基于嵌入式移動智能終端軟件系統的設計

郭 杰（西安航空學院計算機學院，西安，710077）

基于嵌入式移動智能終端軟件系統的設計

郭 杰
（西安航空學院計算機學院，西安，710077）

本文首先介紹了嵌入式系統發展的概況，之后對B/S、C/S兩種架構形式進行了分析，找出其優勢與不足，并建立了兩種架構形式為一體的移動智能終端。

B/S、C/S架構；嵌入式；移動智能終端

1　嵌入式系統

嵌入式系統以芯片設計為中心，面向軟件開發方向。目前的嵌入式系統主要包含以下幾種：Windows、 Epoc、Ecos、Linux等。這些系統對嵌入式系統硬件有很好的支持，對其系統的高級功能，也有成熟的技術支持。有了系統的支持，開發人員在開發網絡通訊功能之時，只需要針對網絡應用開發跟PC機上相同的編程，如采用Socket等，不需要擔心第一、二層的工作情況。嵌入式系統有以上的優勢，再結合Linux等系統，完全能夠代替普通PC機作為終端使用。于是本文選擇嵌入式系統作為移動智能終端設備。

2　兩種架構為一體—智能終端

智能客戶端（圖1）既不基于B/S架構，也不基于C/S架構，其基于Web體系，兼具B/S、C/S兩者的優勢。但是跟兩種架構相比較來說，Web體系擁有其明顯的優勢。總結起來可以概括為一下三點：享受本地資源；具備離線能力；智能化。在企業的互聯網范圍內，智能客戶端能夠自由的與系統鏈接進行數據互換。Web智能客戶端能夠使用行業內的標準協議與任何遠程系統進行信息的互換。更需特別提到的是，無論是否連接到互聯網，智能客戶端都能夠正常運行。互聯網連接正常時，作為終端運行，互聯網斷開時，依靠本地數據庫與基本應用程序運行，并有效保存數據，在互聯網連接之后自動上傳。這就直接避免了因為互聯網的斷開造成對終端的影響，使用起來更加方便。

圖1　B/S、C/S兩種架構的混合

3　融合嵌入式技術與C/S、B/S兩種架構為一體的移動智能終端

本文提到的基于嵌入式系統的移動智能終端系統設計，有B/S架構與C/S架構不可比擬的優勢，充分表現了移動智能客戶端的優勢，并且將客戶端對互聯網的依賴降到最低；在硬件方面，移動智能終端有其優勢。總的來說，移動智能終端價格低廉、可靠程度高，并且易于擴展型號，又能夠在網絡斷開的情況下正常運行，更能滿客戶的使用體驗。在進行終端應用程序的設計時，數據處理的體系結構，有兩種方法：以數據為中心，以方法為中心。以數據為中心的應用程序有一個本地安裝的數據庫，并且該數據庫在互聯網連接上之后，能夠將本地數據重新傳回服務器，進行數據的處理工作。使用面向服務方法的應用程序，信息會存儲到消息中，并當脫機時將消息排列到隊列之中，在互聯網重新連接之后，進行消息的處理工作。本文認為移動智能終端是建立在離線與在線基礎上的智能終端，于是采用的為面向服務的方法，若沒有辦法進行互聯網連接之時，采用離線的形式，終端作為獨立的數據采集處理器使用。數據庫與應用程序都在本地的存儲介質中，也就能夠執行互聯網連接正常時相同的業務功能。不同點在于數據存儲到了本地數據庫之后，在互聯網斷開這段時間之內，將信息保存在特定文件之中，并等到互聯網連接之后進行數據的傳輸。

4　以物聯網為例的智能移動終端設計方案

隨著物聯網在各個領域的應用，對物聯網終端設備的要求也不斷提高。在硬件方面需要更高速度，性能需要更優越的性能，系統的穩定性也不需要不斷提升；在軟件方面，同樣也提出了在不同行業中的不用應用需求，以及更好的交互界面。因此，為了保證物聯網的快速發展，需要設定一款多功能的、穩定的移動智能終端。

4.1系統架構

終端的系統整體設計方案可參考下圖（圖2）。整機系統的組成主要由應用軟件、應用軟件的支撐、操作系統、外設模塊等組成。

應用軟件：根據不同的行業配備；應用支撐；提供業務支撐，整機操作，主要包括通信協議、手寫輸入、視頻解碼等；操作系統與設備驅動：操作系統可使用安卓系統，并根據不同的平臺采用不同的驅動程序；硬件系統：由 Exynos 4412、iNAND存儲等組成；外設模塊：顯示屏，觸摸屏等組成。

