基于VxWorks的嵌入式实时数据库管理系统设计与实现

摘要

本文以哈尔滨工程大学研制的船舶综合导航系统为背景，设计并实现了基于VxWorks的嵌入式实时数据库管理系统(ERTDMS)。船舶综合导航系统为航海人员提供船位、航向、速度、姿态信息，提高船舶导航系统的自动化、智能化程度。在以往的综合导航系统数据管理中有以下不足：使用简单文件管理综导数据，所有船舶航行中的导航所需要的实时数据接收后均在程序中用共享数据区的一个全局变量来存储；多个实时任务通过共享内存数据区来共享导航数据，对突发故障缺乏保护数据完整性的措施；各种任务间缺乏对数据读取进行协调操作的能力，无法实现综合导航系统很高的实时性。本文针对以往的综合导航系统数据管理中存在的不足，设计了一种基于VxWorks的嵌入式实时数据库管理系统来管理综合导航数据。
　　 本文首先详细分析了嵌入式实时数据库系统的发展和研究情况，深入研究了VxWorks实时操作系统、Berkeley数据库管理系统和综合导航数据库管理系统的结构，在此基础上重点研究了嵌入式实时数据库管理系统结构。
　　 然后设计了嵌入式实时数据库管理系统的数据管理模块，详细描述了数据库管理系统中数据输入输出方式，设计了数据库管理系统的数据管理基本操作，给出了数据操作的流程图，详细分析了嵌入式实时数据库的检索原理和实时数据的存储结构，建立了基于B+树的航行计划数据库的检索方式。
　　 然后详细分析了VxWorks下的实时事务模型，设计了基于Berkeley数据库管理系统的ERTDMS事务处理模块，设计了事务管理器和时限控制器，设计了数据库管理系统事务管理的基本操作，给出了流程图，详细分析了嵌入式实时数据库管理系统事务处理模块的并发性问题和并发控制技术，给出了解决并发性问题的技术方案。
　　 最后本文详细分析了综合导航数据库系统的需求，实现了综合导航数据库管理系统，详细描述了开发环境的构建过程以及综合导航数据管理系统的系统实现过程，设计并实现了数据库管理系统的人工管理界面。