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　　3.1 操作系统搭建
　　树莓派使用主板上的bootload来引导烧录在MicroSD卡上的操作系统镜像来启动系统。在本设计中使用的是Raspbian系统，Raspbian是基于Debian GNU/Linux的免费操作系统，它面向Raspberry Pi硬件（armhf处理器架构）做了优化，内置了多个常用的软件包和预编译软件，非常适合于常用的web服务器、物联网设备控制等系统设计和开发。 
　　Raspbian系统安装：首先从Raspbian官方或者国内镜像下载Raspbian系统包，然后在windows系统下使用Win32DiskImag-er将.img文件写人MicroSD卡；再将卡插入树莓派MicroSD插槽，上电后Raspbian会自动启动。在完成系统安装之后，通过SSH登陆树莓派设置好静态lP地址并安装VNC Server，方便后期使用vnc客户端远程登陆至树莓派x desktop上进行操作。
　　本设计使用Linux+Nginx+SQLite+Python+Django架设服务器来取代常用的LAMP（Linux+Apache+Mysql+PHP）的方式来架设Web服务，因为该方式较LAMP来说资源消耗低，开发起来也比较便捷。树莓派上安装Nginx/Django/SQLite/Python的方法网上较多，此处不赘述了。
　　3.2 数据库设计
　　本设计使用SQLite作为数据库系统，SQLite是一款轻量化的数据库系统，其设计目标就是使用在嵌入式系统中，资源占用小但功能强大，它独立、开源并支持多种开发语言，是轻量级嵌入式开发较为合适的数据库系统。
　　SQLite数据库为单文件数据库，本设计数据库名为playlist.db，其中包含两个主要的表：tasklist（播放任务）、complist（已播放）表。其中，tasklist表主要有以下字段：
　　playtime TEXT//计划播报时间
　　freq
　　INTEGER//播报频率
　　num
　　INTEGER//播报次数
　　title TEXT//播报内容标题
　　text TEXT//播报内容
　　其中playtime为播报时间，格式为YYYYMMDDHHMM，如201601011330；freq播报频率指间隔多少分钟播出一次（根据实际播出要求，该频率一般为5-120分钟）；nun指一共播出多少次；title限定20汉字以内；text限定200汉字以内。
　　eomplist表用于保存已播放内容，仅需playtime、title和text字段。
　　根据日常使用经验，系统主要是针对tasklist表中的内容进行增、删、改操作，即向播放列表中加入播放条目、播放完成后删除播放条目、对未播放内容进行修改，数据纪录条数较少，检索方便。complist表主要是增加数据纪录操作，由于该表是每次播放完成后将已播放内容加入，数据纪录天然按照播放时间（playtime）字段增序排列，不需要进行额外排序工作。
　　3.3 WEB服务器设计
　　WEB服务框架采用Django。Django是一个开放源代码的Web应用框架，由Python写成，采用了MVC（Model View Control-ler，模型、视图、控制器）的软件设计模式。选用Django的原因是使用框架封装了控制层，数据调用等操作只需调用相应的方法即可完成，另外有大量的第三方插件可以使用，大大的提高开发的效率。
　　WEB服务器采用Nginx。Nginx是一款轻量级的Web服务器，占用内存仅几兆，非常适合于树莓派上构建WEB服务。Django通过Nginx+uWSGI来部署，Nginx作为服务器最前端，它将接收WEB的所有请求，统一管理请求。Nginx把所有静态请求自己来处理，非静态请求通过uWSGI传递给Django，由Django来进行处理，从而完成一次WEB请求。
　　WEB页面设计比较简单，直接借用一个基础的论坛发布页面，简单修改后调用数据库内容显示在页面上，可以对每个条目进行增、删、改操作。
　　3.4 播报软件设计
　　播报软件使用Python软件开发，Python是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言，该语言简洁、易用和可扩展，比较方便使用于WEB开发应用中。
　　播报软件主要由数据库访问和文本TYS输出组成：
　　3.4.1 数据库访问
　　系统运行中正常的数据库访问涉及tasklist表的增加、删除和更新及complist表的增加操作。系统上电运行之后，每分钟查询一次tasklist表，比对是否存在playtime与当前时间相符的记录，如果相符则将该条记录中text字段内容（播发内容）输出，播发完成之后，将该条记录复制进complist表，表明该条播发任务已经完成。然后查看nun字段是否大于1（需要多次播发），如果不大于则表明需要多次播发的任务已经完成，删除该条记录；如果没有完成则将nun字段内容减一，将playtime字段时间加上freq内容（构成下一次播发时间）；最后重新更新该条记录，形成一条新的播发任务记录。
　　3.4.2 文本TTS输出
　　通过将text字段内容（文本）向串口输出至SYN6658芯片实现文字到语音的转换后从VHF船台机播出主要由以下两个过程完成：
　　3.4.2.1 FFF按钮的按下
　　根据树莓派GPIO定义，使用GPIO 0（第11脚）作为控制脚，与继电器模块IN脚相接。
　　GPIO.setmode（GPIO.BOARD）//使用GPIO.BOARD模式
　　GPIO.setup（11，GPIO.OUT）//将11脚（GPIO 0）设为输出模式
　　吸合继电器时使用：GPIO.output（（11，GPIO.LOW），此时VHF船台机FFF与GND导通，相当于PTT按钮按下，VHF船台机处于发送模式。
　　释放继电器时使用：GPIO.output（11，GPIO.HIGH），此时VHF船台机PTT与GND断开，相当于PTY按钮释放，VHF船台机处于接收模式。
　　3.4.2.2 串口文本输出
　　树莓派原生有一个串口，为GPIO 14（TXD）和GPIO 15（RXD），但该串口默认为调试口，需要在树莓派配置界面中将串口调试功能关闭。将GPIO 14与SYN6658模块RXD连接，GPIO 15与SYN6658模块TXD连接，波特率默认为9600bps。
　　树莓派与SYN6658之间通信使用数据帧的方式，数据帧格式如下表：
　　树莓派向串口输出控制播发的过程为：
　　ser=serial.Serial（"/dev/uyAMA0"，9600）
　　ser.write（'＼xFD'）//输出固定帧头0xFD
　　ser.write（'＼x00＼x66'）//数据区长度为102字节（发送50个汉字）
　　ser.write（'＼x01＼x00'）//以GB2312编码格式合成播放
　　ser.write（data）//输出待发送文本
　　通过输出不同的命令字可以控制芯片播发、停止、暂停、恢复等合成文本操作。
　　输出0xFD 0x00 0x01 0x21命令可以查询芯片工作状态，芯片收到查询指令后，返回0x4E表明仍在合成过程中，返回0x4F表明处于空闲状态。
　　合成工作完成后表明所有待发送的文本已经全部提交合成完毕，如果系统工作正常，那么该条航行信息应该通过VHF船台机向附近水域播发完成，此时将FTT按钮释放，整个播发过程结束，系统进入下一次播发的准备状态中。