CN102508722B - 一种嵌入式环境下的进程间通信方法 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式环境下的进程间通信方法，用于基于FLASH人机界面、支持多语言开发集成的嵌入式系统，其步骤为：(1)启动发布/订阅服务；(2)发布者通过客户端接口创建服务文件；(3)发布者通过客户端接口添加文件内容；(4)所发布的服务文件存储到服务器端的内存中，或持久化到文件系统中；(5)订阅者通过客户端接口订阅服务文件，并获取文件内容；(6)发布者通过客户端更新服务文件内容；(7)服务器端在文件内容变更后通知所有订阅者，并发送文件的变更内容；(8)订阅者得到文件内容的变更，根据变更内容做后续处理。

Description

一种嵌入式环境下的进程间通信方法

技术领域

本发明属于信息技术领域，尤其涉及一种嵌入式环境下的进程间通信方法。

背景技术

随着信息终端产品更新越来越快，以及人们对个性化人机界面的要求越来越高，信息产品终端的开发商遇到了前所未有的挑战。信息终端开发商一方面想在不同技术方案的产品中使用一致风格的人机界面，另一方面想迅速迎合用户对产品人机界面的更新需求。然而传统的人机界面开发技术周期长、任务重，很难满足开发成本和开发周期的需求。因此，使用Flash技术实现人机界面被提上日程，Flash矢量动画所实现的人机界面开发周期短、直观且在不同设备上表现一致。但是，嵌入式环境下Flash的人机界面与各种技术所开发的底层中间件和操作系统间通信协作成为问题：采用FSCommand或Socket通信过于简单，其他通信中间件如ICE、ACE等过于复杂。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种适合于嵌入式环境下应用程序(包括多种技术的实现，如Jgvg应用程序、C应用程序、C++应用程序、Flash矢量动画等)间的消息通信机制，通过持久性发布/订阅(PersistentPublish/Subscribe，简称PPS)服务实现。因此，本发明提出一种嵌入式环境下的进程间通信方法，解决上述所遇到的问题。本发明所提出的方法可具体实施为通信中间件软件。

本发明的技术方案为：

一种嵌入式环境下的进程间通信方法，用于基于FLASH人机界面、支持多语言开发集成的嵌入式系统，其步骤为：

1)启动发布/订阅服务；

2)发布者通过客户端接口创建服务文件；

3)发布者通过客户端接口添加文件内容；

4)所发布的服务文件存储到服务器端的内存中，或持久化到文件系统中；

5)订阅者通过客户端接口订阅服务文件，并获取文件内容；

6)发布者通过客户端更新服务文件内容；

7)服务器端在文件内容变更后通知所有订阅者，并发送文件的变更内容；

8)订阅者得到文件内容的变更，根据变更内容做后续处理。

进一步的，发布/订阅服务基于消息存储转发机制，包含一个服务器端和若干个客户端。其底层通信支持多种具体形式，如Socket、文件系统等，客户端以各种语言实现，嵌入到具体应用中或由具体应用动态调用。

进一步的，发布者通过客户端接口创建服务文件，可以传入文件名称和文件标识。如果文件名称与其他客户端指定的文件名称相同，则发布者与另一个客户端建立服务关系。文件标识可以指明该发布者是发布一个文件、订阅一个文件，或同时发布和订阅一个文件。

进一步的，发布者通过客户端接口添加文件内容，可以向服务文件中添加若干个对象，或向指定对象中添加若干个属性。

进一步的，服务器端收到发布者要求创建服务文件的消息后，在当前服务文件集中查找有没有同名的文件，如果有则建立相关连接，否则创建新的服务文件。服务器端也可以将服务文件持久化到文件系统中。

进一步的，订阅者通过客户端订阅服务文件，会在第一次订阅成功后得到该服务文件的所有内容。

进一步的，发布者通过客户端更新服务文件内容，包括向服务文件中添加、删除对象，向指定对象添加、删除和更改属性等。

进一步的，服务器端会在文件内容变更后，查找该服务文件的所有订阅者，并将服务文件的变更内容发送给所有订阅者。

进一步的，订阅者会得到文件内容的变更消息，解析获取具体的变更内容，之后结合开始订阅时获取的文件原始内容进行后续处理。

本发明提供的跨编程语言和跨平台的进程间通信方法基于简约的发布/订阅机制，并可持久化到文件系统中，使得嵌入式环境下Flash的人机界面与操作系统间的通信进程能够进行非常简单的协作。

