CN107992367A - 一种Modbus串口数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种Modbus串口数据处理方法，主线程解析串口配置文件；串口线程用于根据主线程的命令启动，进入事件消息循环；协议线程启动，根据配置串口信息确定串口号，将串口线程的Modbus列表中存储的Modbus命令存入协议线程的QModbusComList列表中；数据线程启动，解析响应信息，实时检测QComDataList列表是否存储有数据，当检测到有数据存在时进行处理。本发明基于Qt应用程序框架，采用多串口并行，对硬件的利用率更高，系统耗费的资源更少，能够保证应用程序长时间采集、解析和存储多串口Modbus数据，确保变电站主设备状态信息及时、高效、准确的呈现给用户。

Description

一种Modbus串口数据处理方法
技术领域
本发明属于变电站一次设备在线监测技术领域，特别涉及一种Modbus串口数据处理方法。
背景技术
串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口(通常指COM接口)，是采用串行通信方式的扩展接口。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，串口通信是变电站智能组件产品的重要研究课题，如在基于ARM的嵌入式系统开发应用中，对于系统程序的调试及上位机和下位机的沟通等，串口通信都是必不可少的功能实现。
在变电站监测系统中，经常会处理多个串口发送过来的Modbus数据，而且数据量较大，若串口采用9600波特率，则每秒需要进行1200字节的数据处理，由于串口通信的传输速度较慢，不能保证长时间稳定采集、解析和存储多串口数据，进一步导致变电站主设备状态信息不能及时、高效、准确的呈献给用户，因此，可能继续采用传统的串口通信的方式不再适用，随着科学技术的发展，慢慢出现了一系列的基于开发平台的串口通信研究，比如基于LabView的串口通信研究、基于VC++的串口通信研究、基于Qt的串口通信研究和基于QT_E的串口平台研究，研究主要针对某些产品，且有些产品已经成功推向市场。可以看出，基于Qt开发串口通信等应用程序已成为一个热点。Qt是一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架，它通过信号和槽的方法，使对象之间在彼此不知道对方信息的情况下实现信息交互，由于其面向对象、易扩展，可实现组件编程等特点，已成为嵌入式领域的重要开发工具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Modbus串口数据处理方法，用于解决现有技术的方法不能将变电站数据及时、高效、准确的呈现给用户的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种Modbus串口数据处理方法，包括主线程、串口线程、协议线程及数据线程：
所述主线程用于开启串口线程、协议线程及数据线程，解析串口配置文件，读取多串口信息；
所述串口线程用于根据主线程的命令启动，进入事件消息循环；
所述协议线程用于根据主线程的命令启动，根据配置串口信息确定串口号，将串口线程的Modbus列表中存储的Modbus命令存入协议线程的QModbusComList列表中；
所述数据线程用于根据主线程的命令启动，解析响应信息，实时检测数据线程QComDataList列表是否存储有数据，当检测到有数据存在时，解析出各个参数，对解析出的各参数进行处理。
进一步地，所述串口配置文件为XML串口配置文件。
进一步地，串口线程与协议线程采用QList列表通信。
进一步地，串口线程与数据线程采用QList列表通信。
进一步地，所述串口事件循环实时监测QModbusComList列表是否为空，当QModbusComList列表不为空时，takeFrist()函数取走列表第一组Modbus命令，延迟接收响应信息，并将其存储在QComDataList列表。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于Qt的并发Modbus的串口数据处理方法，包括主线程、串口线程、协议线程及数据线程：主线程用于开启串口线程、协议线程及数据线程，解析串口配置文件，读取多串口信息；串口线程用于根据主线程的命令启动，进入事件消息循环，实时监测QModbusComList列表是否为空，不为空则takeFrist()函数取走列表第一组Modbus命令并发送给下位机；协议线程用于根据主线程的命令启动，根据配置串口信息确定串口号，根据Modbus协议组织串口命令并存入QModbusComList列表中；数据线程用于根据主线程的命令启动，解析响应信息，实时检测QComDataList列表是否存储有数据，当检测到有数据存在时，解析出各个参数，对解析出的各参数进行处理。本发明基于Qt应用程序框架，采用多串口并行，可缩短轮询周期，提高监测效率；数据存储和数据分析并行处理，数据处理方式更高效；QList作为线程间通信方法，方便数据扩展，数据交互更加灵活；对于硬件来说，多线程运行对硬件的利用率更高，系统耗费的资源更少，能够保证应用程序长时间采集、解析和存储多串口Modbus数据，确保变电站主设备状态信息及时、高效、准确的呈现给用户。
