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作者：周東升單位：安徽理工大學(xué)

電氣專業(yè)人士還經(jīng)常需要查詢各類電學(xué)資料，而很多資料都是冗余的，如何快速地在茫茫資料群中找到所需要的資料的確也是一個非常頭疼的問題。此外，他們還經(jīng)常需要進(jìn)行電學(xué)相關(guān)公式演算，而這類公式計算通常都是相似的，只是輸入及輸出不同而已，因此他們?nèi)匀恍枰M(jìn)行著重復(fù)的勞動。對電氣專業(yè)人士日常涉及到的一些工作進(jìn)行分析總結(jié)，便可以得出如下一些結(jié)論：1.日常工作繁雜，重復(fù)勞動過多電氣專業(yè)人士每天所做的工作就是重復(fù)地去使用各種不同儀器，輸入或讀取各種數(shù)據(jù)，并沒有太多的新鮮感。每天重復(fù)著類似的勞動，極有可能會磨損一些人的意志，長此以往會大大降低工作效率。2.電學(xué)設(shè)備使用不便，功能不強(qiáng)電氣專業(yè)人士經(jīng)常使用的電學(xué)設(shè)備，如萬用表、示波器等，體積上非常龐大，攜帶起來非常不方便，在使用時需要配置各類數(shù)據(jù)及參數(shù)，影響了設(shè)備的使用。同樣，這些設(shè)備的在功能上局限性非常大，輸入及輸出數(shù)據(jù)均需要人們進(jìn)行手動操作，不能實現(xiàn)自動執(zhí)行的效果。不僅如此，對于數(shù)據(jù)的存儲和處理也需要人們手動進(jìn)行，不能實現(xiàn)流水操作。3.查找資料不方便，花費時間太多電氣專業(yè)人士的日常工作當(dāng)中會使用到各種各樣的資料，這些資料可能來源于書籍，論文和網(wǎng)絡(luò)。而很多時候明明知道這些資料在一些地方出現(xiàn)過，而再去那里查找時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)找不到當(dāng)初想要的東西了，這樣就會事倍功半。手動去查找資料會浪費大量時間和精力，同樣對于存儲資料也通常會遇到各種各樣的困難。4.電學(xué)計算重復(fù)性大，數(shù)據(jù)處理需手動電學(xué)公式本身非常之多，而電氣專業(yè)人士FI常生活中經(jīng)常使用的只是其中的一小部分，這部分電學(xué)公式的使用頻率也是最高的。與電學(xué)設(shè)備類似，對于這些公式的輸入和輸出經(jīng)常需要手動進(jìn)行，很多時候只是幾個數(shù)據(jù)的不同根本不需要再進(jìn)行重復(fù)計算，這樣的重復(fù)勞動顯然意義不大。想要對獲得的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，也需要手動進(jìn)行分析，沒有一套自動化工具幫助他們實現(xiàn)這樣的功能。5.各類工具較分散，不利于聯(lián)合使用電氣專業(yè)人士通常還會用到各類工具，如計算器、定時器、資料夾等，但通常這些工具都分散在各個地方，如果想一起使用會非常不便。6.設(shè)備人機(jī)交互較差，不符合時代潮流很多電學(xué)儀器設(shè)備的人機(jī)交互并沒有隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展而發(fā)展，它們?nèi)匀慌c最初的設(shè)計差異不大。隨著信息化大潮的快速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ钪械暮芏鄸|西已經(jīng)作了人性化的改善，人們也慢慢適應(yīng)了這類變化，這樣舊式的電學(xué)設(shè)備的人機(jī)交互已經(jīng)不符合時代的潮流了。人們需要一種人機(jī)交互性好，滿足日常生活的現(xiàn)代化工具的出現(xiàn)?？傊?，正是由于電氣專業(yè)人士面臨著這樣一系列的問題，與之相關(guān)的各類需求也就應(yīng)運而生了，而電氣專業(yè)pda也正是在這種背景下產(chǎn)生的。電氣專業(yè)PDA是集萬用表、示波器、資料查詢、公式計算、定時器、計算器、在線數(shù)據(jù)更新、收藏夾等于一體的多功能掌上設(shè)備。該設(shè)備是在最新的硬件設(shè)備上搭建，使用現(xiàn)代化開發(fā)工具對軟件進(jìn)行開發(fā)，在便攜性、易用性、穩(wěn)定性、人機(jī)界面方面都具有非常好的優(yōu)勢，體現(xiàn)出了現(xiàn)代科技的強(qiáng)大魅力。通過使用該設(shè)備將會改善電氣專業(yè)人士的R常生活和工作中存在的一些問題，也因此將提升他們的生活效率。

