張日旺，鄺美琪，李幸梓，崔港仔

（廣州新華學(xué)院信息科學(xué)學(xué)院，東莞 523133）

0 引言

Android是一個(gè)專門為移動(dòng)終端設(shè)備設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)平臺(tái)，憑借自身良好的穩(wěn)定性、可移植性和開放性，迅速占據(jù)了大部分的移動(dòng)電子設(shè)備市場(chǎng)［1］。合作企業(yè)方給出的LTWin軟件是為指定儀器（本文中的應(yīng)用主要適配電池包氣密測(cè)試設(shè)備S30）提供豐富功能的工具，在移植前LTWin軟件已可運(yùn)行在Windows XP、Windows 7、Windows 10操作系統(tǒng)的電腦上，而將該LTWin軟件從Windows端移植到Android端，不但讓測(cè)試者在不攜帶較重的電腦的情況下可以使用該軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，且可實(shí)時(shí)觀察到產(chǎn)品在儀器中的情況和檢測(cè)返回的數(shù)據(jù)變化情況。

將LTWin軟件移植至Android端，系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，服務(wù)端與客戶端基于Android開發(fā)，通信主要在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行，使用socket進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。根據(jù)已有的PC端的LTWin軟件功能進(jìn)行需求分析，逐步地將功能移植至Android端。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 需求分析

對(duì)已給出的PC端LTWin軟件測(cè)試功能后，得知移植到Android端的應(yīng)用軟件具有以下功能需求：

（1）實(shí)現(xiàn)客戶端到服務(wù)端的連接，從客戶端發(fā)送包含指令的數(shù)據(jù)包到服務(wù)端，服務(wù)端可以正常接收。同時(shí)客戶端也能接收到服務(wù)端返回來的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)置儀器參數(shù)的功能，以及能控制儀器進(jìn)行測(cè)試并查看測(cè)試結(jié)果的功能；

（2）軟件在接收到結(jié)果數(shù)據(jù)時(shí)，能在本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到一定量時(shí)刪除舊數(shù)據(jù)，確保不會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間。此外，能查看、查詢本地?cái)?shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)根據(jù)條件搜索數(shù)據(jù)的查詢需求；

（3）能選定某些數(shù)據(jù)，而后生成折線圖，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化需求。

對(duì)于非功能需求而言，界面設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)潔友好。

1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)1.1中對(duì)軟件功能的需求分析，可以得到該應(yīng)用系統(tǒng)需要完成的功能子模塊主要有三個(gè)：通信模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和數(shù)據(jù)可視化模塊。系統(tǒng)功能模塊圖如圖1所示。

本系統(tǒng)的整體架構(gòu)是以服務(wù)器作為橋梁，硬件設(shè)備由支持TCP/IP通信協(xié)議的通信模塊組成；S30儀器通過Socket與服務(wù)器連接。Android端與氣密性檢測(cè)設(shè)備同時(shí)連接服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信和數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

S30儀器的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分，分別是手機(jī)終端、公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器和S30儀器。用戶使用智能手機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接到公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，然后公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器連接到S30儀器，用戶發(fā)送帶有指令的數(shù)據(jù)包給公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，然后公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器將數(shù)據(jù)包發(fā)送給S30儀器，S30儀器執(zhí)行相關(guān)的操作，將執(zhí)行結(jié)果返回到公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器再將結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)返回到手機(jī)終端，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)S30儀器的控制與管理［2］。本文主要實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端的設(shè)計(jì)。

2 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 客戶端UI設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

由于已有PC端的軟件，因此本項(xiàng)目的UI界面設(shè)計(jì)主要仿照PC端的軟件操作界面進(jìn)行類似功能的分類設(shè)計(jì)，即將類似的功能放在一個(gè)頁面中進(jìn)行管理，這樣測(cè)試者可以依據(jù)需要的功能來尋找相應(yīng)的頁面即可找到相應(yīng)的功能，方便用戶進(jìn)行操作，提高工作效率。這就涉及到頁面間的跳轉(zhuǎn)以及各頁面的控件布局設(shè)計(jì)。

2.1.1 頁面跳轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本app主要有四大主頁面，分別是設(shè)置查詢、單機(jī)測(cè)試、聯(lián)機(jī)測(cè)試以及數(shù)據(jù)查詢。要實(shí)現(xiàn)在這四個(gè)頁面中進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，本項(xiàng)目采用了Android Jetpack程序庫中的Navigation組件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在完成Navigation的基本配置之后，由于在Navigation里頁面跳轉(zhuǎn)是交給NavController處理的，因此需要獲取NavController，獲取到之后通過navigate方法傳入Action的id，實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。四大頁面依次如圖3的（a）、（b）、（c）、（d）所示。

