基于Linux的居民用电管理解决方案

本文提出了一种基于嵌入式Linux系统的居民用电管理解决方案，系统结构如图1所示。整个居民用电管理系统从结构上看分为4层：第1层为主站，负责远程抄表和控制，为供电部门和小区物业提供数据访问服务;第2层为管理终端，完成数据的远程接收和转发，并对其下的管理终端进行管理;第3层为抄表终端，用于采集现场的电表数据，通过ZigBee协议发送到管理终端;第4层为电表。管理终端操作系统选用嵌入式Linux，同时搭配单片机实现与采集终端之间的无线通信。

主站和管理终端之间的报文传输遵循《电力负荷管理系统数据传输规约》。根据该规约，主站会向管理终端下达一些参数设置的命令，管理终端在接到命令后应记录下该参数，并根据最新的参数来执行任务;在终端掉电重启后，参数设置依然有效。传统的参数配置基本采用两类方法：配置文件法(如.ini文件)和数据库法。由于本系统需要管理的参数条目不多，使用数据库占用的空间太大;.ini文件虽轻巧但上下文相关，不易维护和管理。XML文件则能克服以上缺点。XML(eXtensible Markup Language)是由万维网协会(W3C)设计，特别为Web应用服务的SGML的一个重要分支。

它具有简单、开放、高效且可扩充、国际化的特性。XML语言具有很多优秀的特性：
①具有严格、良好的层次结构，实现了数据内容和表现形式的分离，使得配置文件结构清晰，可读性强;
②具有跨平台、自解释等诸多优点;
③现在各种经过测试的、性能优越的XML解释器非常多，避免了自己开发XML解释器，从而可以大大提高软件的生产率和健壮性。在众多的XML解释器中，通过比较选择了Ti-nyXml。

　　1 TinyXml的特点

TinyXml是一个简单、小巧的C++XML解释器。TinyXml具有以下特点：

① TinyXml最大的特点就是体积小，速度快，而且只有2个头文件和3个源文件，总共144 KB，十分适合嵌入式系统应用。

② 功能完善，简单易用，为用户提供了丰富的API。TinyXml是一种基于DOM模型的解释器。基于DOM模型是指在分析时，一次性对整个XML文档进行分析，并在内存中形成对应的树结构;同时，向用户提供一系列的接口来访问和编辑该树结构。这种方式占用内存大，速度往往较慢，但可以给用户提供一个面向对象的访问接口，对用户更为友好。在本项目中需要存放的参数不是很多，因而不会占用系统很多的内存。

　　③ 源码开放，无须付费。开放的源码不仅可以降低产品的生产成本，更为重要的是为产品的维护完善和稳定运行提供了最为彻底的保障。

④ 易于移植。TinyXml与操作系统无关，可以方便地移植到各种系统平台。源代码中已经提供了一份Make-file文件，稍加改造就可以移植到我们的嵌入式Linux下。

2 TinyXml在嵌入式Linux下的移植

(1) 建立arm-linux交叉编译环境

将TinyXml移植到嵌入式Linux下首先必须搭建交叉编译环境。本文采用嵌入式Linux，版本为2.4.18;安装的交叉编译器arm-linux版本为2.95.3。

(2) 下载TinyXml源代码

可以到相关网站(如http：//www.grinninglizard.com/tinyxml/index.html)下载TinyXml源代码包。目前可以下载到tinyxml_2_5_2.tar.gz(190 527字节)或者tinyxmL_2_5_2.zip(241 756字节)。这里使用的版本是2.3.4。将下载的代码包解开，生成tinyxml目录。

(3) 生成动态链接库libtinyxml.so

首先修改 Makefile文件：
① 将"CXX：=g++"改为"CXX：=arm-linux-g++"，即将编译器由g++改为交叉编译器。
② 将"OUTPUT：=xmltest"改为"OUTPUT：=libtinyxml.so"，即将原来生成演示程序改为生成动态链接库libtinyxml.so。
③ 将xmltest.cpp从"SRCS：=tinyxml.cpp tinyxml-parser.cpp xmltest.cpp tinyxmlerror.cpp tinystr.cpp"中删除，注释掉"xmltest.o：tinyxml.h tinystr.h"。因为不需要将演示程序添加到动态库中。 ④ 在"${LD}-o$@${LDFLAGS)${OBJS}${LIBS}${EXTRA_LIBS}"语句的"${LD)"后添加"-shared"，用于生成动态库。

修改完成后，执行make命令就可以在当前目录生成需要的动态链接库文件
libtinyxml.so，也可以根据需要把TinyXml编译成静态库文件。

　3 TinyXml的应用编程

为了清晰地描述参数，定义了两个XML文件：一个用来定义配置文件的数据结构和类型;另一个用来存放具体的配置数据。处理方法举例如下：

对《电力负荷管理系统数据传输规约》的参数设置命令F7，即终端抄表日设置。具体描述如表1所列。

终端抄表日期：D0～D30对应每月1日～31日，置"1"为有效，置"0"为无效。
数据格式19如表2所列。

对于上述表中的数据，其配置数据的结构和类型的XML文件构建如下(文件名：param.xsd)：

对于具体的配置数据XML文件构建如下(文件名param.xml)：