基于WinCE的數(shù)字警務(wù)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

摘要：論文主要介紹了數(shù)字警務(wù)系統(tǒng)的整體功能，WindowsCE操作系統(tǒng)的開發(fā)平臺的搭建，系統(tǒng)移動平臺的WindowsCE操作系統(tǒng)的定制及把該操作系統(tǒng)向目標(biāo)平臺——ICOP公司的嵌入式平臺eBox-II的移植過程。同時還介紹了怎樣針對該操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序的開發(fā)生成相應(yīng)的軟件開發(fā)包。該系統(tǒng)的實現(xiàn)為數(shù)字警務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展提供了一個切實可行的方案，同時為類似系統(tǒng)的WindowsCE操作系統(tǒng)內(nèi)核的設(shè)計、移植提供了一些實用經(jīng)驗。

1引言嵌入式技術(shù)近幾年的不斷發(fā)展，硬件不斷地變得更快、更小和更加便宜，基于嵌入式的系統(tǒng)將有很大的發(fā)展?jié)摿?。本論文的工作正是以中國發(fā)展“金盾工程”及全面換發(fā)第二代智能身份證為契機，應(yīng)用嵌入式技術(shù)開發(fā)出一套科技含量高的便攜系統(tǒng)以方便警務(wù)人員日常辦公。該系統(tǒng)以提高警務(wù)工作的效率，減輕警務(wù)人員的負(fù)擔(dān)為目的，提出了一種全新設(shè)計的嵌入式警務(wù)數(shù)字助理。

2WindowsCE操作系統(tǒng)WindowsCE是一個具有搶占式多任務(wù)功能和強大通信能力的嵌入式32位操作系統(tǒng)。同時它還是一個開放的、可升級的操作系統(tǒng)。WindowsCE是微軟專門為信息設(shè)備、移動應(yīng)用、消費電子、嵌入式應(yīng)用等非PC領(lǐng)域設(shè)計的戰(zhàn)略性操作系統(tǒng)產(chǎn)品。其系統(tǒng)模塊化及可伸縮性、實時性好，通信能力強大，支持多種CPU。

3系統(tǒng)整體設(shè)計3。1系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)1)高效性：通過客戶端系統(tǒng)遠程訪問數(shù)據(jù)庫來驗證嫌疑犯的信息，同時服務(wù)器實時顯示城市警力分布，提高警力調(diào)配效率。2)便攜性：通過CDMA無線網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器交互，可以被方便地隨身攜帶。3)可擴展性：系統(tǒng)實現(xiàn)高度的模塊化，用戶可以根據(jù)需要配置相應(yīng)模塊。4)安全性：系統(tǒng)通過密碼、指紋識、授權(quán)管理和網(wǎng)絡(luò)加密傳輸?shù)鹊氖侄蝸肀ＷC安全性。

3。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述整個系統(tǒng)主要實現(xiàn)了疑犯身份驗證，數(shù)據(jù)記錄和查詢，緊急事件處理，GPS定位作案地點功能，警力調(diào)度五大功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1)eBox-II：是系統(tǒng)的客戶端核心，控制外部設(shè)備采集數(shù)據(jù)和中心數(shù)據(jù)庫的交互。2)指紋儀：采集指紋信息，用于身份識別。3)讀卡器：讀取身份證信息，用于身份識別。4)CDMA無線modem：使eBox-II無線接入internet，與中心數(shù)據(jù)庫通信。5)GPS接收器：客戶端獲得經(jīng)緯度信息，用于警員的自身定位和服務(wù)對警員的調(diào)度。6)中心服務(wù)器：管理系統(tǒng)的綜合信息，定位作案地點，負(fù)責(zé)和客戶端通信和調(diào)度警員。

3。3客戶端客戶端是以eBox-II為平臺的嵌入式系統(tǒng)。具備以下功能：身份驗證功能。在客戶端輸入身份證號或指紋信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)器。服務(wù)器通過查詢數(shù)據(jù)庫，獲得被檢查人的信息，再把信息發(fā)回客戶端，實現(xiàn)即時的身份驗證功能。口供實時紀(jì)錄。輔助快速填寫現(xiàn)場詢問記錄實時回傳服務(wù)器。這些記錄可以被所有終端查詢。通過服務(wù)器提供的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，可以快速檢索到相關(guān)案件信息。輔助案件快速偵破?？蛻舳耸占疓PS數(shù)據(jù)，并發(fā)送到服務(wù)器。服務(wù)器可實時定位每一個客戶端的位置，能清楚的看到城市的警力的分布情況，同時系統(tǒng)還提供了相應(yīng)的警力調(diào)度的輔助程序。系統(tǒng)緊急報警，客戶端向服務(wù)器發(fā)送報警信號，根據(jù)事件的嚴(yán)重程度、事件類型、需不需要鄰近的警察援助等相關(guān)信息，這些信息連同GPS數(shù)據(jù)發(fā)到服務(wù)器。

