CN101820361A - 一种实现对多协议通信组件管理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种实现对多协议通信组件管理的方法及装置，其中方法涉及通信设备的业务应用层和通信底层；包括：在业务应用层和通信底层之间增加一个协议适配层；当通信设备要对协议栈提供支持时，通过该协议适配层至少将协议栈的通信类型记载在一配置文件中，并将协议栈编译成动态链接库下载到通信设备，形成一个或多个通信组件，并使能通信组件。本发明能够在原有设备的基础上不增加系统成本的前提下使得系统稳定性、灵活性大幅提升，因此具有良好的应用前景和使用价值。

Description

一种实现对多协议通信组件管理的方法及装置

技术领域

本发明涉及点对多点通信且通信组件采取多种通信协议的通信设备，尤其涉及在这种通信设备中实现对多协议通信组件管理的方法及装置。

背景技术

在对多点通信且具有采取多通信协议的通信组件的设备系统构建时，经常会遇到下面的场景：对于一个处于核心位置的管理组件(譬如以波分监控通道管理系统为例)，它下面可能会挂接具有多种多样通信协议的子组件(单板)，则管理组件就不得不实现所有的协议，用以支持系统中可能出现的各种子组件。这样一来可能就会存在以下三个问题：

(1)对于未来出现的某种新单板，可能采用了目前管理组件所不支持的通信协议类型，这样新单板的增加就会带来整个管理组件版本的重构。

(2)为了支持某种新通信协议的单板，每次工程升级都需要对在运营系统的整个管理软件进行升级，增加了升级风险和系统的中断时间。

当系统内部需要新增一类通信协议时，往往需要对整个系统进行升级，其复杂度高且时间过长(包括下载时间和写flash时间)，由此带来所有业务长时间的中断。

(3)假如在系统中只使用了某一种或少量几种类型的通信协议单板，管理组件也必须要加载所有类型的通信协议栈，创建所对应的发送接收任务、发送接收队列、各种信号量等资源，造成通信口资源的浪费。

在某些应用场景下只有某一种或几种类型单板，其余通信组件如果卸载不掉而继续执行空转任务会占用大量的CPU资源。

综上所述，可以看出现有的监控设备中的管理组件由于未能对其下单板的协议栈实行动态管理，会导致系统组建和维护成本极高，非常不利于系统的升级，且会造成设备内CPU/RAM/FLASH等资源的严重浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现对多协议通信组件管理的方法及装置，能够对多协议通信组件实行有效的动态管理。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现对多协议通信组件管理的方法，涉及通信设备的业务应用层和通信底层，该方法包括：

在业务应用层和通信底层之间增加一个协议适配层；

当通信设备要对协议栈提供支持时，通过该协议适配层至少将协议栈的通信类型记载在一配置文件中，并将协议栈编译成动态链接库下载到通信设备，形成一个或多个通信组件，并使能通信组件。

进一步地，该方法还包括：

通信设备在上电初始化时，通过协议适配层为配置文件中存在的通信组件创建对应的通信任务及其收发队列，则通信设备正常运行。

进一步地，该方法还包括：

在通信设备正常运行过程中，协议适配层通过收发队列分别与业务应用层和通信底层的通信端口交互，实现消息分发和/或协议学习以及协议栈的动态加载或卸载。

进一步地，实现消息分发具体包括：

业务应用层通过收发队列的消息接收队列将所接收到的报文消息传输给协议适配层；

协议适配层根据报文消息发往的目的地址判断对应的通信组件在配置文件中的通信类型，将通信的基本要素信息置于为报文消息配备的报文头内，并将配有报文头的报文消息置于对应的通信任务的消息发送队列中；

通信底层将消息发送队列中的报文消息、源地址以及目的地址填写到对应的驱动收发函数相应的入口参数上，实现与对应的通信任务相应接口的耦合。

进一步地，实现协议学习具体包括：

协议适配层在从消息接收队列收到报文消息后，将新添加的报文头的格式信息记载在所述配置文件中，作为新的通信类型保存。

进一步地，实现协议栈的动态加载或卸载具体包括：

协议适配层在配置文件中添加或删除通信类型，待通信设备重新上电后加载或卸载相应的通信任务及其收发队列。

进一步地，在协议适配层将协议栈的通信类型记载在配置文件之前还包括：

协议适配层根据通信设备的配置情况创建配置文件，在该配置文件中除了记载通信设备当前支持的协议栈的通信类型外，还记载通信类型的报文结构信息；将通信设备当前支持的协议栈编译成动态链接库。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现对多协议通信组件管理的装置，包括业务应用层管理模块和底层的通信模块，其特征在于，在业务应用层管理模块和通信模块之间还包括一协议适配模块，其中：

