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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(gè)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(jì)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(dòng)。對(duì)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(dòng)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(dòng)，極有可能會(huì)磨損一些人的意志，長此以往會(huì)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(shí)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(dòng)操作，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行的效果。不僅如此，對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理也需要人們手動(dòng)進(jìn)行，不能實(shí)現(xiàn)流水操作。3.查找資料不方便，花費(fèi)時(shí)間太多電氣專業(yè)人士的日常工作當(dāng)中會(huì)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(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)找不到當(dāng)初想要的東西了，這樣就會(huì)事倍功半。手動(dòng)去查找資料會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間和精力，同樣對(duì)于存儲(chǔ)資料也通常會(huì)遇到各種各樣的困難。4.電學(xué)計(jì)算重復(fù)性大，數(shù)據(jù)處理需手動(dòng)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(duì)于這些公式的輸入和輸出經(jīng)常需要手動(dòng)進(jìn)行，很多時(shí)候只是幾個(gè)數(shù)據(jù)的不同根本不需要再進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，這樣的重復(fù)勞動(dòng)顯然意義不大。想要對(duì)獲得的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，也需要手動(dòng)進(jìn)行分析，沒有一套自動(dòng)化工具幫助他們實(shí)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(huì)用到各類工具，如計(jì)算器、定時(shí)器、資料夾等，但通常這些工具都分散在各個(gè)地方，如果想一起使用會(huì)非常不便。6.設(shè)備人機(jī)交互較差，不符合時(shí)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(jì)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(shí)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(yùn)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(jì)算、定時(shí)器、計(jì)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(duì)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(shì)，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(huì)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(jì)的，其主要目的是服務(wù)于大眾，所以其針對(duì)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(duì)性相對(duì)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(yàn)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(duì)少了許多，同時(shí)該課題也比較罕見的，但是實(shí)實(shí)在在有大量的需求存在。只要有需求就會(huì)有市場，我相信電氣專業(yè)PDA這個(gè)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(shì)頭正猛，但WinCE操作系統(tǒng)也有其自身的優(yōu)勢(shì)，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(huì)有長足的發(fā)展的。近年來，計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展速度非常迅速，但運(yùn)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(jì)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(yùn)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(jí)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(duì)比較模糊，其實(shí)嵌入式系統(tǒng)就分布在我們每個(gè)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(jì)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(xiàng)重要的新技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用方向的一個(gè)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(jì)算機(jī)的發(fā)展注入了許多新鮮血液。對(duì)于如何定義嵌入式系統(tǒng)，其實(shí)是一個(gè)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(gè)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(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，在軟件和硬件上均可以實(shí)現(xiàn)定制，適用于對(duì)成本、資源、功能、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)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(shí)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(yùn)行。與通用計(jì)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(jì)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(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)行在特定的硬件設(shè)備當(dāng)中。與通用計(jì)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。考慮到特定的應(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(shí)必需的功能即可。與通用計(jì)算機(jī)不同，通用計(jì)算機(jī)中可能會(huì)包含許多極少使用的功能，并且想要對(duì)此實(shí)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(shí)時(shí)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(gè)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(jì)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(jì)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(jì)一個(gè)PDA應(yīng)用程序。嵌入式系統(tǒng)一般具有如下特點(diǎn)：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(jì)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)?；蚬镜膶?shí)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(dòng)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(dòng)設(shè)定一些條件，嵌入式系統(tǒng)就可以幫助我們自動(dòng)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(jià)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(gè)重要好處就是系統(tǒng)的幵發(fā)成本會(huì)顯著下降，因此系統(tǒng)的性價(jià)比就會(huì)顯著提升。