2.1.2用戶主控界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

用戶的主控界面含有大量的操作，其中在設(shè)置查詢中包含了八分頁，分別是首頁、時(shí)間/單位、壓力參數(shù)、測(cè)試參數(shù)、通訊設(shè)置、綜合設(shè)置、儀器信息和S20C配置，另外三個(gè)頁面無分頁。本研究使用ViewPager來設(shè)置查詢頁面的分頁，利用Android Jetpack程序庫中的Animation組件實(shí)現(xiàn)分頁間切換的頁面滑動(dòng)動(dòng)畫效果，頁面中的布局文件均采用LinerLayout作為整體布局，采用RelativeLayout作為內(nèi)部各組件的布局，利用ScrollView實(shí)現(xiàn)頁面的上下滾動(dòng)，利用EditText實(shí)現(xiàn)測(cè)試參數(shù)的輸入，利用Text顯示測(cè)試的結(jié)果，采用Button來觸發(fā)各功能的具體操作。部分分頁界面如圖4的（a）、（b）、（c）、（d）所示。

2.2 通信模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.2.1 控制功能設(shè)計(jì)

當(dāng)用戶打開功能界面時(shí)，設(shè)置好參數(shù)，點(diǎn)擊相應(yīng)的功能進(jìn)行測(cè)試，然后系統(tǒng)會(huì)查詢是否連接到了公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，若已連接，則將帶有指令和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)端接收到數(shù)據(jù)包，解析之后發(fā)送給S30儀器進(jìn)行檢測(cè)；如果系統(tǒng)檢測(cè)未連接公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，則會(huì)提示用戶需要連接公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，要求用戶輸入網(wǎng)關(guān)的IP地址和要控制的儀器的端口號(hào)，然后進(jìn)行連接，連接成功，再進(jìn)行已連接公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器時(shí)的相應(yīng)操作。

2.2.2 手機(jī)終端與公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器建立連接

實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端和公司網(wǎng)關(guān)服務(wù)器之間連接涉及到了Socket通信［3］。Socket又被稱為“套接字”，是一種抽象層，被用來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)設(shè)備之間的收發(fā)數(shù)據(jù)，每一個(gè)Socket由一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號(hào)唯一確定，通常被用來實(shí)現(xiàn)服務(wù)端和客戶端的連接［3］。

服務(wù)端實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）服務(wù)端創(chuàng)建服務(wù)端的Socket服務(wù)，即ServerSocket，開始監(jiān)聽來自客戶端的連接請(qǐng)求；

（2）當(dāng)接收到連接請(qǐng)求時(shí)，調(diào)用accept方法進(jìn)行連接，客戶端Socket連接到服務(wù)端的ServerSocket；

（3）創(chuàng)建OutputStream和InputStream的對(duì)象實(shí)例，利用write方法和read方法與客戶端進(jìn)行通信［4］；

（4）當(dāng)結(jié)束通信時(shí)，調(diào)用Socket的close方法關(guān)閉連接。

客戶端實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）建立客戶端的Socket服務(wù)；

（2）客戶端調(diào)用connect方法與服務(wù)端進(jìn)行Socket連接；

（3）創(chuàng)建OutputStream和InputStream的對(duì)象實(shí)例，利用write方法和read方法與服務(wù)端端進(jìn)行通信；

（4）當(dāng)結(jié)束通信時(shí)，調(diào)用Socket中的close方法關(guān)閉連接。

客戶端（或服務(wù)端）獲取Socket中的輸出流，將數(shù)據(jù)寫入到輸出流，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)端（或客戶端）。獲取Socket中的輸入流，讀取里面的數(shù)據(jù)，即完成一次通信。

服務(wù)端和客戶端的連接通信過程如圖5所示。

客戶端與服務(wù)器連接效果展示如圖6、圖7和圖8所示。

2.3 數(shù)據(jù)庫模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對(duì)測(cè)試過程中存在數(shù)據(jù)查詢麻煩、接收的數(shù)據(jù)難以存儲(chǔ)等問題，該本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模塊以Android為基礎(chǔ)，利用SQLite數(shù)據(jù)庫技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果信息的快速獲取和顯示，提高查詢效率，并實(shí)現(xiàn)當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到一定量時(shí)刪除舊數(shù)據(jù)，來確保不會(huì)占用大量存儲(chǔ)空間。

該模塊采用數(shù)據(jù)層、邏輯層和應(yīng)用層三層體系結(jié)構(gòu)，其中數(shù)據(jù)層是此部分的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)測(cè)試結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)檢索；邏輯層負(fù)責(zé)鏈接數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層；應(yīng)用層是應(yīng)用界面，將邏輯層獲取的請(qǐng)求信息展示給用戶。

在此我們需要使用到基本的操作——增刪改查，因此需要重寫這些操作，將其封裝到繼承了SQLiteOpenHelper的dbHelper類里。

操作步驟如下：

（1）創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫：先創(chuàng)建一個(gè)DatabaseHelper對(duì)象，使用這個(gè)對(duì)象調(diào)用getWritableDatabase方法創(chuàng)建一個(gè)可讀寫的數(shù)據(jù)庫；

（2）創(chuàng)建表格：自定義一個(gè)數(shù)據(jù)庫子類db-Helper繼承SQLiteOpenHelper,重寫里面的onCreate和onUprade方法，在onCreate方法中寫好sql語句，并且采用execSQL（sql）方法運(yùn)行sql語句，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建表格的操作；

