摘　要： 提出了在電梯嵌入式監控中使用SQLite數據庫的方案。在介紹SQLite的特點及監控方案整體結構的基礎上，以電梯B/S" title="B/S">B/S監控CGI程序訪問數據庫為例，著重介紹了SQLite的用法，最后介紹了基于三星2410的監控終端硬件平臺。
　　關鍵詞： 嵌入式數據庫" title="嵌入式數據庫">嵌入式數據庫 SQLite B/S監控 S3C2410

　　基于嵌入式的B/S監控方案由于其成本低、體積小、使用方便，越來越受到工程技術人員的關注。與此同時，在設備的嵌入式" title="的嵌入式">的嵌入式B/S遠程監控" title="遠程監控">遠程監控、故障診斷中需交換的數據越來越多，對數據庫的要求越來越高。傳統的桌面數據庫建立的開發模型是數據庫控制應用程序，需要專門的管理和配置，使用復雜、體積大、不便于移植。因此，對適合嵌入式的數據庫的研究已成為數據庫領域一個新的研究方向。
　　在小區或樓宇的電梯監控中，大多是基于PC機的C/S或B/S監控。一種是利用CAN總線或電話網絡接入PC機，采用電梯監控采集卡向下通過CAN總線與電梯通信，向上通過RS232接口接入PC機。一種是采用以太網的SOCKET方式，由PC機實現B/S或C/S監控。這些方案運用傳統的桌面數據庫來實現基于PC機的C/S或B/S監控，功能相對強大，但成本較高。在智能下移、以太網應用到設備層的趨勢下，研究嵌入式數據庫在電梯B/S監控中的應用是非常有意義的。
1 SQLite數據庫簡介
　　SQLite是由D.Richard Hipp于2000年編寫的執行自容納、可嵌入、零配置數據庫引擎的小型C庫。它支持多數SQL92標準，可以在所有主要的操作系統上運行，并且支持大多數計算機語言。其作為PHP V4.3中的一個選項引入，已構建在PHP V5中，比MySQL快2倍以上，且完全開放。SQLite雖然比Berkeley DB功能稍弱，但是Berkeley DB不支持SQL,體積比SQLite大，在某些商業應用上不是免費的，況且在開源社區的推動下SQLite的功能在增強，因此SQLite正在成為受歡迎的開源數據庫之一。
　　嵌入式數據庫來自于其嵌入式運行模式，它使用精簡代碼編寫，零配置，直接在應用程序進程中運行，并且占用資源非常少。嵌入式數據庫系統沒有管理員，具有自調節和自適應能力，能夠“無處不在”。SQLite是一個非常適合嵌入式應用的數據庫，這可以從其設計的目的和獨特的特點看出。SQLite設計的主要目的是簡單：簡單的管理、簡單的操作、簡單地嵌入、簡單的維護。SQLite的特征如下：
　　(1)零配置。SQLite在使用前不需要安裝設置，不需要進程來啟動、停止或配置，不需要管理員去創建新數據庫或分配用戶權限，在系統崩潰或失電之后自動恢復。
　　(2)無服務器。大多數SQL數據庫引擎是作為一個單獨的服務器進程被執行。訪問數據庫的程序使用某種內部進程通信(典型的是TCP/IP)與服務器通信，完成發送請求到服務器和接收查詢結果的工作。SQLite不采用這種工作方式。使用SQLite時，訪問數據庫的程序直接從磁盤上的數據庫文件讀寫，沒有中間的服務器進程。
　　(3)精簡性。當尺寸優化后，在不減少功能的情況下，整個SQLite庫小于225KB。如果在編譯時去掉一些不需要的特性，庫的大小能被減小到170KB。IBM最新發行的CloudScape數據庫引擎是2MB的罐文件，壓縮后仍比SQLite大10倍；Firefox宣稱其客戶訂制的庫只有350KB，但是不包括數據庫引擎；來自Sleepycat的Berkeley DB庫是450KB，并且刪去了SQL支持。通過比較可知：SQLite非常小。
　　(4)簡單的訪問。一個SQLite數據庫是一個單獨的普通磁盤文件，能夠被定位在路徑層次的任何地方。如果SQLite能讀寫磁盤文件，則它也能訪問數據庫。大多數SQL數據庫引擎趨向于把數據存為一個大的文件集合，通常這些文件在一個標準的定位中，只有數據庫引擎本身能訪問它。
　　(5)可變長度的記錄。一般的SQL數據庫引擎在表中為每一個記錄分配一個固定的磁盤空間數，SQLite只使用一個記錄中實際存儲信息的磁盤空間數。顯然，這會使數據庫非常小，同時，由于在磁盤上移動的信息很少，也使數據庫很快。
　　SQLite不僅小、快，而且簡單、可靠，這是它受歡迎的主要原因。對于嵌入式場合，管理、執行、維護的簡單化比企業數據庫引擎提供的許多復雜應用更重要，因此SQLite數據庫是一個很好的選擇。
2 電梯嵌入式B/S監控系統" title="監控系統">監控系統的整體結構