4.2設計方案

物聯網移動智能終端是嵌入式技術在物聯網應用需求下的應用。因此為了實現此功能，設計方案如下：嵌入式微控制器采用Exynos4412 處理器，這種處理器在目前市場上使用最廣、性價比最高。其自帶了很多的內部控制器，降低了硬件設計的復雜程度，并且也提供了多個外設接口，其中包括USB接口、攝像頭接口等。嵌入式操作系統采用現在的安卓系統， Linux為內核，這種設計為外設的增添以及驅動的移植帶來了很大的便利，也給安卓系統提供了一整套的API，很容易滿足所需要的程序。為了滿足通信的需要，系統還開發了多種通信技術，主要包括3g、wifi等，從而實現了終端與人的聯網功能，也真正實現了物物相連的物聯網的基本特征。為了信息的獲取，系統還加入了射頻識別模塊、音視頻輸入模塊等，這些模塊根據不同的需要可以進行刪減，充分體現嵌入式系統可裁剪的特性。

4.3硬件設計

為了節約設計開發成本，本文設計的物聯網智能移動終端采用市場上成熟的 CES-4412P 開發板，在此基礎上進行二次設計開發，增加所需要的相應模塊。

CES-4412P 開發板由兩部分組成：核心板和擴展板。其中核心板尺寸為：51*62mm，非常小巧且方便拆卸安裝。擴展板的尺寸為：126*191mm，其中集成了 3G、無線 Bluetooth、WiFi、Camera、GPS 等功能模組，帶有 HDMI1.4（1080P/60Hz） 高清接口。顯示及交互部分可支持 7 寸多點電容 （ 或電阻 ） 液晶顯示觸摸屏，以及 10.1 寸多點觸摸電容液晶屏，用戶可以根據實際需要自由選擇。

為了節約制作成本，本次所設計的物聯網移動智能終端采用市場上應用廣泛的CES-4412P 開發板，并在此基礎上做了二次開發，增加了所需要的模塊。

CES-4412P 開發板由兩部分組成：核心板以及擴展板。顯示以及交互的部分能夠融安7、10寸多點電容液晶觸摸屏，用戶能夠根據需要進行選擇。

4.4軟件設計

本文的物聯網智能移動終端，是為了滿足多功能多用途的物聯網應用而設計。為了達到對系統的設計目標，綜合各種因素考慮，終端采用目前市場上占優勢地位的Android操作系統。在具體的 CES-4412P 開發板上，除了 Android 系統外還需要其他的一些輔助軟件來完成整個系統的運行。在 Exynos4412 處理器的內部有一個 64KB 大小的 iROM和一個 256KB 大小的 iRAM，在系統上電或者重啟時，會首先執行存儲在 iROM 里面的程序，時這是一個很簡單的代碼，用于處理器內部最基本的初始化，等到內部初始化完成之后，會從外部存儲設備中讀取bootloaer 代碼，這里的外部存儲設備可以是普通的 NAND Flash 存儲器、SD卡、eMMC 存儲設備或者 USB 存儲設備。

5　結束語

本文分析了融合了嵌入式技術和B/S架構、C/S兩種架構為一體的移動終端的優勢，并以物聯網為例子具體分析了嵌入式移動智能終端的設計。該移動智能終端克服了傳統的客戶端對網絡的依賴性，采用先進的嵌入式技術，在進行其性能優化的前提下，提高了其實用性，不僅功能專一、結構緊湊且價格低廉。

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［3］張煥國，羅婕， 金剛， 等..可信計算研究進展［J］ . 武漢大學學報： 理學版， 2006， 52（ 5） ： 513-518）

郭杰，（1980-）男，大學本科學歷，研究生在讀，軟件工程師，西安航空學院計算機學院，主要從事計算機硬件課程嵌入式于網絡方面教學及研究。

Design embedded mobile intelligent terminal software system based on

Guo Jie
（Xi’An Aeronautical University Computer academy，Xi’An，710077）

This paper provides an overview of the development of embedded systems，After B / S， C / S in the form of both architectures were analyzed to identify its strengths and weaknesses，and the establishment of two architectural forms as one of the mobile intelligent terminal .

B / S， C / S architecture； embedded；mobile intelligent terminal

圖2　系統整體設計方案架構