基于Linux的嵌入式實時數據庫的設計

作者：時間：2012-05-21 來源：網絡

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域名	作用	類型	長度
VariantName	變量名	string	50
VariantType	變量類型	string	30
VariantDesc	變量描述	string	50
ChangeLmd	變量變化靈敏度，變化幅度大于該值才被記錄	float
InitValue	軟件開始運行時非離散型變量的初始值	float
InitBoolValue	軟件開始運行時離散型變量的初始值	int	1
MinValue	變量在實時數據庫的最小值	float
MaxValue	變量在實時數據庫的最大值	float
InitMinValue	變量所對應的設備的數值的下限	float
InitMaxValue	變量所對應的設備的數值的上限	float
DeviceName	I/O類型的變量對應的設備名稱	string	50
Register	I/O類型的變量對應的設備寄存器	string	50
DataType	該變量的數據類型，為上述8種類型之一	string	20
ReadWrite	I/O變量的讀寫特性，只讀、只寫或讀寫	string	10
TimeScan	讀寫外部設備的時間頻率	float
RunMode	獲取變量值的模式：仿真方式、直接采集	string	50
SoftMode	定義仿真獲取數據時是否隨機產生	string	50
FltValue	變量的當前值	float

3.2 實時數據庫生成模塊設計

實時數據庫生成模塊運行在組態開發環境，為了方便對應用程序中的數據管理，將所有的實時變量用單向鏈表定形式來實現管理，用以完成對數據庫的操作，鏈表定義如下：

typedef struct ClsRTVariantSet//實時數據庫結構定義

{ int count; //鏈表中所有實時數據變量的個數

Position currentpos; //標記鏈表中的當前元素所處的位置

RTVariant * head; //指向鏈表的第一個元素，類型為RTVariant

RTVariant * current; //標記鏈表中的當前元素

}RTVariantSet;

再定義一組與該鏈表相關的操作來實現數據的管理，如數據的初始化、插入數據、更新、獲取、設置實時數據庫對象的值等操作，操作原型定義如下:

Status InitRTVariantSet(RTVariantSet* mlist, char* mstrFileName,

char* mstrFilter, int mintFiltered); //鏈表的初始化

void FreeRTVariantSet(RTVariantSet* mlist); //清空鏈表

void InsertRTVariantList(Position p, RTVariant* mObjItem, RTVariantSet* mlist);//插入數據對象

Status UpdateRTValue(RTVariantSet* mlist,char* FldNameAndValue);//更新數據

float GetRTValueByName(RTVariantSet* mlist,char* FldName);//獲取變量的值

Status SetRTValueByName(RTVariantSet* mlist,char* FldName,float mfltValue);

// 設置變量的值

3.3.實時數據庫運行模塊的設計

實時數據庫運行模塊運行在仿真環境或者嵌入式設備上，主要完成實時數據的采集以及實時數據的分析處理，依據功能的不同編寫不同的處理函數。如實時曲線分析（RealCurve）就是用于觀察外部變量或表達式的值隨時間變化的趨勢的一個模塊。實時曲線的X軸代表時間、Y軸代表變量值，運行時曲線可以自動卷動，以快速反映變量隨時間的變化。在設計實時曲線時主要用到如下的變量屬性：

域名	作用	類型
FltValue	變量的當前值	float
Count	顯示數據的個數	int
FltModel	實時曲線中設定的參照曲線的數值，一維數組，在開發環境中設置	float*
FltRealValue	當前值之前的時間段的實際值數組	float*

FltRealValue是一個一維數組，其中存放了實時曲線實際顯示的數值，存放的數據是自動卷動的，當由外部設備采集到一個當前時刻的數值后，存放在數組中的采集時間最老的一個數據將被丟棄，而加入當前新采集到的數據，數組中有效數據的總數保持不變。實時趨勢曲線就是根據這個的數據結構來滾動顯示的。

4 小結

嵌入式應用系統的運行要處理大量的實時數據，這就要求開發嵌入式應用系統的組態軟件具有處理大量實時數據的功能。實時數據庫模塊分為開發環境和運行環境分別設計，在組態開發環境中完成實時數據庫結構、數據來源、數據連接、數據類型及相關的各種參數的定義，生成目標實時數據庫，然后在系統運行環境中，將從外部設備采集來的實時數據送入實時數據庫，讀取目標實時數據庫中的數據進行解析，自動完成顯示、報警、存盤等操作，同時把有關信息發送給系統的其它部分，以便觸發相關事件，進行實時處理。

參考文獻：

[1] 周東球，杜殿林等.先進控制軟件系統實時數據庫的設計[J].微計算機信息，2003

[2] 沙寶良，陳云飛，周正林.工業控制系統的實時數據庫設計[J].信息技術，2003

[3] Olson,M.A. Selecting and Implementing an Embedded Database System. IEEE Computer.2000,33(9):27-34

[4] J Stankovic,et al. Misconceptions about Real-Time Databases. IEEE Computer,1999,
32(6):29-36

[5] 劉震羅欣. 嵌入式實時數據庫技術研究.電子產品世界.2005.2

[6]錢笑宇，張彥武. 工業實時數據庫的研究和設計. 計算機工程. 2005年1月

創新觀點

對實時數據的處理是工控系統的核心，組態軟件主要用于開發嵌入式工控軟件，實時數據庫的設計和實現是組態軟件的重要組成部分。將實時數據庫的設計分為開發環境和運行環境分別設計，在系統開發環境就可以只定義數據庫結構和數據字典，在運行環境中完成數據和變量的綁定，實時獲取或處理數據，并完成了兩部分軟件的分析和設計。