3。4中心服務(wù)器中心服務(wù)器由服務(wù)器軟件和數(shù)據(jù)庫兩部分組成。數(shù)據(jù)庫使用SQLServer2000開發(fā)，存儲了系統(tǒng)所需要的信息。服務(wù)器軟件采用C#。NET為開發(fā)平臺，實現(xiàn)對服務(wù)器資源的管理，如對公民信息的錄入、查詢功能和與客戶端配套的功能等。

服務(wù)器軟件能自動對客戶端返回的信息作相關(guān)的處理。當(dāng)客戶端將信息傳給服務(wù)器，服務(wù)器軟件提取出信息，根據(jù)相應(yīng)命令執(zhí)行相應(yīng)操作并將執(zhí)行的結(jié)果返回給客戶端。并對數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動關(guān)聯(lián)，輔助相關(guān)案件偵破。

服務(wù)器通過處理客戶端定時發(fā)回來的GPS位置信息，在地圖上動態(tài)地實時顯示出警力分布。電子地圖可以放大、縮小、漫游。并實現(xiàn)向任意指定終端發(fā)送消息，遠程指揮辦案。

3。5系統(tǒng)安全性1)客戶端指紋登陸：客戶端的操作系統(tǒng)啟動時需要密碼，聯(lián)網(wǎng)進入系統(tǒng)時需要確認(rèn)指紋信息。2)權(quán)限管理：系統(tǒng)可根據(jù)人員級別指定相應(yīng)的訪問權(quán)限。3)數(shù)據(jù)的傳輸安全：系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸采用了SSL技術(shù)以保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性。

4WindowsCE系統(tǒng)開發(fā)4。1WindowsCE內(nèi)核開發(fā)流程內(nèi)核的開發(fā)主要流程為配置開發(fā)平臺，根據(jù)系統(tǒng)需要定制目標(biāo)平臺的操作系統(tǒng)內(nèi)核，編譯生成操作系統(tǒng)鏡像，下載鏡像進行調(diào)試，當(dāng)調(diào)試成功后再導(dǎo)出為應(yīng)用程序開發(fā)提供支持的軟件開發(fā)包等步驟，如圖2所示。

圖2WindowsCE鏡像開發(fā)流程圖4。2系統(tǒng)內(nèi)核定制BSP（BoardSupPortPackage）板級支持包，它是一個包括啟動程序、OEM適配層程序（OAL）、標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)板（SDB）和相關(guān)硬件設(shè)備的驅(qū)動程序軟件包。系統(tǒng)用到開發(fā)平臺的BSP包括：1)Vortex86_Audio，對音頻輸入、輸出的支持。2)Vortex87_Displey，對顯示輸出的支持。3)EthernetBootloader(eboot)，對開發(fā)平臺通過網(wǎng)絡(luò)啟動的支持。4)SerialBootloader(sboot)，x86的串行Bootloader提供使用COM1UART傳輸數(shù)據(jù)到目標(biāo)板的支持。

同時系統(tǒng)需要相應(yīng)的文件系統(tǒng)和存儲器的支持：ATAPIPCI/IDEStorageBlockDriver，用來支持IDE硬盤設(shè)備；FATFileSystem，支持文件分配表（FAT）結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)的驅(qū)動；Bit-based，同步一個WindowsCE設(shè)備和外部數(shù)據(jù)存儲間的文件和數(shù)據(jù)庫信息。外設(shè)接口驅(qū)動。串口驅(qū)動：SerialCom16550。并且要添加“CoreFlash存儲器和大量其他介質(zhì)的USB存儲器。USBHumanInputDevice(HID)ClassDriver，選中其中的“USBHIDKeyboardandMouse”，使得內(nèi)核支持USB鍵盤鼠標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動。RealTekRTL8139組件，RTL8139芯片的WindowsCE5。0下的驅(qū)動程序以及異步廣域網(wǎng)微端口驅(qū)動AsyncmacTCP/IP協(xié)議支持。添加NetworkDriverArchitecture(NDIS)，NDISUser-modeI/ODriver，這是對所有Windows平臺的標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動體系結(jié)構(gòu)。WinsockSupport，是一組網(wǎng)絡(luò)API，為多個傳輸層協(xié)議提供了訪問通道來創(chuàng)建支持多個Winsock類型的應(yīng)用程序。WindowsNetworkingAPI/Redirector(SMB/SIFS)，可利用Windows的聯(lián)網(wǎng)功能建立和中止與網(wǎng)絡(luò)的連接，或者訪問支持通用Internet文件服務(wù)器上的文件。[!--empirenews.page--]