由于性價(jià)比較高，也就為嵌入式系統(tǒng)的下一步設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了源源不斷的動(dòng)力，這樣一個(gè)良性循環(huán)將進(jìn)一步推動(dòng)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(jì)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(huì)有巨大差異。如果想對(duì)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(huì)限制我們的這種不現(xiàn)實(shí)的想法。正是由于各類嵌入式系統(tǒng)的巨大差異，才會(huì)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(jì)部分，對(duì)本課題的特點(diǎn)、功能等做必要介紹。接著論文對(duì)課題中的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)描述，包括對(duì)項(xiàng)目所使用的典型硬件，如何對(duì)存儲(chǔ)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(duì)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(duì)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(yùn)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(jì)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(jì)，主要側(cè)重的就是其中的軟件設(shè)計(jì)。課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)電氣相關(guān)的PDA，該設(shè)備服務(wù)于電氣專業(yè)人士，同時(shí)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(jì)算等。在軟件設(shè)計(jì)部分，課題采用模塊化設(shè)計(jì)，盡可能降低各個(gè)模塊之間的稱合度，使每個(gè)模塊盡可能獨(dú)立幵來。最后論文對(duì)整個(gè)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(duì)整個(gè)課題做了簡要介紹，分別對(duì)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(gè)專業(yè)的、前沿的、值得研究的課題。上一章已經(jīng)對(duì)課題做了概要性描述，為了加深讀者對(duì)于該課題的進(jìn)一步了解，在對(duì)課題進(jìn)行詳細(xì)描述之前，本章將從總體上對(duì)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(duì)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(duì)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(dú)界面顯示出來。系統(tǒng)的萬用表功能盡可能模擬真實(shí)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(duì)感興趣的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以便下次訪問，當(dāng)然也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的定時(shí)自動(dòng)保存。示波器功能示波器功能主要完成對(duì)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(shí)時(shí)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(duì)比分析。用戶可以在示波器中實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的波形顯示圖形的實(shí)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(duì)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(huì)比較多，這時(shí)還需要用戶仔細(xì)S別自己所需要的數(shù)據(jù)。公式計(jì)算功能公式計(jì)算功能主要完成對(duì)相關(guān)電學(xué)公式的處理工作，該功能可以對(duì)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(jì)算功能有兩個(gè)版本，一個(gè)是基本版，一個(gè)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(yùn)算，并且可供選擇的計(jì)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(shí)用的功能，對(duì)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(yàn)。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(shí)器功能，計(jì)算器功能，收藏夾功能，資料在線更新功能等。整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)的客戶端，系統(tǒng)未登陸到服務(wù)器時(shí)只是單獨(dú)的一個(gè)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(duì)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P(yáng)DA完成日常事務(wù)處理。

電氣專業(yè)PDA的主要特點(diǎn)

該電氣專業(yè)PDA系統(tǒng)應(yīng)具有如下主要特點(diǎn)：1.人性化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是對(duì)真實(shí)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(duì)性強(qiáng)系統(tǒng)主要就是為電氣專業(yè)人士而設(shè)計(jì)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(jì)，各個(gè)模塊間的稱合相對(duì)較小，對(duì)于軟件設(shè)計(jì)人員來講，可以很容易地?cái)U(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(gè)大系統(tǒng)的客戶端，通過該功能可以實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交五。不需要對(duì)原先功能做太多的修改，就可以讓最新功能融入到整個(gè)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(duì)每塊功能設(shè)計(jì)成兩種版本，一種是基本版，另一種為增強(qiáng)版。可以針對(duì)不同的用戶需求選擇相應(yīng)的版本。5.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力大通過存儲(chǔ)擴(kuò)展，可以明顯提升整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)量，讓系統(tǒng)更加有效地為用戶服務(wù)。設(shè)計(jì)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(jì)、操作系統(tǒng)配置和軟件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，依次對(duì)處理器進(jìn)行選擇，對(duì)系統(tǒng)所需要的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)備的存儲(chǔ)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(duì)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(duì)于應(yīng)用程序的移植也將會(huì)在這一部分當(dāng)中一并進(jìn)行介紹，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)此將不再贅述。在軟件設(shè)計(jì)方面，依照系統(tǒng)的各項(xiàng)功能分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(jì)中的模塊眾多，但各模塊均與相應(yīng)功能嚴(yán)格對(duì)應(yīng)起來了，這樣不論對(duì)于開發(fā)人員還是系統(tǒng)維護(hù)人員都會(huì)非常方便實(shí)用。