附图说明

图1显示了实现本发明在嵌入式环境下的进程间通信的方法流程图；

图2显示了本发明服务文件的产生以及使用过程；

图3显示了本发明基于服务文件在服务器端和客户端之间传递的关系图；

图4显示了应用本发明在嵌入式环境下基于服务文件进行通信的其中一个例子的示意图。

具体实施方式

本发明所描述的嵌入式环境下进程间通信方法是一种基于文件方式的异步通信机制，通过PPS服务实现，具体实施为一种通信中间件软件。此通信中间件软件包括服务器端和客户端两部分，服务器端负责各个客户端的链接维护和消息处理，客户端实现通信接口并与具体的应用程序或模块集成。其中，所描述的服务器端与客户端不同于传统网络中的概念。传统网络中，服务器端通常指Web服务器等，部署于特定机房，具有强大的处理能力，为网络用户提供特定服务；客户端通常指网络用户所使用的个人电脑，通过Web浏览器或其他客户端软件访问服务器端。在本发明中，服务器端是指运行于嵌入式设备中的一个服务进程，响应客户端的访问；客户端是指嵌入式设备中的一组函数接口，由使用PPS服务的应用程序调用。其中，客户端可以通过多种语言实现以嵌入到不同技术实现的应用程序中。

以下结合附图，具体说明本发明实施方式。

图1显示了实现本发明在嵌入式环境下的进程间通信的方法流程图；此流程的一个完整周期包括：业务中间件软件311发布服务文件；HMI111订阅服务文件；HMI111使用文件服务。发布/订阅服务210是服务器端，HMI111和业务中间件311是客户端。HMI111和业务中间件311分别通过发布/订阅服务接口121和发布/订阅服务接口321连接发布/订阅服务210，由发布/订阅服务210负责双方消息的存储转发。

其中，发布/订阅服务接口121和发布/订阅服务接口321是本发明所描述的嵌入式环境下进程间通信方法的接口。此接口以服务文件的概念向用户提供，更加形象和易于使用。当用户通过此接口进行服务文件的操作时，发布/订阅服务接口121和发布/订阅服务接口321分别通过过程处理逻辑131和过程处理逻辑331进行逻辑处理，将用户的服务文件操作转换成符合与发布/订阅服务210之间交互协议的消息。转换后的消息分别通过统一通信接口141和统一通信接口341发送给发布/订阅服务210，或从发布/订阅服务210接收消息和回传。

其中，统一通信接口141和统一通信接口341是客户端与服务器端各种通信手段的一致封装，提供一致的通信链路打开、关闭和数据收发方法。统一通信接口141和统一通信接口341所封装的具体通信手段可以是Socket、文件系统等。在发布/订阅服务210端也有对应的统一通信接口，负责接受客户端的连接请求和完成数据的收发任务。

其中，客户端可以是多个HMI111或业务中间件软件311，且不限于一对一通信。发布/订阅服务210可以根据需要将消息转发给一个或多个客户端。

图2显示了本发明服务文件的产生以及使用过程；服务文件件是某个发布或订阅服务的内容，以文件的形式描述。服务文件存在于服务器110端的内存，或持久化到文件系统中，由客户端210或客户端220创建、修改和删除。服务器110在文件内容更新后通知该文件的所有订阅者230。

所描述的服务文件具有一个全局唯一的文件名称，默认约定服务文件的名称形式为“/fs/pps/XXX”，以方便的对应到文件系统中的某个文件。例如，一个PPS文件可以为“/fs/pps/media/PlayCurrent”。服务文件的发布者可以创建一个服务文件，之后对其内容进行更改。

所述的每个服务文件包含若干个对象，服务的发布者可以创建、修改和删除其发布文件中的对象，所有该文件的订阅者均会得到对应的更改通知。

所述的服务文件中的每个对象包含若干个属性，每个属性包含一个属性名称和对应的属性值。服务文件发布者可以创建、修改和删除所发布文件中对象的属性，所有该服务文件的订阅者均会得到对应的更改通知。

其中，持久性发布/订阅服务实现多种语言形式的客户端，各种语言实现的客户端程序，包括硬件状态的更新都可以改变对应服务文件中对象的属性，从而实现模块间的通信。其他的客户端也可以响应对象属性的变化。