附图说明
图1为基于Qt的高并发数据处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
一般在处理串口通信数据时，通常所采用的方法是把采集线程和解析线程放在主线程里，这对于CPU主频频率较高的x86架构的机器来说是没问题的，但是对ARM架构的机器就很困难了。ARM架构的机器相对x86架构的机器各有优缺点，在工程应用时，根据工程实际需求灵活配置机器可以优化工程方案，实现最大效益。本方法基于Qt应用程序开发框架，支持多数主流操作系统，具有良好的可移植性；算法采用多线程，将数据存储和数据解析分离，可以方便的在ARM架构上和x86架构机器上移植，使得公司产品系列化和多样化；优化工程方案，根据工程实际需要，对于带载较少的工程，配置ARM架构机器；基于此算法研发出的产品已应用在多个智能变电站和换流站，已产生几十万的产值。
一种基于Qt的并发Modbus的串口数据处理方法，该方法具体使用到四个线程，分别是主线程、串口线程、协议线程及数据线程，所述主线程用于开启串口线程、协议线程及数据线程，如图1所示，下面最具体说明：
1、主线程解析XML串口配置文件，通过解析的配置文件读取多串口信息，根据配置串口信息初始化串口并启动QMySerialPort串口线程，主线程QMySerialPort类继承自QThread，用于实现串口初始化、串口命令的发送和反馈信息的接收存储。调用QSerialPort类初始化串口后启动run()函数，进入事件消息循环；QSerialPort是基于Qt编写的串口类函数，用于串口的初始化和串口命令的发送和反馈的接收存储；事件循环监测QModbusComList列表，QModbusComList是QList类对象，用于串口线程和协议线程间通信；当QModbusComList不为空时，takeFirst()函数拿走列表第一组Modbus命令，然后调用QSerialPort类将串口命令根据串口参数发送出去。
2、协议线程根据主线程的命令，从主线程中启动，QMessageThread类继承自QThread。用于根据配置文件串口号和装置类型组织协议，并将协议数据push_back()到QModbusComList列表。
3、数据线程QDataParseThread根据主线程的命令，从主线程中启动，数据线程继承自QThread，用以实现串口响应信息的解析与存储。串口线程的响应消息列表中的响应消息通过QList线程间通信方式将响应消息存入到QComDataList列表，数据线程takeFirst()函数拿走列表数据用以解析处理，防止列表读写冲突用的是Qt中互斥量的锁定和解锁机制。
根据延迟配置，串口线程延迟接收响应信息并将其反馈信息校验成功后存储在QComDataList列表，数据线程启动后，进入事件消息循环，监测QComDataList列表是否为空，有数据入列表后takeFirst()拿走第一组，根据协议定义解析出各个参数，存储在数据库以做进一步处理。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种Modbus串口数据处理方法，其特征在于，包括主线程、串口线程、协议线程及数据线程：
所述主线程用于开启串口线程、协议线程及数据线程，解析串口配置文件，读取多串口信息；
所述串口线程用于根据主线程的命令启动，进入事件消息循环；
所述协议线程用于根据主线程的命令启动，根据配置串口信息确定串口号，将串口线程的Modbus列表中存储的Modbus命令存入协议线程的QModbusComList列表中；
所述数据线程用于根据主线程的命令启动，解析响应信息，实时检测QComDataList列表是否存储有数据，当检测到有数据存在时，解析出各个参数，对解析出的各参数进行处理。
2.根据权利要求1所述的Modbus串口数据处理方法，其特征在于，所述串口配置文件为XML串口配置文件。
3.根据权利要求1所述的Modbus串口数据处理方法，其特征在于，串口线程与协议线程采用QList通信。
4.根据权利要求1所述的Modbus串口数据处理方法，其特征在于，串口线程与数据线程采用QList通信。
5.根据权利要求1-4任一项所述的Modbus串口数据处理方法，其特征在于，所述串口事件循环实时监测QModbusComList列表是否为空，当QModbusComList列表不为空时，takeFrist()函数取走列表第一组Modbus命令，延迟接收响应信息，并将响应信息存储在QComDataList列表。
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