 提高安全性。另外通过设置服务等级q o s 等手段，可以有效的控制和分配延时、带宽等性能， 所以分组交换非常适用于数据应用。数据业务传输速率提高到高达1 7 1 k b s ，一般为 1 0 8 k b s 【1 4 】。 2 3 2g p r s 网络结构 在g s m 系统的基础上构建g p r s 系统时，g s m 系统中的绝大部分部件都不需要作硬件 改动，只需作软件升级。构成g p r s