所述的服务文件具有一定的操作规则，即发布/订阅规则。

其中，服务文件具有以下规则：每个客户端都可以发布或订阅多个服务，即每个客户端都可以创建或读取多个服务文件；服务文件的名称约定为“/fs/pps/XXX”的形式，可以持久化到文件系统中。

其中，服务文件中的对象具有以下规则：一个服务文件可以包含多个对象；对象在文件中的表示占一个完整行；对象在文件中的表示为“name”，其中“”表示一个实体，“name”表示实体的名称；对象紧跟着为对象的属性，直到出现下一个实体，即下一个“name”。

其中，服务文件中属性具有以下规则：一个PPS实体可以包含多个PPS属性；一个PPS属性在PPS文件中的表示占一个完整的行；PPS属性的表示形式为“attribute：：value”，如“time：：12：00”。

所述的服务文件通过客户端进行操作，每个客户端提供操作接口给上层应用使用。

其中，服务文件的操作接口包括：pps_open、pps_remove、pps_close、pps_write、pps_read和pps_parse。

其中，pps_open包含两个参数：服务文件名称、标志。标志可以指定操作为发布、订阅或同时发布和订阅。执行完成后返回所打开文件的描述符(大于0的整数)，或返回小于0的值表示操作失败。

其中，pps_remove包含一个参数：服务文件名称。执行完成后返回0表示操作成功，否则表示操作失败。

其中，pps_close包含一个参数：pps_open时返回的文件描述符。执行完成后返回0表示操作成功，否则表示操作失败。

其中，pps_write包含三个参数：pps_open时返回的文件描述符、写入服务文件中的内容、写入内容的长度。写入文件的内容为“+name”表示向文件中添加一个对象，“-name”表示从文件中删除对象，“name”表示指定当前操作的对象，“attribute：：value”表示向当前操作对象添加一个属性或更改已存在属性的值，“attribute：：”表示删除当前操作对象的一个属性。返回值为成功写入文件中的内容长度，否则返回小于0的值表示操作失败。

其中，pps_read包含三个参数：pps_open时返回的文件描述符、读取服务文件内容的缓冲区，缓冲区长度。所读取到的服务文件内容与pps_write写入的服务文件内容相同。返回值为成功读取文件内容的长度，否则返回小于0的值表示操作失败。

其中，pps_parse包含两个参数：从pps_read读取的文件内容、三个元素的字符串数组。执行成功后，将解析结果填入到字符串数组中，所解析的结果最多为三个字符串。返回值为PPS_OBJECT_ERROR表示解析失败、PPS_OBJECT_ADD表示添加一个对象、PPS_OBJECT_DEL表示删除一个对象、PPS_OBJECT_CURRENT表示指明当前操作对象、PPS_OBJECT_VALUE表示文件中对象属性的变更。

图3显示了本发明基于服务文件在服务器端和客户端之间传递的关系图；以发布/订阅服务器端110为中心，发布/订阅客户端212、222、232和242组成星状网络。

其中，各客户端可以是不同语言的实现版本，嵌入到具体的应用程序模块中，或由具体的应用模块动态调用。例如：发布/订阅客户端212由Java语言实现，可以由Java模块211调用，实现Java模块211与发布/订阅服务器端110的交互；发布/订阅客户端222由C语言实现，可以由C语言模块221调用，实现C语言模块221与发布/订阅服务器端110的交互；发布/订阅客户端242由Flash动作脚本实现，可以由Action Script241调用，实现基于Flash技术的HMI与发布/订阅服务器端110的交互；发布/订阅客户端232由其他语言实现，可以由其他语言模块231调用，实现其他语言模块231与发布/订阅服务器端110的交互。发布/订阅服务器端110并不区分各个客户端的实现语言，也不区分中间件、操作系统接口或HMI。

其中，发布/订阅客户端212、222、232和242都只能与发布/订阅服务器端110进行直接通信，任何两个客户端之间的通信消息都必须有发布/订阅服务器端110进行转发。

图4显示了应用本发明在嵌入式环境下基于服务文件进行通信的其中一个例子的示意图；基于Flash的HMI111实现人机交互界面，并通过Adobe Flash Lite3播放器112进行播放。因此，HMI可以一次开发，多平台运行，并且拥有一致的表现。基于Flash的HMI111通过调用发布/订阅服务121操作发布/订阅服务211中的服务文件，进而与各个中间件及操作系统进行协作，实现人机交互功能。

