图书馆“小助手”系统的研制

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  摘要为提高图书管理效率,方便读者阅览所需的图书,解决图书馆的藏书管理等弊端,采用现代电子技术和嵌入式技术,设计了智能化的图书管理系统。该系统通过扫描图书条形码,依据嵌入式数据库技术和智能分析算法实现对图书的快速归档管理,辅助以自动借、还、荐书等功能,解决了馆内流动图书手工整理方式的落后现象,增强了现有图书管理系统的功能。该系统已在东北林业大学图书馆进行了测试,结果证实该系统具有一定的实用性。
  关键词图书管理;SEP4020;嵌入式linux
  中图分类号S126文献标识码A文章编号0517-6611(2014)14-04492-03
  Research and Development of a Library Assistant System
  LI Ming et al(Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040)
  AbstractTo improve the efficiency of library management,facilitate books reading,and overcome shortcomings of library management, a Library Assistant system was designed with the aid of modern electronic technology and embedded technology. This system can rapidly file books by scanning books bar code, with the database technology and intelligent analysis algorithm, aided by automatic borrowing, return and recommendation functions. This solves the problem of backward manual works, and enhances the functions of the current library management system. The system has been tested in library of Northeast Forestry University and the result shows that this system is practical to some extent.
  Key wordsBook management system; SEP4020; Embedded linux
  当代大学的教育创新、培养创新型人才和大学文化生成的过程中,学校图书馆充当着重要的角色。图书馆的藏书及其管理是日常图书馆的主要业务。图书流动性大、图书管理繁琐以及效率低下是图书馆的突出问题。东北林业大学图书管理除了在借书等方面使用了管理系统,馆内流动图书的管理一直由图书管理员手工进行。东北林业大学师生众多,图书管理工作量很大,如何有效快捷地管理图书,方便师生们阅读和正确归位摆放是提高图书利用效率的关键之一。
  图书管理是图书馆员的基本职责。目前很多图书馆仍然采用手工的方式摆放整理图书[1-4]。在借书、阅览和临时借阅后,由于各种原因,不能很好地把图书归放原位,图书错乱穿插现象严重,以及同学们的二次借阅,都给管理员带来了大量的重复且繁杂的工作。笔者设计的图书馆“小助手”系统可以有效地解决这类问题,该系统将实现错乱书籍检索,查找书籍及相关书籍,可以用其向图书馆荐购书籍,还可以自主借书。通过该设备,可解决借书难、找书难和管理难等问题。
  1图书馆“小助手”功能简介
  该系统能协助图书馆人员高效地管理书籍并对读者提供一系列的自助服务。对图书管理存在的不便、盲区分析的基础上,图书馆“小助手”实现的功能如下。
  1.1面向管理员的功能即分类检索找出错放书籍,优化书籍整理模式。由于读者缺少图书分类知识和不了解馆藏排架的方法,一些读者在查找和查阅图书时无目的地随意取书,一下子拿几本,比较之后或拿不定主意而随意乱放不需要的书籍,或阅览过图书之后随意乱放在手边书架中,使得这些书很难回到原架位,造成错架现象。此外,由于借阅册数有限,有些读者不能一次把自己喜欢的图书全部借走,但又怕这些图书借走,于是这些读者有目的地将其所需图书收藏在另类书架的隐藏处,以方便自己下次借阅,从而造成错架现象。这给管理员整理图书带来了很大的麻烦,同时也不利于其他读者查阅图书。该系统可通过依次扫描每个书架的每一排图书的条形码,根据相关的算法程序找出错放图书,同时通过数据库查找分析,准确显示出该书应在的位置,实现了高效整理图书的功能。
  1.2面向读者的功能分为3类:查找书籍功能、借书功能和荐购功能。