业务应用层管理模块，用于将接收到的报文消息传输给协议适配模块；

协议适配模块，用于至少将协议栈的通信类型记载在一配置文件中，并将协议栈编译成动态链接库下载，形成一个或多个通信组件，并使能通信组件；至少，在所述装置正常运行时根据配置文件中记载的通信类型分发收到的报文消息；

通信模块，用于将协议适配模块分发的报文消息下发到相应的通信组件。

进一步地，协议适配模块进一步包括协议加载单元、消息分发单元和存储单元，其中：

协议加载单元，用于将支持的协议栈的通信类型记载到存储单元中保存的配置文件中，在所述装置上电初始化时为配置文件中存在的通信组件创建对应的通信任务及其收发队列，通过收发队列在所述装置正常运行中分别与业务应用层管理模块和通信模块交互；

存储单元，用于保存配置文件；

消息分发单元，用于根据从收发队列的消息接收队列接收的报文消息发往的目的地址判断对应的通信组件在配置文件中的通信类型，将通信的基本要素信息置于为报文消息配备的报文头内，并将配有报文头的报文消息置于对应的通信任务的消息发送队列中。

进一步地，协议适配模块进一步包括协议学习单元，其中：

协议学习单元，用于在从消息接收队列收到报文消息后，将新添加的报文头的格式信息记载在存储单元中的配置文件中，作为新的通信类型保存；

协议加载单元还在配置文件中添加或删除通信类型，待装置重新上电后加载或卸载相应的通信任务及其收发队列。

本发明与现有技术相比，由于管理组件对通信组件采用了即插即用、动态学习以及动态加载的方法，能够大幅减小系统升级的风险和业务的中断时间，对新型组件的支持更加迅速快捷；此外，如果系统中只配置了少量几种类型的子组件，这种根据通信类型动态加载的方式可以大大减少通信口的开销，这在资源显得尤为紧张的嵌入式系统中显得尤为重要。本发明的方法及装置，能够在原有设备的基础上不增加系统成本的前提下使得系统稳定性、灵活性大幅提升，故具有良好的应用前景和使用价值。

附图说明

图1为本发明的实现对多协议通信组件管理装置实施例的结构框图；

图2为图1中所示的协议适配模块实施例的结构框图；

图3为本发明的实现对多协议通信组件管理方法实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下例举的实施例仅仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。

对于一种理想化的多协议通信组件管理装置(譬如应用为一个通信监控设备)，其业务层面完全可以不知道底层具体所使用的各个协议的细节，只需要调用相应的发送和接收接口来执行报文的发送接收。屏蔽底层通信的细节可以降低系统的耦合性，从而提高系统的模块化程度。实际上，对于一种新协议类型的单板的应用，只需要通过简单地修改配置文件和下载新的协议栈模块就能实现。对此，如果通过“即插即用”技术实现，譬如将管理装置当成主机，把所有的业务单板当成一类即插即用的外设，从而方便地进行挂接、卸载。

本发明利用“即插即用”技术来实现通信协议的动态管理。在此，各种通信模块就像一个外设一样可以方便地挂接到系统，来实现对多种通信协议的支撑。

本发明提出了一种在业务应用层管理模块和底层的通信模块之间增加一层“协议适配模块”中间件的实现多协议通信组件管理装置实施例的结构，如图1所示，其中：

业务应用层管理模块，用于通过消息收发队列与协议适配模块交互，将所接收到的报文消息(即报文体)传输给协议适配模块；

对于业务应用层管理模块来说，底层具体的通信协议细节在此层面都是透明的，它无需知道每种通信类型的报文头格式是什么样的，只负责处理报文体部分。它需要通过收发队列与协议适配模块交互，不管消息是发给哪一类型的单板，都先统一将报文消息通过消息接收队列传输给协议适配模块进行报文头适配处理。

