隨著后PC時代的到來，各種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)設備在應用數(shù)量上已經(jīng)遠遠超過通用計算機。嵌入式開發(fā)已成為當前IT行業(yè)的熱點。同時，越來越多的用戶希望能對嵌入式環(huán)境下的數(shù)據(jù)進行更有效的管理，構(gòu)建嵌入式數(shù)據(jù)庫便是一個有效的方法，使用戶能在嵌入式設備中方便地存儲、檢索或修改數(shù)據(jù)，實現(xiàn)大部分傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的功能。嵌人式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的緊密結(jié)合已經(jīng)成為嵌入式開發(fā)的一個重要方向。

1嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite
與傳統(tǒng)C/s結(jié)構(gòu)的各種大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫如Oracle，
SQL Server，MySQL等相比，在嵌入式系統(tǒng)中由于軟硬件資源有限，不可能安裝龐大的數(shù)據(jù)庫服務器，而且在很多時候，用戶只需要使用這些數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的一些基本特性而已。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境決定了其數(shù)據(jù)庫的特點：無需獨立運行的數(shù)據(jù)庫引擎，而是由程序直接調(diào)用相應的API實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存取操作。嵌入式數(shù)據(jù)庫與其他數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的區(qū)別是，前者是程序驅(qū)動式，而后者是引擎響應式。
SQLite是D．Richard Hipp在2000年開發(fā)的一個小型嵌入式數(shù)據(jù)庫。他是完全獨立的，不具有外部依賴性，可以較為方便地應用于嵌入式系統(tǒng)中。其源代碼完全開放，可以用于任何用途，包括商業(yè)目的。SQLite雖然是個極端輕量級的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，卻保留了數(shù)據(jù)庫的大部分特征，他提供了對SQL92標準的大多數(shù)支持：支持多表和索引、事務、視圖、觸發(fā)和一系列的用戶接口及驅(qū)動。其主要特征如下：
(1)支持原子的、一致的、獨立的和持久的(ACID)事務特性，即使系統(tǒng)崩潰和掉電。

(2)零配置(Zero-configuration)，無需安裝和管理。

(3)一個完整的數(shù)據(jù)庫存儲在單一磁盤文件中。

(4)數(shù)據(jù)庫文件可以在不同字節(jié)順序的機器間自由共享。

(5)支持數(shù)據(jù)庫大小至2 TB(2＾41 B)。

(6)字符串和二進制大對象(BLOBs)的大小僅被有效內(nèi)存限制。

(7)源碼體積小，編譯后低于250 kB。

(8)大部分的操作比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎要快。

(9)簡單易用的API。

SQLite由于小、快、簡單、可靠，而且作者完全放棄版權(quán)，從他一發(fā)布出來，便深受歡迎。對于嵌人式環(huán)境，管理、執(zhí)行、維護的簡單化比企業(yè)數(shù)據(jù)庫引擎提供的許多復雜應用更重要，因此SQLite數(shù)據(jù)庫是一個很好的選擇。

2 SQLite內(nèi)部結(jié)構(gòu)及開發(fā)技術(shù)

2．1 SQLite內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SQLite采用模塊化的設計，主要由4個部分組成：內(nèi)核（Core）、SQL編程器（SQL Compiler）、后短（Backend）以及附件（Accessories）。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

SQLite的接口是一些已經(jīng)編寫好的C庫，即使使用不同語言的API，在底層仍然使用C庫執(zhí)行。SQL語句通過接口進入到高效的SQL編譯器，由標記處理器(tokenizer)分解成檸檬分析器(parser)可以識別的各個標志符，然后由分析器重新組合標志符并調(diào)用代碼生成器(codegeneratot)生成虛擬機器碼，交由虛擬機(virtual machine)去執(zhí)行，終完成SQL語句指定的任務。虛擬機是SQLite內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，不僅完成與數(shù)據(jù)操作相關(guān)的全部操作，而且還是客戶和存儲之間信息進行交換的中間單元。數(shù)據(jù)庫按照B樹(B-tree)的形式存儲在磁盤上，通過可調(diào)整的頁面緩沖(pager)獲得對數(shù)據(jù)的快速查找和存儲。為了方便移植，SQLite使用一個抽象層接口(OS interface)與不同操作系統(tǒng)進行對接。

2．2 SQLite開發(fā)技術(shù)