  1.2.1查找书籍功能。图书馆的图书检索器在搜索、查询图书时,对图书书名输入的精确度要求太高而且无法将相关书籍、同类书籍一一显示出来。图书馆“小助手”可实现通过扫描图书条形码或直接手动输入相关“关键字”从而显示该类所有图书相关信息的功能,从而使读者有更多择书范围,避免了读者由于检索不到图书而盲目寻找的狀况。
  1.2.2借书功能。它是图书馆“小助手”用的最多的功能之一。每逢节假日前夕,读者借书进入高峰期。这个时段,读者排队费时,管理员工作繁重。为使读者自助快捷地借书,同时减轻管理员的工作负担,该系统配备了读者自主借书功能。通过该系统无线wifi与图书馆借书服务器的连接来识别读者的读者卡,通过联网登录读者账号密码,同时扫描图书条形码即可完成图书借阅服务。此功能免于出口处条形码扫描,免除原借书环节的复杂性,提高了借书效率。   1.2.3荐购功能。东北林业大学图书馆读者荐购图书有两个途径。一是通过登录图书馆网站进行荐购;二是通过纸质荐购,由图书管理员手工汇总录入系统并核对。而此设备具有的荐购功能具有时效性高、易收集等优点。在使用图书卡登陆的前提下,读者可将荐购的书码即ISN码通过扫描枪扫描至系统,或者手工输入到该系统中,直接连接至图书馆系统,管理员只需要简单核对甚至不用核对既可直接购书入库。这既简化了读者的荐购方式又方便了管理员的信息收集,良好地实现了读者与图书馆的信息传递。
  图书馆“小助手”的功能如图1所示。
  2“小助手”系统硬件设计
  该系统采用南京博芯公司的ARM720T核[5-6]的芯片SEP4020 作为微处理器,配置了3.5寸LCD液晶屏和串口扫描枪。LCD用来进行人机界面显示,SEP4020提供了标准的LCD控制器接口,支持单色、4、16级灰度、TFT 真彩液晶屏幕,提供LCD刷新机制,能驱动分辨率为800×600的显示屏。该方案采用的LCD是LQ035NC211,分辨率为320×240,支持触摸。串口扫描枪用来扫描图书的条形码。RTL8189ES为无线wifi网卡,用来和服务器端的数据库进行连接查询图书信息等。系统构成如图2所示。
  图1图书馆“小助手”功能框图图2“小助手”硬件系统组成3“小助手”系统软件设计
  3.1定制linux操作系统首先定制linux系统,这需要进行linux的内核裁剪,根据移植好的sep4020框架的内核进行修改,在打开的终端进入linux目录,使用命令“make menuconfig”对内核进行配置。
  外设的驱动分布在Device Driver目录下,选择并配置相应的驱动,如Nandflash驱动、网卡驱动、触摸屏驱动、RTC驱动、Lcd驱动、SD卡驱动、USB Device驱动、文件系统驱动等。在终端中使用make命令编译内核,生成zImage内核文件。
  其次,制作根文件系统镜像后,根文件系统是linux启动的时候使用的第一个文件系统,没有它系统将无法正常启动。使用命令“#genext2fs -b /home/dzh/rootfs/ ramdisk”和“#gzip -9 -f ramdisk”生成的ramdisk.gz即为根文件系统,连同zImage一起下载到开发板中,复位并挂载运行linux。
  3.2驱动程序设计
  3.2.1LCD驱动。驱动源码位置为/linux/driver/vedio/sep4020fb.c、sepfb.c、sepfb.h。
  内核编译相关选项:Device Driver->Graphics support->SEP4020 LCD support-> SEP4020 320*240 LCD support。使用以下3步骤进行测试:①LCD作为启动终端,将内核启动信息输出在LCD上,增加linux启动命令参数代码“console=tty0”;②测试操作/dev/tty0设备在LCD上显示字符,指令为“echo helloworld > /dev/tty0”;③操作/dev/fb0设备在LCD上显示图片,将图片转换为和屏幕参数相对应的book.bin文件,通过指令“cp book.bin /dev/fb0”可将图片显示在屏幕上作为背景。测试成功后表明LCD正常工作并显示相关的操作。
  3.2.2串口驱动。Linux内核的串口驱动源码位置位于/linux/driver/serial/8250.c中,设置内核编译相关选项为Device Drivers->Character devices->serial drivers->8250/16550 and compatible serial support; Console on 8250/16550 and compatible serial port
  3.2.3SDIO 接口的wifi驱动。SDIO总线通信分HOST端和DEVICE端。通信由HOST端发送命令开始,DEVICE端负责解析命令,实现相互通信。其中,CLK信号为HOST给DEVICE的时钟信号,每个时钟周期传输一个命令。CMD信号为双向信号,用于传送命令和状态。DAT0-DAT3 信号用于传送数据。VDD为电源,VSS1、VSS2为电源地。SDIO支持热插拔,通过设置一个EINT8中断检测实现。SDIO总线上总是HOST端发起请求,然后DEVICE端回应请求。SDIO命令由6个字节组成,分别是Command、Response和DATA。