為了保證在WindowsCE5。0上的應(yīng)用程序開發(fā)，需要添加以下組件以獲得相應(yīng)支持：。NetCompactFramework2。0，主要針對于資源有限設(shè)備，支持Windows窗體類，還包括一系列完成這類功能的控件，以便開發(fā)者迅速的以一種與底層平臺兼容的框架來開發(fā)各種各樣的用戶界面。

在建立操作系統(tǒng)鏡像時加入安全支持，AuthenticationServices，這個特性主要通過安全支持供給接口（SSPI）提供一些安全服務(wù)，包括身份驗證、信任管理和信息保護。

由于系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)庫支持。在Platform。Builder里面有SQLServerCE2。0，但是為了更好的與VisualStudio2005兼容，系統(tǒng)使用了最新的SQLServerCE3。0，但這需要另外進行添加。首先安裝SQLServer2005mobile，在安裝目錄(C：ProgramFileVisualStudio8SmartDevicesSQLServerMobilev3。0wce500x86)里面可以找到3個CAB文件：1)sqlce30。dev。ENU。wce5。x86。CAB；2)sqlce30。repl。wce5。x86。CAB；3)sqlce30。wce。x86。CAB；把這三個文件拷貝到WindowsCE5。0中并安裝。

4。3添加環(huán)境變量環(huán)境變量用來進一步設(shè)置所設(shè)計的操作系統(tǒng)鏡像。該目標(biāo)系統(tǒng)需要設(shè)置兩個環(huán)境變量：IMGRAM128，作為一個限制條件指導(dǎo)PlatfoemBuilder在BSP的范圍內(nèi)生成目標(biāo)板的系統(tǒng)鏡像。這里限制了eBox-II的系統(tǒng)內(nèi)存大小為128MB。BSP_VS2005_CORECON，表明需要與VisualStudio2005建立連接，相關(guān)的文件將會被編譯進系統(tǒng)內(nèi)核。

4。4加載操作系統(tǒng)鏡像當(dāng)通過Platform。Builder編譯后，在編譯目錄下會生成相應(yīng)的文件，其中NK。BIN文件是適合設(shè)備的操作系統(tǒng)鏡像文件，也就是設(shè)備最終要用到的WindowsCE內(nèi)核。用BootLoader程序加載這個文件就可以啟動WindowsCE操作系統(tǒng)了。

在eBox-II平臺上，由于硬件啟動不通過BootLoader，上電初始化均由BIOS來完成的，BoorLoader只負(fù)責(zé)完成CE的加載。但是調(diào)試時要用到網(wǎng)絡(luò)或者串口下載鏡像時就必須用到相應(yīng)的BootLoader進行初始化。eBox-II的設(shè)備硬件啟動過程如下：1)由BIOS啟動計算機，然后轉(zhuǎn)到啟動盤，啟動盤IDEFlash。2)DOS系統(tǒng)啟動后，先根據(jù)config。sys完成DOS參數(shù)的設(shè)置，再運行Autoexec。bat中的命令行。3)為了自動運行，在Autoexec。bat中均有Loadcepc。exe命令行。4)Loadcepc。exe文件加載操作系統(tǒng)鏡像文件NK。BIN。5)加載成功后，將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給WindowsCE5。0操作系統(tǒng)。

4。5為應(yīng)用程序開發(fā)生成SDK當(dāng)目標(biāo)平臺的操作系統(tǒng)調(diào)試成功后，利用Platform。Builder中提供的工具建立相應(yīng)的SDK。當(dāng)SDK成功導(dǎo)出后，就可以把它提供給相應(yīng)的軟件開發(fā)平臺，程序員利用這個SDK為目標(biāo)平臺開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序。

5結(jié)束語本文論述了首先介紹了WindowsCE操作系統(tǒng)，然后介紹所開發(fā)的數(shù)字警務(wù)系統(tǒng)，并詳細(xì)說明WindowsCE操作系統(tǒng)開發(fā)的過程。希望論文能給中國的警務(wù)系統(tǒng)數(shù)字化提供一種思考角度，并且希望論文中論述的WindowsCE操作系統(tǒng)的定制和移植對這方面的愛好者有一些幫助。

本文作者創(chuàng)新點：本文提出了以提高警察工作效率為目的，使用嵌入式技術(shù)實現(xiàn)一個數(shù)字警務(wù)系統(tǒng)。實現(xiàn)了WinCE系統(tǒng)的移植，并實現(xiàn)了指紋識別、CDMA通信、GPS等技術(shù)在WinCE操作系統(tǒng)上的應(yīng)用。