基于TinyXml的嵌入式Linux

用自動化抄表代替人工抄表是實(shí)現(xiàn)智能樓宇的重要手段。傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費(fèi)方式雖然實(shí)施方便，但會有卡槽污染、卡易磨損以及安全性差等缺點(diǎn)，同時也無法實(shí)時地監(jiān)控用戶的用電情況；廉價方便的雙向電力線載波抄表方式由于受電網(wǎng)污染的影響，難以大面積推廣；專用有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表方式，則會帶來投資規(guī)模大、施工時間長、維護(hù)困難等問題。

針對上述問題，本文提出了一種基于嵌入式Linux系統(tǒng)的居民用電管理解決方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個居民用電管理系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上看分為4層：第1層為主站，負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程抄表和控制，為供電部門和小區(qū)物業(yè)提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)；第2層為管理終端，完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程接收和轉(zhuǎn)發(fā)，并對其下的管理終端進(jìn)行管理；第3層為抄表終端，用于采集現(xiàn)場的電表數(shù)據(jù)，通過ZigBee協(xié)議發(fā)送到管理終端；第4層為電表。管理終端操作系統(tǒng)選用嵌入式Linux，同時搭配單片機(jī)實(shí)現(xiàn)與采集終端之間的無線通信。

主站和管理終端之間的報文傳輸遵循《電力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》。根據(jù)該規(guī)約，主站會向管理終端下達(dá)一些參數(shù)設(shè)置的命令，管理終端在接到命令后應(yīng)記錄下該參數(shù)，并根據(jù)最新的參數(shù)來執(zhí)行任務(wù)；在終端掉電重啟后，參數(shù)設(shè)置依然有效。傳統(tǒng)的參數(shù)配置基本采用兩類方法：配置文件法(如.ini文件)和數(shù)據(jù)庫法。由于本系統(tǒng)需要管理的參數(shù)條目不多，使用數(shù)據(jù)庫占用的空間太大；.ini文件雖輕巧但上下文相關(guān)，不易維護(hù)和管理。XML文件則能克服以上缺點(diǎn)。XML(eXtensible Markup Language)是由萬維網(wǎng)協(xié)會(W3C)設(shè)計，特別為Web應(yīng)用服務(wù)的SGML的一個重要分支。

它具有簡單、開放、高效且可擴(kuò)充、國際化的特性。XML語言具有很多優(yōu)秀的特性：

①具有嚴(yán)格、良好的層次結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)內(nèi)容和表現(xiàn)形式的分離，使得配置文件結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)；

②具有跨平臺、自解釋等諸多優(yōu)點(diǎn)；

③現(xiàn)在各種經(jīng)過測試的、性能優(yōu)越的XML解釋器非常多，避免了自己開發(fā)XML解釋器，從而可以大大提高軟件的生產(chǎn)率和健壯性。在眾多的XML解釋器中，通過比較選擇了Ti-nyXml。

 1 TinyXml的特點(diǎn)

TinyXml是一個簡單、小巧的C++XML解釋器。TinyXml具有以下特點(diǎn)：

① TinyXml最大的特點(diǎn)就是體積小，速度快，而且只有2個頭文件和3個源文件，總共144 KB，十分適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。

② 功能完善，簡單易用，為用戶提供了豐富的API。TinyXml是一種基于DOM模型的解釋器。基于DOM模型是指在分析時，一次性對整個XML文檔進(jìn)行分析，并在內(nèi)存中形成對應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)；同時，向用戶提供一系列的接口來訪問和編輯該樹結(jié)構(gòu)。這種方式占用內(nèi)存大，速度往往較慢，但可以給用戶提供一個面向?qū)ο蟮脑L問接口，對用戶更為友好。在本項目中需要存放的參數(shù)不是很多，因而不會占用系統(tǒng)很多的內(nèi)存。

③ 源碼開放，無須付費(fèi)。開放的源碼不僅可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，更為重要的是為產(chǎn)品的維護(hù)完善和穩(wěn)定運(yùn)行提供了最為徹底的保障。

④ 易于移植。TinyXml與操作系統(tǒng)無關(guān)，可以方便地移植到各種系統(tǒng)平臺。源代碼中已經(jīng)提供了一份Make-file文件，稍加改造就可以移植到我們的嵌入式Linux下。

2 TinyXml在嵌入式Linux下的移植

(1) 建立arm-linux交叉編譯環(huán)境

將TinyXml移植到嵌入式Linux下首先必須搭建交叉編譯環(huán)境。本文采用嵌入式Linux，版本為2.4.18；安裝的交叉編譯器arm-linux版本為2.95.3。

(2) 下載TinyXml源代碼

可以到相關(guān)網(wǎng)站(如http：／／www.grinninglizard.com／tinyxml／index.html)下載TinyXml源代碼包。目前可以下載到tinyxml_2_5_2.tar.gz(190 527字節(jié))或者tinyxmL_2_5_2.zip(241 756字節(jié))。這里使用的版本是2.3.4。將下載的代碼包解開，生成tinyxml目錄。

(3) 生成動態(tài)鏈接庫libtinyxml.so

首先修改 Makefile文件：

① 將"CXX：=g++"改為"CXX：=arm-linux-g++"，即將編譯器由g++改為交叉編譯器。

② 將"OUTPUT：=xmltest"改為"OUTPUT：=libtinyxml.so"，即將原來生成演示程序改為生成動態(tài)鏈接庫libtinyxml.so。

③ 將xmltest.cpp從"SRCS：=tinyxml.cpp tinyxml-parser.cpp xmltest.cpp tinyxmlerror.cpp tinystr.cpp"中刪除，注釋掉"xmltest.o：tinyxml.h tinystr.h"。因?yàn)椴恍枰獙⒀菔境绦蛱砑拥絼討B(tài)庫中。 ④ 在"${LD}-o$@${LDFLAGS)${OBJS}${LIBS}${EXTRA_LIBS}"語句的"${LD)"后添加"-shared"，用于生成動態(tài)庫。

修改完成后，執(zhí)行make命令就可以在當(dāng)前目錄生成需要的動態(tài)鏈接庫文件libtinyxml.so，也可以根據(jù)需要把TinyXml編譯成靜態(tài)庫文件。

3 TinyXml的應(yīng)用編程

為了清晰地描述參數(shù)，定義了兩個XML文件：一個用來定義配置文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型；另一個用來存放具體的配置數(shù)據(jù)。處理方法舉例如下：

對《電力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》的參數(shù)設(shè)置命令F7，即終端抄表日設(shè)置。具體描述如表1所列。

終端抄表日期：D0～D30對應(yīng)每月1日～31日，置"1"為有效，置"0"為無效。

數(shù)據(jù)格式19如表2所列。

對于上述表中的數(shù)據(jù)，其配置數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和類型的XML文件構(gòu)建如下(文件名：param.xsd)：

對于具體的配置數(shù)據(jù)XML文件構(gòu)建如下(文件名param.xml)：

4 結(jié) 論

本文提出了一種基于嵌入式Linux系統(tǒng)的居民用電管理解決方案，并利用TinyXml實(shí)現(xiàn)具體功能，其參數(shù)配置方法可以用于其他嵌入式系統(tǒng)。
 

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