  (1)Command。用于开始传输的命令,是由HOST端发往DEVICE端的,其中命令是通过CMD信号线传送的。
  (2)Response。响应是DEVICE返给HOST的命令,作为Command的应答,通过CMD断传送。
  (3)Data双向数据。设置为4线模式,通过DAT0-DAT3信号线传输。
  SDIO的每次操作都是由HOST在CMD线上发起一个命令,DEVICE部分返回响应。对于读命令,HOST向DEVICE发送命令,DEVICE返回握手信号;HOST收到握手信号后,将数据放在4位的数据线上,同时跟随CRC校验码。整个读传送完毕后,HOST再次發送一个命令通知DEVICE操作完毕,DEVICE返回应答信号。对于写命令,HOST向DEVICE发送命令,DEVICE返回握手信号;当HOST收到握手信号后,HOST将数据放在4位的数据线上,同时跟随CRC校验码。当整个写传送完毕后,HOST发送一个命令通知DEVICE操作完毕,DEVICE返回响应。
  3.3应用程序设计驱动程序完成后,在linux系统中便会以“设备”的方式出现,应用程序中使用这些“设备”完成相应的应用。   3.3.1LCD应用程序设计。在该系统的启动阶段,LCD用来显示系统启动信息;在运行阶段,显示相关的书籍ISBN号、书架号、房间号和楼层,同时根据需要可以显示相关内部网络信息、图书卡借书卡号等。还可以使用图形图像的alpha功能显示背景图片,美化系统界面,提供便于操作的人机接口。LCD的工作流程如图3所示。
  图3LCD应用流程3.3.2串行口用于连接扫描枪,由于扫描枪有固定的波特率,在该系统中,只需要将使用的串口/dev/ttyS0设置成和扫描枪相同的波特率,然后从串口读数据就可以了。该系统中扫描枪的工作流程如图4所示。
  图4串口应用流程3.4SQLite配置和应用SQLite是嵌入式系统中常用的数据库引擎,它的特点是简单化,易于管理和使用,易于嵌入至其他的大型程序中,易于维护和易于配置。它小巧、运行速度块且稳定,适用于手机、PDA、机顶盒等设备系统,并能够应用于客户端程序上。该系统中应用部分核心用法如下:
  sprintf(temp, _T("%s"), _T("\\book.db"));
  SQLite3采用UTF-8的编码方式处理字符串信息,在使用sqlite3_open打开数据库之前需要使用CCodingConv类将数据库路径进行编码转换。方式如下:CCodingConv::GB2312_2_UTF8(File,256,temp,0);
  sqlite3_open(File, &db);
  sqlite3_get_table函数可以返回SQL语句执行之后的记录集,以及行列数。
  sqlite3_get_table(db, "SELECT booknum FROM list;", &Result, &booknumber, &zErrMsg);
  sqlite释放为记录集分配的内存,返回空记录集也不会发生错误,使用sqlite3_free_table(Result)实现。
  关闭数据库用sqlite3_close(db)实现。
  创建数据库的表函数为CREATE TABLE list (name varchar(40) UNIQUE, age integer);存入数据:
  sqlite3_exec(db, "insert into list values (‘room’,‘24’);", 0, 0, &zErrMsg);
  sqlite3_exec(db, "insert into list values (‘floor’,‘23’);", 0, 0, &zErrMsg);
  这种方法在C语言中可以方便地使用SQLite3,避开了回调函数的复杂性,并能够进行SQL语言的查询操作。在该系统中,当扫描枪返回异常图书的条形码后,根据数据库中已经录入图书信息的分类,可以迅速找出图书的分类号,借助于LCD显示该信息和提示目前书架所在的具体楼层号和房间号位置,给分类员减轻了繁琐的工作。
  4结论
  该研究中图书馆“小助手”使用中端级别的ARM720T核的SEP4020处理器构建的硬件系统,采用了linux操作系统作为后台,利用linux开源软件的特性实现了LCD、串口和无线wifi网络等系统下的驱动及应用,借助于SQlite嵌入式数据库管理系统实现对图书的优化管理。在东北林业大学图书馆现有的图书管理系统基础上增加了排序、找书、借书、荐购等功能,并成功进行了测试。若同时使用多个相同的终端系統布置在图书馆的各个书架或借书房间中,必会大大节约现有的人力资源,减少工作人员繁琐的工作,提高工作效率,使图书馆的办公自动化系统更加方便快捷。
  安徽农业科学2014年参考文献
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