《嵌入式数据库研究及在家居能源控制系统中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式数据库研究及在家居能源控制系统中的应用（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南京航空航天大学 硕士学位论文 嵌入式数据库研究及在家居能源控制系统中的应用 姓名：顾伟 申请学位级别：硕士 专业：测试计量技术及仪器 指导教师：赵敏 20090101 南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 随着移动计算时代的到来，嵌入式操作系统对移动数据库系统的需求为数据库技术开辟了 新的发展空间。嵌入式数据库技术目前已经从研究领域逐步走向了广泛的应用领域。嵌入式 Internet 技术的飞速发展和广泛应用以及人们对移动数据的实时处理和管理要求不断提高， 给嵌 入式数据库带来了新的挑战-数据处理的安全性和高效性。 本文主要研究嵌入式数据库系统的一些重要技术及在家居能源控制系统中的应用。在
2、嵌入 式家居系统中，一方面要求嵌入式数据库具有传统数据库的数据管理能力，另一方面又要求嵌 入式数据库系统能够有一定的安全性。 本文结合家居能源控制系统的应用特点， 将嵌入式系统， 数据库系统和安全性问题有机结合起来，理解三者之间的内在联系，研究嵌入式数据库系统的 安全性在实现中的相关问题。在此基础上，实现了嵌入式数据库 SQLite 的加密功能模块，增强 了数据库的安全性，对嵌入式数据库 SQLite 加密前后在的应用性能进行了测试和分析。控制系 统采用基于 ARM9 内核的 S3C2410 为硬件系统核心，定制嵌入式 Windows CE 作为操作系统， 并在此基础上开发系统的应用程序。在硬
3、件平台构成中，对 S3C2410 处理器、存储器的选择、 以及接口设备做了简要介绍。软件平台的构建包括 BootLoader 的开发和配置文件的修改，生成 操作系统镜像 NK.NB0 和用于应用软件开发的 SDK。然后，利用 EVC 进行家居能源控制软件 的开发。系统采用现场总线进行实时通讯来获取设备数据，设计了从数据采集，数据管理，数 据分析，实时监控，出错报警等家居能源控制的完整工作流程。 本文实现了嵌入式数据库 SQLite 的加密功能， 解决了目前家居能源控制系统研究中的安全 性问题，为将 SQLite 用作持久数据的后端数据库的应用程序提供了高效的性能。该控制系统能 实现对监测数据进
4、行处理分析，将分析结果以曲线的形式输出，同时执行相应的控制规律，提 供了对数据库进行各种检索的接口，大大提高了控制系统的安全性和稳定性，实现了系统的自 动化。 关键词：关键词：嵌入式数据库，加密，家居能源系统，操作系统定制，Windows CE 嵌入式数据库研究及在家居能源控制系统中的应用 ii ABSTRACT When mobile computing age comes, demand for embedded operating system to mobile database system opens up a new field in database technology. A
5、t present, technology in embedded database system has developed from research stage into application. With the development of embedded Internet and real-time process and management for the demand of dealing with a great deal of data, this meets new problems, the security and efficiency of data proce
6、ssing. In this paper we focus on the important technology about embedded database system and application on the measurement and control system of residential energy. In the embedded residential energy, it not only requires the embedded database to have datum managerial ability like the traditional d
7、atabase， but also requires there can be certain security character in the embedded database system. This paper combines the characteristics of residential control, secure database system and embedded system, understanding the inner link between the three aspects, studying the security technology of
8、the embedded database system. So, we realize the encryption of the embedded database SQLite to enhance the security of the database, and test the database with encryption,analyse the reasons for the disparities of the results.We use the S3C2410 as the kernel of the hardware, transplant the embedded
9、Windows CE as the operation system and design the software. The platform of the hardware includes the choosing CPU and memory, designing the interfaces of various equipments. The platform of the software includes the development of the Bootloader, modifying the configuration file,building the OS ima
10、ge and SDK for the application.Furthermore,by using EVC we design and realize the applied software.The field bus is used to get data from other system or the sensor on line.The control system provides the whole methods which deal with the data of the residential energy including the data acquisition
11、, data managing, data analysis,data monitoring and alarm. This paper realizes the encryption of the SQLite, solves out the security of the residential energy, improves efficiency of the software which bases on the SQLite.The system could carry out the monitor and analysis functions of the data, and
12、it could export the curves which describe the output. At the same time, the database for the system could be accessed, which makes the system more secure and more reliable. What is more, it realizes the automation of the control system. Key words: Embedded Database, Encryption, Residential Energy, O
13、perating System Customization, Windows CE 嵌入式数据库研究及在家居能源控制系统中的应用 vi 图清单 图 1.1 嵌入式数据库应用体系4 图 1.2 家居能源系统各部分关系示意图5 图 2.1 嵌入式数据库体系结构10 图 2.2 CHP-500 能源系统结构、功能与信号.12 图 2.3 采用嵌入式数据库的家居能源系统控制模块的结构图14 图 4.1 数据库加密方式26 图 4.2 CryptoAPI 的体系结构27 图 4.3 CSP 的体系结构 28 图 4.4 加密实现的流程图29 图 4.5 加密实现的函数嵌套30 图 4.6 建立用户数据表
14、33 图 4.7 加密后非法用户无法显示33 图 4.8 合法用户显示信息.33 图 5.1 CS-500 系统的结构示意图 .38 图 5.2 主控制器硬件结构框图40 图 5.3 宿主机目标机开发模式.42 图 5.4 Windows CE 开发流程图 43 图 5.5 Windows CE 系统下 BSP 结构 .44 图 5.6 BootLoader 的工作流程 45 图 5.7 BootLoader 的执行流程图.46 图 5.8 触摸屏的校验数值图48 图 5.9 PB 中创建 Platform 并且编译后的结果.49 图 5.10 Windows CE 启动画面 50 图 5.1
15、2 CS-500 系统的主要功能模块图 .52 图 5.13 数据库总体设计图53 图 5.14 模拟数据采集界面55 图 5.15 增加用户界面和更改密码界面55 图 5.16 温度数据查询界面56 图 5.17 实时监测显示界面57 南京航空航天大学硕士学位论文 vii 图 5.18 TCP 服务器端和客户端流程图 60 图 5.19 网络通信客户端和服务器端界面61 图 5.20 报警出错界面61 嵌入式数据库研究及在家居能源控制系统中的应用 viii 表清单 表 1.1 嵌入式数据库技术特点. 3 表 2.1 家居能源控制系统和 PDA 中应用的嵌入式数据库的功能对比. 15 表 4.
16、1 执行加密数据库操作的相关步骤. 31 表 4.2 数据库写入记录时间比较表. 34 表 4.3 数据库查询记录时间比较表 34 表 4.4 数据库修改记录时间比较表. 35 表 4.5 数据库删除记录时间比较表. 35 表 4.6 资源开销比较示意表. 35 表 5.1 用户管理表 53 表 5.2 子系统管理表 53 表 5.3 被控设备信息表. 54 表 5.4 传感器信息表 54 表 5.5 家居能源控制系统信息帧格式. 57 表 5.6 数据帧类型 58 南京航空航天大学硕士学位论文 ix 注释表 MCE Mobile Computing Environment 移动计算环境 PCE Pervasive Computing Environment 普适计算环境 B/S Broswer/Server 浏览器/服务器 C/S Client/Server 客户端/服务器 EDB Embedded Databse 嵌入式数据库 FPS Fuel Processing System 燃料处理系统 FCS Fuel Cell System 燃料电池系统 PCS Power C