電氣專業(yè)PDA的研究現(xiàn)狀

分別是通用PDA和專用PDA。通用PDA是為大眾需求所設(shè)計的，其主要目的是服務(wù)于大眾，所以其針對性不是很強(qiáng)。專用PDA是為特定用戶所定制，其主要目的是服務(wù)于專業(yè)人士，其針對性相對較強(qiáng)，特色也非常明顯。電氣專業(yè)PDA屬于專用PDA,它主要服務(wù)于電氣專業(yè)人士。如果想在通用PDA當(dāng)中脫穎而出的確相當(dāng)困難，畢竟在這方面的專業(yè)人員數(shù)量眾多，相關(guān)經(jīng)驗也非常豐富，而在電氣專業(yè)PDA這種專業(yè)PDA方向中的專業(yè)人員相對少了許多，同時該課題也比較罕見的，但是實實在在有大量的需求存在。只要有需求就會有市場，我相信電氣專業(yè)PDA這個課題的意義巨大。當(dāng)然，本人所能做的只是其中很小的一部分，更多的功能需要通過與特定用戶之間不斷的交流來增強(qiáng)和完善。2011年初諾基亞公司正式宣布與微軟公司合作，準(zhǔn)備使用微軟的WindowsPhone7手機(jī)，而這款手機(jī)的內(nèi)核仍然是WinCE。雖然目前Android操作系統(tǒng)的勢頭正猛，但WinCE操作系統(tǒng)也有其自身的優(yōu)勢，WinCE的明天也必將更加美好。由于WinCE有微軟的強(qiáng)大人力和物力支持，肯定會有長足的發(fā)展的。近年來，計算機(jī)硬件發(fā)展速度非常迅速，但運行于硬件之上的軟件的發(fā)展卻顯得有些滯后，特別是嵌入式軟件的JP發(fā)速度遠(yuǎn)比不上通用計算機(jī)中軟件的發(fā)展速度。隨著嵌入式系統(tǒng)硬件環(huán)境的不斷發(fā)展，大量運行其上的應(yīng)用需求便隨之而來，這樣一來嵌入式軟件將成為區(qū)分不同層次、不同級別的嵌入式系統(tǒng)的重中之重。1.3嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)[2]本身概念就相對比較模糊，其實嵌入式系統(tǒng)就分布在我們每個人的周圍，只是很少有人注意到嵌入式系統(tǒng)的存在。例如我們?nèi)粘Ｉ钪兴玫脑S多產(chǎn)品就屬于嵌入式系統(tǒng)的范疇，像電視機(jī)、電梯、一卡通、門禁卡、收銀機(jī)、汽車、手機(jī)、KTV系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)是伴隨著計算機(jī)、電子、通信等相關(guān)技術(shù)一步一步發(fā)展起來的一項重要的新技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)是計算機(jī)應(yīng)用方向的一個非常重要的分支，同樣也-3-安徽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文為計算機(jī)的發(fā)展注入了許多新鮮血液。對于如何定義嵌入式系統(tǒng)，其實是一個比較復(fù)雜和模糊的問題，在各類書籍和參考資料中有各種各樣的版本，并沒有一種讓所有人都非常認(rèn)同的定義?，F(xiàn)選用一個比較常用的版本來定義嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)，是在計算機(jī)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合實際應(yīng)用需求，在軟件和硬件上均可以實現(xiàn)定制，適用于對成本、資源、功能、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式式系統(tǒng)將硬件和軟件融合在一起，可以實現(xiàn)特定用戶的特定應(yīng)用需求。1.微處理器嵌入式微處理器可以輔助和控制系統(tǒng)的軟件和硬件的正常運行。與通用計算機(jī)類似，嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心元素，不過在體系結(jié)構(gòu)方面，嵌入式微處理器一般采用RISC結(jié)構(gòu)，而通用計算機(jī)的微處理器一般采用CISC結(jié)構(gòu)。嵌入式微處理器具有體積小、功能強(qiáng)、性價比高等優(yōu)點，目前主流的嵌入式微處理器有PowerPC、MIPS和ARM等。