　　本監控系統分為兩層：嵌入式終端、遠方樓宇中心或電梯公司的監測中心。監控軟件的主要功能是：與電梯通信接口通信，采集電梯運行狀態和故障數據并存入數據庫；對故障報警優先處理，自動發短信至維保人員手機，并將現場數據實時存入數據庫，以便進一步故障分析和統計。數據庫成為連接前后臺的中間件，存儲狀態數據供B/S遠程監控和本地LCD顯示，同時接收瀏覽器和本地鍵盤輸入，由通信程序、CGI程序完成控制命令的下傳及運行狀態的上傳；同時數據庫還實現故障的分析統計和查詢。軟件程序主要分為四個模塊：與電梯接口的CAN/RS485通信程序，GPRS故障報警程序，本地的人機交互程序，遠程B/S監控程序。
3 嵌入式數據庫SQLite的應用
3.1 SQLite的C語言API函數
　　嵌入式數據庫SQLite的C語言API以下面三個核心函數為基礎：
　　sqlite*sqlite_open(const char*dbname，int mode，char**errmsg)；
　　void sqlite_close(sqlite*db)；
　　int sqlite_exec(sqlite*db，char*sql，int(*Callback)(void*，int，char**，char**)，void*parg，char**errmsg)；
　　其中，前兩個函數用于打開與關閉數據庫，sqlite_exec函數用來處理SQL查詢，它含有五個參數：
　　(1)調用sqlite_open函數獲得的數據庫結構的指針。
　　(2)容納了一個或更多SQL語句的字符串。
　　(3)指向Callback函數的指針，查詢結果的每一條記錄都調用該函數。
　　(4)成為Callback函數第一個參數的指針。
　　(5)指向錯誤串的指針。
　　其中，Callback函數由用戶編寫，用來接收查詢結果，查詢結果的每一條記錄都會調用Callback函數一次，其原型為：
　　int Callback(void*pArg，int argc，char**argv，char**
　　columnNames)
　　{return 0；
　　}
　　其中，第一個參數接收客戶代碼的任意信息；第二個參數是字段數；第三個參數是一個字符串數組，每一個串是記錄的一個字段值；第四個參數是字段名。Callback函數是用戶根據應用編寫的，正常應返回0。如果Callback函數非0，則查詢失敗。
　　此外，一些擴展的API提供了有用的接口函數。這里著重介紹sqlite_exec_printf( )。
　　int sqlite_exec_printf(sqlite*，char*sql，int(*)(void*，
　　int，char**，char**)，void*，char**errmsg，……)；
　　它與sqlite_exe一樣執行同樣的查詢功能，但采用printf-style格式的字符串代替完整的SQL語句。作為第二個參數，這個格式串產生SQL語句，并且在函數結尾可以綁定任意參數。使用sqlite_exec_printf函數的好處是：(1)sqlite_exec_printf為了容納產生的SQL語句，通常會分配足夠的緩存，因此不會產生靜態緩存溢出的危險；(2)擴展了%Q和%q兩個新格式以支持SQL中的串值。
3.2 SQLite在電梯監控中的應用
　　在電梯的B/S監控中，電梯的運行狀態需要在瀏覽器端實時顯示，實時記錄故障信息，并能統計查詢，同時通過客戶瀏覽器進行一些控制和參數設置。因此對數據庫的訪問有上端的以太網通信程序和下端的CAN/RS485通信程序。這里著重討論以太網通信程序。下面以電梯故障查詢中CGI程序訪問數據庫為例說明SQLite數據庫Callback函數、API函數的用法。Callback函數編寫如下：
　　int fault_dis(void*p_data，int fields_count，char**
　　p_fields，char**p_columnN)
　　{
　　int *p=malloc(sizeof(int))；
　　p=(int*)p_data；(*p)++；
　　printf(″＜tr＞n″)；
　　printf(″＜td＞＜div align=″center″＞＜span class=″style7″＞ %s ＜/span＞＜/div＞＜/td＞n″，p_fields[0])；
　　printf(″＜td class=″style7″＞＜div align=″center″＞%s＜/div＞＜/td＞n″，p_fields^[1])；
