嵌入式GIS系统软件的低功耗设计(2)

从图2可以看出，当处理器访问数据时，离CPU越近的地方，数据存取速度越快，功耗越低。基于这种特性，应该启用高速缓存，并将嵌入式GIS系统频繁访问的代码和数据在系统启动后读入内存并常驻，具体安排如下：

①嵌入式处理器支持MMU（Memory ManagementUnit）功能，设置启动代码时将相应的寄存器开关C打开，使系统高速缓存Cache处于有效状态；

②系统初始化后，将系统运行频繁访问的关键数据一次性地从外存读人内存并驻留内存，如中断服务程序、地图符号库资源、点阵字体资源等，以后相关的操作直接从内存取用；

③当读写Flash存储介质时，需要照顾到Flash写操作时间长和功耗高的特点，尽量降低直接写Flash的次数。如果需要保存运行轨迹，可事先在内存中开辟1片缓存区，周期性地（如每隔30 s）写FIash，而不是每次新增位置数据都执行1次写F1ash操作。

1.3 坐标数据处理

空间坐标数据是GIS数据的基本组成部分，数据量大且计算负荷重。有效减少坐标记录个数是提高系统运行效率的有效措施，因此嵌入式GIS系统中需要对采集到的曲线和面边界坐标集合进行压缩处理，即在一定精度范围内通过坐标压缩算法减少坐标存储个数。目前，道格拉斯一普克算法和“滤点压缩”法是减小曲线坐标数据的有效方法，应用范围较广。坐标数据压缩可以在生成嵌入式GIS系统数据时在台式PC机上调用实现。

计算机系统中浮点数采用阶数加尾数的表示方法，计算过程需要对阶和规格化处理，浮点型计算时间远大于整型；同时一般嵌入式处理器不带有浮点协处理器，浮点计算能力差，耗时长，因此嵌入式GIS系统应尽量避免浮点计算。然而直接采集的空间坐标数据是经纬度格式浮点数据类型，不适宜直接用于嵌入式平台。空间坐标可以采用定点代替浮点来运算。基本方式是基于图幅顶点经纬度坐标，将图幅内地理坐标从浮点坐标（fx，fy）转换成整型坐标（ix，iy）处理。

嵌入式GIS空间坐标数据通过坐标压缩和采用定点运算规则，提高系统运行效率，降低运行功耗。

1.4 快速地图符号绘制算法

地图符号是地图的语言，是表达地图内容的基本手段，根据几何特征可以分为点状符号、线状符号和面状符号，如图3所示。根据直观分析和实验数据统计，绘制地图符号是地图显示过程中最耗时的一项工作，运行功耗较高。目前，多数嵌入式GIS系统直接使用WinCE和Vx—works等嵌入式操作系统提供的绘图程序，其优点是通用性好和编程方便，但系统调用层次多，资源耗费量大。下面针对嵌入式系统硬件资源有限的特点和地图符号特性，提出使用资源模板法快速绘制地图符号的方法。

资源模板算法基于对地图符号图元的深人分析，建立在“几乎所有地图要素的图形表现都是以一定的周期持续不断的复制自我”这样一个事实的基础上，将被重复复制的一段作为样本存储在资源库列表中。当需要绘制该图元时，将样本从资源库中取出，按照该样本的特征进行复制，最终达到快速绘制图元的目的。资源模板法支持直接访问绘图底层驱动单元，实现了地图符号绘制与图形底层实现相融合。算法实现时将复杂三角运算变为查表定点运算，并通过图像映射和递归处理大大提高了地图符号的绘制速度。通过资源模板法也可以快速实现多边形图案填充算法。(责任编辑：admin)