外圍硬件外圍硬件設(shè)備

課題中的操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序都要運行在特定的硬件設(shè)備當(dāng)中。與通用計算機(jī)不同，嵌入式系統(tǒng)所使用的外圍硬件是資源受限的?？紤]到特定的應(yīng)用需求，需要采用特定的硬件設(shè)備來支持相關(guān)的應(yīng)用開發(fā)及使用。操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)該是可以移植，可以定制的操作系統(tǒng)，只需要保留與特定應(yīng)用相關(guān)的功能以及系統(tǒng)使用時必需的功能即可。與通用計算機(jī)不同，通用計算機(jī)中可能會包含許多極少使用的功能，并且想要對此實現(xiàn)定制基本上不可能。然體積上變小了，在使用功能上并沒有受到影響。本課題所用的WinCE就是一款優(yōu)秀的、實時的、適用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。應(yīng)用程序嵌入式應(yīng)用程序是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，一切都為最終的應(yīng)用服務(wù)。與通用計算機(jī)不同，在嵌入式系統(tǒng)中并不嚴(yán)格區(qū)分系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，并不要求其在功能設(shè)計或?qū)崿F(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣有利于資源利用及成本控制。本課題主要目的就是設(shè)計一個PDA應(yīng)用程序。嵌入式系統(tǒng)一般具有如下特點：1.應(yīng)用性強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)是與特定的應(yīng)用需求聯(lián)系起來的，沒有特定的應(yīng)用需求就不可能也不應(yīng)該設(shè)計相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)。像我們常見的嵌入式系統(tǒng)，如一卡通系統(tǒng)就是應(yīng)學(xué)校或公司的實際使用需求而產(chǎn)生的一類嵌入式系統(tǒng)。這類嵌入式系統(tǒng)的功能比較單一，無需復(fù)雜的硬件設(shè)備，配置一些相關(guān)的應(yīng)用程序，最終將大量的用戶操作過程和操作結(jié)果都記錄在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中即可。2.智能化強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)是應(yīng)具體應(yīng)用而生，而具體應(yīng)用一般就是那些手工操作或不能自動執(zhí)行的工作。而嵌入式系統(tǒng)作為專門解決此類問題的工具，必然要在這方面盡可能取代人的作用，許多工作只需要我們手動設(shè)定一些條件，嵌入式系統(tǒng)就可以幫助我們自動執(zhí)行一系列復(fù)雜和重復(fù)的工作。智能化的操作過程和結(jié)果展示將使我們感受到現(xiàn)代科技帶來的便捷。3.性價比高嵌入式系統(tǒng)的更新?lián)Q代非常迅速，不論是從硬件還是從軟件方面都需要我們盡可能地降低系統(tǒng)的幵發(fā)周期，這樣帶來的一個重要好處就是系統(tǒng)的幵發(fā)成本會顯著下降，因此系統(tǒng)的性價比就會顯著提升。由于性價比較高，也就為嵌入式系統(tǒng)的下一步設(shè)計和開發(fā)提供了源源不斷的動力，這樣一個良性循環(huán)將進(jìn)一步推動嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展。4.差異性大不同的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計初衷可能完全不同，因此各類嵌入式系統(tǒng)的最終產(chǎn)品也將會有巨大差異。如果想對各類嵌入式系統(tǒng)做替換性使用，幾乎不可能。不論是從硬件還是從軟件方面都會限制我們的這種不現(xiàn)實的想法。正是由于各類嵌入式系統(tǒng)的巨大差異，才會讓嵌入式系統(tǒng)有了百花齊放的精彩，也因此為嵌入式系統(tǒng)本身提供了巨大的發(fā)展空間。