SQLite本身提供了C語言的API接口，使得對數(shù)據(jù)庫的操作十分簡單，主要是對3個API函數(shù)的調(diào)用。

其中，sglite3_exec()函數(shù)的第二個參數(shù)用來處理一條或多條SQL語句，語句間必須用"；"號隔開。如果是查詢(SELECT)語句，查詢結(jié)果的每一條記錄都必須調(diào)用第三個參數(shù)的Callback函數(shù)，第四個參數(shù)則為Callback函數(shù)的個參數(shù)指針。如果不是查詢語句，第三、四個參數(shù)為NULL。所有SQL執(zhí)行完畢后返回0，否則返回錯誤代碼，可通過第五個參數(shù)值來查看詳細錯誤信息。

3 SQLite在嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

3．1 SQLite應用程序開發(fā)

基于嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建的嵌入式樓宇配電遠程監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本系統(tǒng)以32位的ARM微處理器S3C4510B為硬件開發(fā)平臺，采用μClinux操作系統(tǒng)，移植了Boa服務器和SQLite嵌入式數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)主要功能如下，從底層設備采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，保存到嵌人式數(shù)據(jù)庫SQLite。用戶可在任何和Internet相連的地方，通過Web瀏覽器便可實時監(jiān)控設備狀態(tài)。因此對數(shù)據(jù)庫的訪問有上端的以太網(wǎng)通信程序和下端的CAN通信程序。這里主要討論以太網(wǎng)通信程序。下面以CGI程序訪問數(shù)據(jù)庫，然后在客戶端瀏覽器動態(tài)顯示的Display．cgi程序為例，說明SQLite數(shù)據(jù)庫API函數(shù)的用法。程序主要代碼如下：

3．2 SQLite應用程序交叉編譯

S3C4510B是Samsung公司開發(fā)的一款性價比很高的無MMU的32位ARM處理器，而,μClinux是經(jīng)過對標準Linux內(nèi)核的改動，專門針對沒有MMU的CPU，適合嵌入式系統(tǒng)小型化應用。μClinux采用romfs文件格式，比Linux的ext3文件格式需要更少的空間，但卻繼承了大部分Linux的特性。

為了將嵌有SQLite的CGI程序應用到S3C4510B+μClinux開發(fā)平臺上，必須對CGI程序進行交叉編譯，然后到ARM開發(fā)板。因為交叉編譯要用到romfs格式的libsqlite．a(chǎn)庫文件，使得過程有點麻煩，主要步驟如下：

(1)SQLite源代碼：可以到SQLite的網(wǎng)站(http：//www．sqlite．org/download．html)，SQLite-3．3．7．tar．gz源代碼包或者SQLite-2．8．17．tar．gz。本文以SQLite-3．3．7．tar．gz為例，進行說明。

(2)將的軟件包進行解壓縮tar zxvf sqlite-3．3．7．tar．gz這時在用戶目錄下會有sqlite-3．3．6文件夾生成。

(3)添加Makefile文件和修改main．mk文件交叉編譯過程中，重要的是寫一個與μ2Clilnux相適應的Make-file文件。本文使用的μClinux是μClinux-dist-20041215．tar．gz，交叉編澤工具為arm-elf-tools-20030314．sh。完整的Makefile內(nèi)容如下：

TOP=．．/sqlite－3．3．7

修改main．mk文件頭部的TCCX為：TCCX：＄(TCC)$(OPTS)＄(T卜IREA[)SAFE)＄(LJSI。EEP)－I．－I＄(TOP)/＄src$(CFLAGS)＄(LDFLAGS)

再往下幾行，找到LIBOBJ中的tclsqlite．o并去掉他。這樣全部修改完畢。

(4)交叉編譯

cd/sqlite－3．3．7make

這時會在sqlite－3．3．7文件夾中生成．romfs格式的sqlite3和靜態(tài)鏈接庫libsqlite3．a(chǎn)這兩個有用的東西。CGI程序的交叉編譯如下：

arm-elf-gcc-Wl，-elf2flt-o Display．cgi Display．clsqlite3-L/sqlite-3．3．7

交叉編譯時需要用到的靜態(tài)庫文件就是前面生成libsqlite3．a(chǎn)，結(jié)果生成300 kB的Display．cgi程序，通過NFS方法調(diào)試通過后，放到cgi-bin目錄下，同內(nèi)核一起編譯后到開發(fā)板。

4結(jié) 語

嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite在樓宇配電監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，滿足監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享的管理要求。由于資源占用少、性能良好和零管理成本，嵌入式數(shù)據(jù)庫大有用武之地。SQLite以他小巧的體積、快速高效、穩(wěn)定可靠、易移植等優(yōu)勢將成為嵌入式數(shù)據(jù)庫領域的新寵。加上開放源代碼、沒有版權(quán)限制，是一個值得推廣的應用軟件。