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1、课程论文（2013-2014学年第一学期）课程名称：嵌入式应用软件开发技术学生姓名：专业班级：学号：学生成绩：完成日期：2013年12月29日基于嵌入式Linux操作系统GTK在自动检票机软件开发中的应用摘 要: 本文分析了自动检票机的特点,介绍了嵌入式Linux操作系统下集成的GTK库在嵌入式Linux操作系统下自动检票机软件开发中的应用。 关键词: 轨道交通(AFC)自动检票机闸机GTK嵌入式Linux1自动检票机简介 A F C系统是轨道交通自动售检票(Automatic Fare Collection)的简称,是集计算机、通信、自动化控制等专业实现从售票、检票、计费、清分等地铁
2、相关业务自动化的综合控制系统。AFC系统大概分为车票介质层、车站终端设备层、车站计算机系统、线路中央计算机系统和清分系统共五个层次。自动检票机位于AFC系统中的车站终端设备层,由于与票卡交互最频繁、联系最紧密,直接关系到地铁运营系统的计费与收益,因此可以称自动检票机是AFC系统的核心设备。 自动检票机将地铁的车站分为付费区与非付费区两部分,由乘客持各类型票卡通过自动检票机由非付费区进入付费区自动检票机具有以下基本功能。 (1)检测乘客所持票卡的有效性。 (2)通过闸机机芯的通行检测模块,检查乘客通行的规范性。 (3)通过乘客显示器引导乘客检票正确操作。 (4)通过乘客显示器显示乘客票卡余额/
3、余次。 (5)单程票回收功能。 嵌入式Linux(以下简称EmbeddedLinux)操作系统以其实时性高、占用空间小、高安全性、价格低等特点成为自动检票机软件开发最佳的选择,而自动检票机的图形界面部分开发,由使用同样体积小巧、功能强的GTK库开发。本文基于EmbeddedLinux操作系统探讨如何实现基于Embed-ded Linux操作系统GTK库在自动检票机程序开发的应用。2硬件平台的搭建 针对自动检票机特点,硬件平台的搭建采用了结构标准为Embedded ATX的工业控制板,集成显卡、声卡、网卡、带有LVDS接口、VGA接口及6个串口。自动检票机硬件平台结构示意图如图1所示。3软件平
4、台的搭建 3.1操作系统 Embedded Linux是将的Linux操作系统进行裁剪修改,使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。EmbeddedLinux既继承了Internet上无限的开放源代码资源,又具有嵌入式操作系统的特性。 Embedded Linux的特点是版权费免费,而且性能优异,软件移植容易,代码开放,有许多应用软件支持,应用产品开发周期短,新产品上市迅速,因为有许多公开的代码可以参考和移植。因此自动检票机采用Embedded Linux操作系统将极大的提高开发速度、减少开发成本。3.2应用软件 GTK(是GIMP Toolkit简称)最初是作为另一个著名的开放源码项
5、目GNU ImageManipulation Program(GIMP)的副产品而创建的。 GTK简单易用,可以使用GTK库提供图形设计函数轻松实现图形界面的编辑工作,实现用户所期待的效果。 GTK设计灵活、可扩展性强,编写GTK代码允许在不更改最初设计的初衷的情况下,软件开发人员在后期任意添加新的功能,此外也可以向GTK库添加自己编写的模块,并像在以后的开发中像使用工具包内置的块一样的方式使用它们,例如:自定义控件。GTK的具有很强的移植性,即表示可以使用现一套代码应用于不同的操作系统,因此针对自动检票机使用的EmbeddedLinux操作系统来说,使用GTK库解决了代码移植的问题。 针对
6、Embedded Linux操作系统和GTK的特点,自动检票机采用分层体系结构设计,应用程序即分为以数据传输层、逻辑控制层、数据访问层和设备驱动层。具体结构如图2所示。 数据传输层与乘客交互的部分采用GTK开发的UI界面作为可视化窗口,主要包括:信息提示界面、乘客操作指引界面、维护界面、暂停服务界面等。逻辑控制层根据制定的票卡种类、票价计费规则、优惠折扣等业务对乘客所持有效票卡进行票务计算,如符合通行条件,则通过向数据访问层发送逻辑控制命令,以传达通行命令信息。 数据访问层是应用程序向设备部件请求获取的唯一接口,此层将来至于设备驱层的设备信息解析成逻辑层可以处理的数据,同时也将来至逻辑控制层
7、的逻辑控制命令解释成设备可以接受的指令。 设备驱动层与设备直接相关,通过制定的命令规则直接操作硬件,设备驱动层主要包括:读写卡器驱动模块、机芯控制模块、票卡回收装置模块、综合控制器模块。使用以上框架构设计方式,各层间各自增加和修改业务变得简单、也使得这层之间修改关联变得容易,极大地提高了软件的可维护性与可扩展性。 4自动检票机应用软件开发 自动检票机主要是完成对乘客所持票卡的合法性进行验证,并控制设备是否放行