（3）插入數(shù)據(jù)庫：創(chuàng)建ContentValues對(duì)象，取名叫values，使用put方法向該對(duì)象中插入鍵值對(duì)，最后調(diào)用sqliteDatabase的insert方法插入數(shù)據(jù)庫；

（4）修改數(shù)據(jù)庫：創(chuàng)建ContentValues對(duì)象，取名叫values，使用put方法向該對(duì)象中插入鍵值對(duì)，最后調(diào)用sqliteDatabase的update方法插入數(shù)據(jù)庫；

（5）刪除數(shù)據(jù)：調(diào)用sqliteDatabase的delete方法刪除數(shù)據(jù)；

（6）查詢數(shù)據(jù)：調(diào)用sqliteDatabase的query方法遍歷查詢數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)了基本操作之后，還要根據(jù)本系統(tǒng)的需求再定義一些操作。

當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到2000條時(shí)，我們需要?jiǎng)h除舊數(shù)據(jù)，然后才能繼續(xù)添加新數(shù)據(jù)，SQL語句如下所示：

//刪除testinfo表里的數(shù)據(jù)

DELETE FROM testinfo

//當(dāng)數(shù)據(jù)條數(shù)大于2000行時(shí)

WHERE id＞=2000 IN

//選擇其中的前100條進(jìn)行刪除

（SELECT id FROM testinfo ORDER BY id LIMIT 100）;

處理流程如圖9所示。

表1為檢測(cè)結(jié)果表，Id字段為主鍵，用其存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)信息。

表1 檢測(cè)結(jié)果表

2.4 數(shù)據(jù)可視化模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該模塊將根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，數(shù)據(jù)可視化是將數(shù)據(jù)用圖形化的方式來表示，可以幫助企業(yè)迅速明白某些數(shù)據(jù)的重要性，理解數(shù)據(jù)的背后含義。數(shù)據(jù)可視化通常是理解和交流分析的第一步，因?yàn)楫?dāng)數(shù)據(jù)以圖形方式而非數(shù)字方式呈現(xiàn)時(shí)，更利于人們理解數(shù)據(jù)，而且還可以實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)比較。

本研究中使用折線圖來進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化。折線圖可以顯示隨時(shí)間（根據(jù)常用比例設(shè)置）而變化的連續(xù)數(shù)據(jù)，因此非常適用于顯示在相等時(shí)間間隔下的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)。在折線圖中，類別數(shù)據(jù)沿水平軸均勻分布，所有值數(shù)據(jù)沿垂直軸均勻分布，可以使用戶更直觀地看到隨時(shí)間推移的檢測(cè)情況，能直接知道在多長時(shí)間、什么條件下氣密性達(dá)到了一個(gè)閾值，以便進(jìn)行改進(jìn)。

接收到輸入的數(shù)據(jù)之后，首先調(diào)用JFreeChart類的createLineChar（t）和setBackgroud-Pain（t）以及getTitle（）方法，來設(shè)置折線圖的名稱、字體和顏色；其次則是CategoryPlot類的setDomainGridlinesVisible（）、setRangeGridlines-Visible（）、setDomainGridlinePaint（）、setRange GridlinePain（t）方法實(shí)現(xiàn)x軸、y軸是否可見，以及網(wǎng)格橫豎線的顏色，setNoDataMessage（）方法則表示當(dāng)沒有數(shù)據(jù)顯示時(shí)的文字說明。

隨后即是NumberAxis類的setStandardTick-Units（）、setUpperMargin（）、setAutoRangeIncludesZero（）、setLabelAngle（）方法來設(shè)置數(shù)據(jù)軸顯示的格式，數(shù)據(jù)范圍，是否包含0。然后到CategoryAxis類的setTickLabelFont（）、setLabel-Font（）、setCategoryLabelPositions（）、setLower-Margin（）、setUpperMargin（）方法設(shè)置x軸坐標(biāo)和標(biāo)題的文字，左右邊距和橫軸傾斜角度；最后由LineAndShapeRenderer類的setBaseShapes-Visible（）、setBaseLinesVisible（）來決定最終折線圖是否顯示折點(diǎn)和折線。

主要的類及類與類之間的關(guān)系如圖10所示，選擇數(shù)據(jù)庫中的泄露率作為縱軸、壓強(qiáng)作為橫軸進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化的效果如圖11所示。

3 結(jié)語

本文將主要運(yùn)行于Windows版本的操作系統(tǒng)下的LTWin軟件功能移植至Android端。界面簡(jiǎn)潔友好，布局符合邏輯，操作簡(jiǎn)便，可以滿足針對(duì)測(cè)試電池包氣密性的工作人員的基本需求，使測(cè)試過程更加輕便，提高測(cè)試效率。但目前軟件可適配的氣密性檢測(cè)設(shè)備只有儀器S30，即可檢測(cè)氣密性的產(chǎn)品種類不多，故未來將會(huì)進(jìn)一步適配其它儀器，以完善移植后的軟件。