其中，HMI与中间件进行协作的一个完整周期是：业务中间件发布服务文件、HMI订阅服务文件、HMI使用服务文件。

所述的业务中间件包括蓝牙212、时间213、声音214、GPS215等，具有相似的协作流程。本发明以HMI通过发布/订阅服务与时间213交互为例进行协作流程的说明。

以下对各个步骤进行详细阐述，并在阐述过程中介绍模型的细节。

一、业务中间件发布服务文件

所述HMI通过发布/订阅服务与时间213交互，具体包含以下子步骤：

1.发布并订阅服务文件

在时间213启动过程中，会通过内嵌PPS客户端或PPS客户端动态库中的接口向服务器端211发布服务文件。发布文件的消息中包含所发布文件的名称和文件标识，在服务器端211收到消息后根据此名称创建服务文件。

其中，发布服务文件的接口为“pps_open”，服务文件的名称为“/fs/pps/time”。时间213调用“pps_open”，传入文件名称，并指定打开属性为只写，返回0即表明发布服务文件成功。

所述的“pps_open”调用之后，会产生客户端消息并自动发送到服务器端211。消息中包含服务文件名、读写属性(即发布或订阅属性)等，是服务器端211创建具体服务文件和转发客户端消息的依据。

2.添加文件内容

在时间213发布服务文件之后，会向其添加文件内容，供其他客户端参考和使用。服务文件内容包括若干个对象，每个对象包含若干个属性。同时，时间213也订阅自己所发布的服务文件，监听服务文件的变更。

其中，添加文件内容的接口为“pps_write”。时间213首先通过“pps_write”向服务文件中添加一个对象如“system”，之后向此对象中添加一个属性如“time”，其默认值为当前系统时间。

3.更新服务内容

时间213每秒钟更新一次“/fs/pps/time”文件中“system”对象的“time”属性值，使其与当前的系统时间保持同步。

其中，更新服务文件的内容通过“pps_write”调用实现。

二、HMI订阅服务文件

HMI100为在HMI上显示当前系统时间，在初始化时，通过发布/订阅服务121打开服务211上的服务文件并获取其内容。

其中，HMI100打开服务文件的接口为“pps_open”；指定服务文件的名称与时间213所发布的文件名称相同，为“/fs/pps/time”；同时，指定打开属性为只读，即订阅该文件。HMI100与时间214指定同一文件名打开即建立了客户端之间的连接，发布/订阅服务211会根据发布/订阅规则转发双方的消息。

所述的发布/订阅规则即：发布一个文件的客户端可以更改文件中对象的属性，订阅一个文件的客户端可以在文件内容发生改变时得到通知消息。

其中，订阅服务文件成功后通过接口“pps_read”监听其内容变化，开启一个新的线程循环调用“pps_read”，并在每次“pps_read”返回时得到服务器端211的返回消息，此返回消息即服务端文件内容的变更通知。

三、HMI使用文件服务

HMI100在使用“pps_open”打开“/fs/pps/time”时会得到该文件的所有内容，包括一个“system”对象，和该对象的一个属性“time”，且此属性的默认值为当前的系统时间。之后，时间213会在每秒钟得到一次包含系统时间的消息，通过“pps_parse”获得系统时间，并将系统时间显示在HMI上。至此，完成了HMI与业务中间件软件的一次完整交互。

其中，多媒体122和数据库123与发布/订阅服务121一样，是Action Script脚本的扩展库，用于基于Flash的HMI111访问220和230。多媒体122和数据库123与220和230的通信可以通过本发明所描述的发布/订阅服务实现，或另行实现。如果通过本发明所描述的发布/订阅服务实现，则可参考HMI与时间213的协作流程，在此不进行详细阐述。

其中，多媒体221组成220为基于Flash的HMI111提供访问本地多媒体资源的方法。不属于本发明所描述通信方法的范围，在图4中给出是为了保持实施例运行环境的完整性，在此不进行详细阐述。

其中，数据接口231和数据库232组成230为基于Flash的HMI111提供访问本地数据库的方法。不属于本发明所描述通信方法的范围，在图4中给出是为了保持实施例运行环境的完整性，在此不进行详细阐述。