　　printf(″＜td height=″58″＞＜div align=″center″ class=″style7″＞%s＜/div＞＜/td＞n″，p_fields^[2])；
　　printf(″＜td＞＜div align=″center″class=″style7″＞%s＜/div＞＜/td＞n″，p_fields^[3])；
　　printf(″＜td＞＜div align=″center″class=″style7″＞%s＜/div＞＜/td＞n″，p_fields^[4])；
　　printf(″＜/tr＞n″)；
　　return 0；
　　}
　　C語言編制的CGI程序中用SQLite的API函數調用Callback函數的關鍵語句為：
　　int*precs=malloc(sizeof(int))；
　　char**errmsg=malloc(100)；
　　char*q0=malloc(10)；
　　……
　　sqlite*p_elevator=sqlite_open(″elevator″，777，0)；
　　/*打開數據庫*/
　　sqlite_exec_printf(p_elevator，″select*from faultinfo where 電梯號=′%s′；″，fault_dis，precs，errmsg，q0)；
　　/*調用Callback函數fault_dis，*/
　　……
　　sqlite_close(p_elevator)/*關閉數據庫*/
　　free(precs)；
　　free(errmsg)；
　　free(q0)；
4 運行測試
　　本監控終端的硬件核心板采用華恒公司的HHARM2410-K1，包括CPU模塊、Flash、SDRAM存儲部分。底板主要包括LCD及鍵盤、CAN/RS485通信模塊、以太網控制芯片、GPRS模塊等。核心板CPU采用三星公司2410芯片。2410芯片基于ARM920T內核，ARM920T核由ARM9TDMI、存儲管理單元MMU和高速緩存三部分組成，運行頻率可達203MHz。MMU管理虛擬內存，實現虛擬地址物理地址的轉換。與μCLinux相比， 在ARM-Linux下可簡單地開發更強大的嵌入式程序。CAN總線通信芯片采用Microchip公司的MCP2510。它支持CAN2.0A、CAN2.0B兩種模式，與CAN總線通信能力更強。與國內常用的SJA1000相比，MCP2510數據吞吐率高，使用簡單。
　　從www.sqlite.org下載源代碼包，本文選擇sqlite-2.8.16并移植到ARM平臺。移植時采用armv4l-unknown-linux編譯工具。移植時，在環境變量中要加入工具鏈的路徑，否則，即使Makefile文件指定絕對路徑，make時也會報錯。若采用靜態鏈接，strip過的庫，也可以使一個CGI程序達600KB，而采用動態鏈接只有十幾KB。為了使CGI程序不太大，采用了動態鏈接。Web Server選用boa，它支持認證及CGI，源碼開放易于移植，適合嵌入式應用。用CGI應用程序制作ramdisks映像,通過tftp下載燒寫到板子上，設置目標板的靜態IP為202.196.9.16，在宿主機上通過瀏覽器訪問目標板，CGI程序能正常訪問數據庫，監控界面運行正常。調試時要注意幾個問題：(1)庫要燒寫到板子上，否則即使調試好的程序在用nfs調試時，瀏覽器仍會報錯；(2)要根據boa.conf文件放置好CGI程序和HTML文件路徑；(3)調試時注意權限；(4)sqlite.so、sqlite.so.0、sqlite.so.0.8.6要放入板子/lib目錄。
　　嵌入式數據庫SQLite在電梯遠程監控中的應用，實現了電梯的嵌入式B/S監控，符合監控系統e網到底、成本低廉、界面友好、升級維護方便的趨勢，對于設備的嵌入式網絡化遠程監控和故障診斷具有重要的意義。同時為Web Services技術在工控領域的應用奠定了基礎。
參考文獻
1 李建中.日新月異的數據庫研究領域——數據庫技術的回顧與展望[J].計算機應用與軟件，2003；(11)
2 宗 群，王宇波，李愛國.CAN總線在電梯遠程監控中的應用[J].制造業自動化，2004；26(7)
3 周文瑜.基于網絡技術的電梯遠程監測系統——監測中心及樓宇子系統軟件設計.中國優秀碩博論文全文數據庫.北京：清華大學，2004
4 Edmund X..Dejesus/蘇欣.嵌入式數據庫[J].中文信息，1999；Z1：90～94