論文的主要內(nèi)容

總體設(shè)計部分，對本課題的特點、功能等做必要介紹。接著論文對課題中的硬件設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)描述，包括對項目所使用的典型硬件，如何對存儲功能進(jìn)行擴(kuò)展，如何選擇數(shù)據(jù)采集器，如何選擇無線通訊設(shè)備等做具體介紹。這一部分是課題的基礎(chǔ)。接下來介紹如何對WinCE操作系統(tǒng)進(jìn)行定制和移植。定制是嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)和開發(fā)過程中相當(dāng)重要的部分，通過對操作系統(tǒng)進(jìn)行定制可以使最終的內(nèi)核鏡像壓縮程度達(dá)到最大值，使操作系統(tǒng)更加適合在嵌入式設(shè)備當(dāng)中運行。移植過程包括了如何配置目標(biāo)設(shè)備與主機(jī)之間的連接及二者之間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)交互等詳細(xì)細(xì)節(jié)。接著論文介紹軟件設(shè)計部分，該部分是課題的核心。課題之所以能夠稱之為電氣專業(yè)PDA的應(yīng)用程序設(shè)計，主要側(cè)重的就是其中的軟件設(shè)計。課題要求設(shè)計一個電氣相關(guān)的PDA，該設(shè)備服務(wù)于電氣專業(yè)人士，同時它應(yīng)該能夠提供電氣相關(guān)的基本功能，包括資料查詢、公式計算等。在軟件設(shè)計部分，課題采用模塊化設(shè)計，盡可能降低各個模塊之間的稱合度，使每個模塊盡可能獨立幵來。最后論文對整個課題進(jìn)行總結(jié)，并提出了課題中的不足及改進(jìn)可行性。本章小結(jié)本章對整個課題做了簡要介紹，分別對課題研究背景和意義、研究現(xiàn)狀及論文主要內(nèi)容做了概要性介紹。通過分析，可以知道“電氣專業(yè)PDA”課題是個專業(yè)的、前沿的、值得研究的課題。上一章已經(jīng)對課題做了概要性描述，為了加深讀者對于該課題的進(jìn)一步了解，在對課題進(jìn)行詳細(xì)描述之前，本章將從總體上對課題的研究內(nèi)容、研究思路及研究流程進(jìn)行述。

萬用表功能系統(tǒng)

萬用表功能主要完成對常用電學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)(比如電阻、電流、電壓等）的測量。對于電學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的測量結(jié)果，可以以統(tǒng)一界面或單獨界面顯示出來。系統(tǒng)的萬用表功能盡可能模擬真實萬用表功能，在普通萬用表功能基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展出一些額外功能，比如可以對感興趣的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲以便下次訪問，當(dāng)然也可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的定時自動保存。示波器功能示波器功能主要完成對電學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的波形顯示，用戶可以使用萬用表功能來獲得到電學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，不過這些數(shù)據(jù)都是實時數(shù)據(jù)，而在示波器中可以反映出數(shù)據(jù)的變化過程，可以將當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。用戶可以在示波器中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的波形顯示圖形的實現(xiàn)保存，保存后的圖片可以方便用戶下次查看。資料查詢功能資料查詢主要完成對電學(xué)資料的查詢，用戶選擇不同的主題和資料名稱可以查詢到自己所需要的電學(xué)相關(guān)資料。當(dāng)然，用戶也可以在某處輸入自己記住的名詞或一些概念，系統(tǒng)通過模糊查詢得到感興趣的資料。用戶使用模糊查詢所查到的條目可能會比較多，這時還需要用戶仔細(xì)S別自己所需要的數(shù)據(jù)。公式計算功能公式計算功能主要完成對相關(guān)電學(xué)公式的處理工作，該功能可以對常用電學(xué)公式進(jìn)行選擇并輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行處理。公式計算功能有兩個版本，一個是基本版，一個是增強(qiáng)版。在基本版中，用戶只能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)單位之間的運算，并且可供選擇的計算公式也比較少，在基本版中統(tǒng)一的公式處理界面，界面顯得比較車一，不夠人性化，但是卻很方便。而增強(qiáng)版是在基本版上添加了許多實用的功能，對于不同的需要使用不同的用戶界面進(jìn)行處理，也較為人性化。增強(qiáng)版中可選的公式非常多，可以處理各類電學(xué)相關(guān)需求。增強(qiáng)版根據(jù)不同類型的公式分別使用不同的用戶界面，大大增強(qiáng)了用戶的使用體驗。其他輔助功能在輔助功能模塊，選擇了一些用戶常用的工具濃縮在其中，包括定時器功能，計算器功能，收藏夾功能，資料在線更新功能等。整個系統(tǒng)是一個大系統(tǒng)的客戶端，系統(tǒng)未登陸到服務(wù)器時只是單獨的一個客戶端，登陸服務(wù)器后可以獲得更多的最新消息及最新的數(shù)據(jù)支持。幫助功能幫助功能較簡單，對于電氣專業(yè)PDA用戶感興趣的相關(guān)內(nèi)容提供了必要的幫助。通過閱讀幫助，可以幫助用戶更加合理地使用該PDA完成日常事務(wù)處理。