其中，网络协议310组成300为基于Flash的HMI111提供访问网络资源的方法。不属于本发明所描述通信方法的范围，在图4中给出是为了保持实施例运行环境的完整性，在此不进行详细阐述。

其中，Adobe Flash Lite3播放器112用以播放基于Flash的HMI111，并执行Action Script脚本。所述的Adobe Flash Lite3播放器112也可以使用其他的Flash播放器替代。因为Flash播放器不属于本发明所描述通信方法的范围，在图4中给出是为了保持实施例运行环境的完整性，在此不进行详细阐述。

以上是对本发明的优选实施例进行的详细描述，但本领域的普通技术人员应该意识到，在本发明的范围内和精神指导下，各种改进、添加和替换都是可能的，例如调整接口调用顺序、改变消息格式和内容、使用不同的编程语言(如C、C++、Java等)实现等。这些都在本发明的权利要求所限定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种嵌入式环境下的进程间通信方法，用于基于FLASH人机界面、支持多语言开发集成的嵌入式系统，其步骤为：

(1)启动发布/订阅服务；

(2)发布者通过客户端接口创建服务文件；

(3)发布者通过客户端接口添加文件内容；

(4)所发布的服务文件存储到服务器端的内存中，或持久化到文件系统中；

(5)订阅者通过客户端接口订阅服务文件，并获取文件内容；

(6)发布者通过客户端更新服务文件内容；

(7)服务器端在文件内容变更后通知所有订阅者，并发送文件的变更内容；

(8)订阅者得到文件内容的变更，根据变更内容做后续处理；

其中，所述发布/订阅服务基于消息存储转发机制，包含一个服务器端和至少一个客户端，并且服务器端和客户端之间支持标准通信格式；客户端以多种语言实现，嵌入到具体应用中或由具体应用动态调用；

发布者通过客户端接口创建服务文件时传入文件名称和文件标识，如果文件名称与其他客户端指定的文件名称相同，则发布者与另一个客户端建立服务关系；所述文件标识用于指明该发布者是发布一个文件、订阅一个文件，或同时发布和订阅一个文件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于发布者通过客户端接口添加文件内容时向服务文件中添加至少一个对象，或向指定对象中添加至少一个属性。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于服务器端收到发布者要求创建服务文件的消息后，在当前服务文件集中查找有没有同名的文件，如果有则建立相关连接，否则创建新的服务文件。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于订阅者通过客户端订阅服务文件时，在第一次订阅成功后获得该服务文件的所有内容。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于发布者通过客户端更新服务文件内容包括向服务文件中添加、删除对象或对指定对象添加、删除和更改属性。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于服务器端会在文件内容变更后，查找该服务文件的所有订阅者，并将服务文件的变更内容发送给所有订阅者。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于订阅者从服务器端得到文件内容的变更消息时，解析所获取的变更内容，然后结合开始订阅时获取的文件原始内容进行后续处理。

8.一种嵌入式环境下执行进程间通信的装置，用于基于FLASH人机界面、支持多语言开发集成的嵌入式系统，其特征在于包括如下模块：

(1)用于启动发布/订阅服务的模块；

(2)用于使发布者通过客户端接口创建服务文件的模块；

(3)用于使发布者通过客户端接口添加文件内容的模块；

(4)用于将所发布的服务文件存储到服务器端的内存中，或持久化到文件系统中的模块；

(5)用于使订阅者通过客户端接口订阅服务文件，并获取文件内容的模块；

(6)用于使发布者通过客户端更新服务文件内容的模块；

(7)用于使得服务器端在文件内容变更后通知所有订阅者，并发送文件的变更内容的模块；

(8)用于使得订阅者得到文件内容的变更，根据变更内容做后续处理的模块；

其中，所述发布/订阅服务基于消息存储转发机制，包含一个服务器端和至少一个客户端，并且服务器端和客户端之间支持标准通信格式；客户端以多种语言实现，嵌入到具体应用中或由具体应用动态调用；

发布者通过客户端接口创建服务文件时传入文件名称和文件标识，如果文件名称与其他客户端指定的文件名称相同，则发布者与另一个客户端建立服务关系；所述文件标识用于指明该发布者是发布一个文件、订阅一个文件，或同时发布和订阅一个文件。