协议适配模块，作为通信协议即插即用的核心部分，用于通过收发队列分别与上层的业务应用层管理模块和下层的通信端口交互，实现消息分发、协议学习以及通信协议的动态加载；

通信任务及其收发队列的创建或删除是由协议适配模块来动态调整的。

通信模块，用于与收发任务相对应，将来自协议适配模块的消息队列里的消息内容、源地址以及目的地址与对应的收发任务相应的接口耦合。

通信模块将消息内容、源地址以及目的地址填写到对应的驱动收发函数相应的入口参数上，实现与对应的收发任务相应的接口耦合。

此处的目的地址是指系统内各个单板的通信地址，这些通信地址还都是虚拟地址，到各个不同的物理媒介上需要通过地址解析将其转换成实际的物理地址，即进行地址适配。

图1中所示的协议适配模块进一步包括协议加载单元、协议学习单元、消息分发单元以及存储单元，如图2所示，其中：

协议加载单元，用于将通信设备中所用到的单板通信类型(即通信协议类型)以配置文件或数据库的形式记载，并保存在存储单元中；在使用时，将对应的通信组件加载到RAM中运行；

协议加载单元在系统上电初始化的时读取该配置文件或数据库的内容，只对那些在配置文件或者数据库中存在的通信类型创建对应的通信任务以及收发队列。这样，当系统需要支持新通信类型的单板时，就可以通过修改配置文件或数据库(通过网管修改或者直接修改)的方式增添新协议，重新上电后就会加载相应的通信任务和收发队列资源，而系统中未配置的通信协议就处于静默状态不启用。

协议学习单元，用于在从消息接收队列收到报文消息后，将新添加的报文头的格式信息记载在存储单元存储的配置文件或数据库中；

对于不同类型的单板，存在通信协议格式上的差异。交互报文包括报文头和报文体两部分，不同类型的单板主要差距在报文头的格式上，而报文体就是通过上述业务应用层管理模块的消息队列传递过来的报文内容。协议学习单元将新添加的报文头的格式信息放在配置文件或数据库中，意味着学习到了新的通信协议，用于消息分发单元进行报文头适配处理。这样，消息分发单元在上电之后去读取报文头部的格式信息，便将报文头和报文体合并组成新的报文进行发送。

消息分发单元，用于将从业务应用层管理模块通过消息接收队列传输的消息分发给不同的通信任务。

这里，消息分发单元根据报文消息发往的目的地址判断对应的通信组件在配置文件中的通信类型，将通信的基本要素信息置于根据该通信类型为报文消息配备的报文头内，并将配有报文头的报文消息置于对应的通信任务的收发队列的消息发送队列中待通信模块发送。

对于一个通信系统的基本要素信息包括源地址、目的地址和报文长度几个部分。

存储单元，用于保存配置文件。

图3表示了本发明的实现对多协议通信组件管理方法实施例的流程，包括以下步骤：

110：根据通信设备的配置情况创建配置文件，在配置文件中至少记载设备当前支持的通信通信类型；

此外，在配置文件中还记载着设备当前协议的报文结构等其它信息。

120：将设备当前支持的通信协议栈编译成动态链接库；

130：当需要设备提供对新的协议栈的支持时，将为此修改的配置文件和重新编译的动态链接库下载到设备中，形成一个新的组件；

140：使协议栈新的组件生效；

很多操作系统都提供了动态链接库管理的接口，由此可以在不重新启动系统的前提下动态的加载相应的库文件。例如linux系统中的dlopen/dlsym/dlclose就实现了动态链接库的打开、使用及卸载功能，借此可以完成不中断业务的在线升级。

150：创建对应的队列和通信任务，系统进入正常运行状态。

当为新的组件创建完相应的队列和通信任务后，便就完成了对新协议的支撑，由此系统便可正常运行。

在此，步骤110是对步骤140的一种补充，防止系统重启后又恢复到初始状态(即未增添新组件的状态)，每次增加/卸载一新的组件，必须修改配置文件。

步骤120是实现通信模块和操作系统以及应用程序的剥离，这样每次通信模块升级的时候不用更新整个Bin文件(兆容量级别)，而只需更新通信模块协议栈的动态链接库(千字节级别)部分；同时也可使应用程序(处于业务应用层管理模块中)部分版本得到很好的控制。