電氣專業(yè)PDA的主要特點

該電氣專業(yè)PDA系統(tǒng)應(yīng)具有如下主要特點：1.人性化設(shè)計系統(tǒng)是對真實的用戶需求進(jìn)行模擬，可以反映出電氣專業(yè)用戶的心聲。熟練地使用該系統(tǒng)可以明顯提高用戶的工作效率，通過該系統(tǒng)可以幫助用戶解決許多電氣相關(guān)問題。2.針對性強(qiáng)系統(tǒng)主要就是為電氣專業(yè)人士而設(shè)計的，其用戶也就是電氣專業(yè)人士，因此系統(tǒng)的所有功能為這類專業(yè)人員服務(wù)的。3.可擴(kuò)展性強(qiáng)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，各個模塊間的稱合相對較小，對于軟件設(shè)計人員來講，可以很容易地擴(kuò)展或去除相關(guān)的功能。最新功能可以讓該系統(tǒng)成為一個大系統(tǒng)的客戶端，通過該功能可以實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交五。不需要對原先功能做太多的修改，就可以讓最新功能融入到整個系統(tǒng)當(dāng)中。4.簡易的基本版/增強(qiáng)版轉(zhuǎn)換系統(tǒng)盡可能對每塊功能設(shè)計成兩種版本，一種是基本版，另一種為增強(qiáng)版?？梢葬槍Σ煌挠脩粜枨筮x擇相應(yīng)的版本。5.數(shù)據(jù)存儲能力大通過存儲擴(kuò)展，可以明顯提升整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力。另外，還可以通過使用USB接口進(jìn)行外接，同樣可以提升數(shù)據(jù)存儲量，讓系統(tǒng)更加有效地為用戶服務(wù)。設(shè)計順序基本上按照系統(tǒng)兀-發(fā)的順序進(jìn)行，分別是硬件設(shè)計、操作系統(tǒng)配置和軟件設(shè)計。在硬件設(shè)計方面，依次對處理器進(jìn)行選擇，對系統(tǒng)所需要的模塊進(jìn)行設(shè)計，對設(shè)備的存儲進(jìn)行擴(kuò)展，最后描述了如何選擇數(shù)據(jù)采集器。在操作系統(tǒng)方面，對內(nèi)核進(jìn)行定制，定制完成后利用集成開發(fā)環(huán)境生成內(nèi)核的鏡像，之后是移植操作系統(tǒng)等。對于應(yīng)用程序的移植也將會在這一部分當(dāng)中一并進(jìn)行介紹，在軟件設(shè)計時對此將不再贅述。在軟件設(shè)計方面，依照系統(tǒng)的各項功能分模塊進(jìn)行設(shè)計，有效地降低各模塊之間的親合程序，有利于軟件的進(jìn)一步維護(hù)和擴(kuò)展?？梢钥闯觯浖O(shè)計中的模塊眾多，但各模塊均與相應(yīng)功能嚴(yán)格對應(yīng)起來了，這樣不論對于開發(fā)人員還是系統(tǒng)維護(hù)人員都會非常方便實用。