步骤140是本发明重要的一步，升级完配置文件和动态链接库之后，可以直接从命令行加载或卸载所需要动态链接库组件。

本发明上述的方法在具体实施方面简单易行，主要体现在三个环节上：

在业务应用层管理模块和底层通信模块之间增加一个适配层，即通过协议适配模块降低业务和通信模块之间的耦合度；

将通信模块的协议栈从设备系统中剥离出来编译成动态链接库，以方便升级；

在协议适配模块和通信模块中预留升级接口，就可以通过简单的符号表替换来达到支持新通信模块的目的。

本说明书所附实施例是体现本发明构思的一些典型例子，并不排除使用体现本发明设计方案的其他实施例。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现对多协议通信组件管理的方法，涉及通信设备的业务应用层和通信底层，该方法包括：

在所述业务应用层和所述通信底层之间增加一个协议适配层；

当所述通信设备要对协议栈提供支持时，通过所述协议适配层至少将所述协议栈的通信类型记载在一配置文件中，并将所述协议栈编译成动态链接库下载到所述通信设备，形成一个或多个通信组件，并使能所述通信组件。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述通信设备在上电初始化时，通过所述协议适配层为所述配置文件中存在的通信组件创建对应的通信任务及其收发队列，则所述通信设备正常运行。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述通信设备正常运行过程中，所述协议适配层通过所述收发队列分别与所述业务应用层和所述通信底层的通信端口交互，实现消息分发和/或协议学习以及协议栈的动态加载或卸载。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，实现消息分发具体包括：

所述业务应用层通过所述收发队列的消息接收队列将所接收到的报文消息传输给所述协议适配层；

所述协议适配层根据所述报文消息发往的目的地址判断对应的通信组件在所述配置文件中的通信类型，将通信的基本要素信息置于为所述报文消息配备的报文头内，并将配有报文头的报文消息置于对应的通信任务的消息发送队列中；

所述通信底层将所述消息发送队列中的报文消息、源地址以及目的地址填写到对应的驱动收发函数相应的入口参数上，实现与对应的通信任务相应接口的耦合。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，实现协议学习具体包括：

所述协议适配层在从所述消息接收队列收到所述报文消息后，将新添加的报文头的格式信息记载在所述配置文件中，作为新的通信类型保存。

6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，实现协议栈的动态加载或卸载具体包括：

所述协议适配层在所述配置文件中添加或删除所述通信类型，待所述通信设备重新上电后加载或卸载相应的通信任务及其收发队列。

7.按照权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，在所述协议适配层将所述协议栈的通信类型记载在配置文件之前还包括：

所述协议适配层根据所述通信设备的配置情况创建所述配置文件，在所述配置文件中除了记载所述通信设备当前支持的协议栈的通信类型外，还记载所述通信类型的报文结构信息；将所述通信设备当前支持的协议栈编译成动态链接库。

8.一种实现对多协议通信组件管理的装置，包括业务应用层管理模块和底层的通信模块，其特征在于，在所述业务应用层管理模块和所述通信模块之间还包括一协议适配模块，其中：

所述业务应用层管理模块，用于将接收到的报文消息传输给所述协议适配模块；

所述协议适配模块，用于至少将协议栈的通信类型记载在一配置文件中，并将所述协议栈编译成动态链接库下载，形成一个或多个通信组件，并使能所述通信组件；至少，在所述装置正常运行时根据所述配置文件中记载的通信类型分发收到的所述报文消息；

所述通信模块，用于将所述协议适配模块分发的报文消息下发到相应的通信组件。

9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述协议适配模块进一步包括协议加载单元、消息分发单元和存储单元，其中：

所述协议加载单元，用于将支持的协议栈的通信类型记载到所述存储单元中保存的所述配置文件中，在所述装置上电初始化时为所述配置文件中存在的通信组件创建对应的通信任务及其收发队列，通过所述收发队列在所述装置正常运行中分别与所述业务应用层管理模块和所述通信模块交互；

所述存储单元，用于保存所述配置文件；

所述消息分发单元，用于根据从所述收发队列的消息接收队列接收的所述报文消息发往的目的地址判断对应的通信组件在所述配置文件中的通信类型，将通信的基本要素信息置于为所述报文消息配备的报文头内，并将配有报文头的报文消息置于对应的通信任务的消息发送队列中。

10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述协议适配模块进一步包括协议学习单元，其中：

所述协议学习单元，用于在从所述消息接收队列收到所述报文消息后，将新添加的报文头的格式信息记载在所述存储单元中的配置文件中，作为新的通信类型保存；

所述协议加载单元还在所述配置文件中添加或删除所述通信类型，待所述装置重新上电后加载或卸载相应的通信任务及其收发队列。

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