CN108076094B - 字典协议终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于物联网会话技术领域，提供了一种字典协议终端设备，包括：接口控制模块，用于提供电气接口，以连接电子器件，并解析安装在字典协议终端设备上字典协议所描述的信号线控制指令；信息处理模块，用于采集所述电气接口的数据，和/或向所述电气接口传送指令；通信控制模块，用于通过无线或有线方式连接服务器；字典存储模块，用于存储字典协议数据，所述字典协议数据对应若干预设的电子器件类型；协议处理模块，用于将连接的电子器件的字典协议数据加载于待发送的会话协议，或者从接收的会话协议中解析出字典协议数据；及主控模块。借此，本发明可以提高现物联网终端设备之间以及终端设备与服务器之间的会话式通信能力。

Description

字典协议终端设备
技术领域
本发明涉及物联网会话技术技术领域，尤其涉及一种字典协议终端设备。
背景技术
现有满足个性化需求的物联网终端设备都是按照客户要求开发出来的，不同物联网终端设备相互没有兼容性，对于同样的功能，设备开发者需要开发不同的设备。这样会造成成本过高，硬件资源浪费；此外，物联网的智能化发展产生的大量使用标准数据交换接口，但数据格式高度可定制化的电子器件运用，而这是当前重新构造技术或者现有即插即用技术所无法解决的。
造成上述问题的原因是：连接到设备终端的传感器、电动控制开关、专用器件等与终端设备的电气连接方式是有限的和标准化的，包括GPIO、I2C、FPGA或者串口连接等方式，但是不同器件的电气信号握手方式或数据采集传输协议(格式)是不同的，所以目前的解决办法是针对接入不同的电子器件(传感器)修改接口软件，以使用这些电子器件(传感器)。
上述技术手段针对不同的电子器件开发和维护不同的接口软件两个方面出发，大幅(20-40％)降低个性化物联网设备终端的成本以及提高设备终端的可靠性。
目前国际范围内，南京西奥仪表测控有限公司的专利号CN102411502A所述发明专利是用一种组件式传感节点及其构造方法描述了一种针对传感器类电子器件的即插即用技术手段。但与本发明专利所述技术手段相比其重大局限性在于两点：1.对于复合接口的智能型电子器件，如CAN总线、步进电机设备、FPGA接口设备、蓝牙器件、WiFi接口器件无能为力；2.服务器端要实现远程(云端设备或不同城市的不同局域网)条件下终端接入乃至非编程(即不付诸再开发工作)条件下接收和处理数据或实现对接入终端控制无能为力。基于上述两大局限性，上述专利仅适合于自身系统的传感器类器件的即插即用功能实现，不能解决智能化物联网多样性器件终端的接入支持瓶颈且不会降低开发成本，因此不能满足绝大多数智能化物联网个性化定制需求。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种字典协议终端设备，其可以提高现物联网终端设备之间以及终端设备与服务器之间的会话式通信能力。
为了实现上述目的，本发明提供一种字典协议终端设备，包括：
接口控制模块，用于提供电气接口，以连接电子器件，并解析安装在字典协议终端设备上字典协议所描述的信号线控制指令；
信息处理模块，用于采集所述电气接口的数据，和/或向所述电气接口传送指令；
通信控制模块，用于通过无线或有线方式连接服务器；
字典存储模块，用于存储字典协议数据，所述字典协议数据对应若干预设的电子器件类型；
协议处理模块，用于将连接的电子器件的字典协议数据加载于待发送的会话协议，或者从接收的会话协议中解析出字典协议数据；
主控模块。
根据本发明的字典协议终端设备，所述字典协议数据包括：
索引域，设有预置电子器件的类型数据；
解释域，设有与所述索引域存储的电子器件的数据存放协议与控制指令协议。
根据本发明的字典协议终端设备，所述字典协议数据可以接收新电子器件的类型数据的录入，以及设置新录入的电子器件的数据存放协议与控制指令协议。
根据本发明的字典协议终端设备，所述通信控制模块包括密码处理单元，用于对上传的数据加密处理，以及对下载的数据解密处理。
根据本发明的字典协议终端设备，所述信息处理模块包括记忆存储单元，用于断电时存储数据。
本发明通过在字典协议终端设备内设置字典协议数据，并在具体应用时将对应电子器件的字典协议数据调制加载到会话协议中，使得预定电子器件可以方便的与设备连接并与服务器通信会话。优选的是，字典协议数据可以接收新电子器件的类型数据的录入，以及设置新录入的电子器件的数据存放协议与控制指令协议。借此大大提高终端设备的自适应接口能力与接入扩展能力，提高了智能化物联网的适应性和开放性。
附图说明
图1是本发明的字典协议终端设备结构示意图；
图2是本发明一电子器件的接入的流程图；
图3是本发明的终端设备的工作流程图；
图4是字典协议的数据结构与存储方式；
图5是会话协议加载字典协议的传输示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提供了一种字典协议终端设备，其应用于物联网中与外部的电子器件连接，以实现终端设备的连接以及终端设备与服务器的连接通信。具体的，该字典协议终端设备包括：接口控制模块、信息处理模块、通信控制模块、字典存储模块、协议处理模块和主控模块，其中：
接口控制模块，用于提供电气接口，以连接电子器件，并解析安装在字典协议终端设备上字典协议所描述的信号线控制指令。该接口控制模块支持GPIO、I2C、FPGA等电气连接方式以及串口、蓝牙、WiFi等标准接口方式的器件接入。
信息处理模块，用于采集所述电气接口的数据，和/或向所述电气接口传送指令。具体的说，该信息处理模块对所接入的电子器件实现数据采集，传达到下一级系统模块，并把上一级系统模块的器件指令下达到对应的电子器件。
通信控制模块，用于通过无线或有线方式连接服务器。
字典存储模块，用于存储字典协议数据，所述字典协议数据对应若干预设的电子器件类型。
协议处理模块，用于将连接的电子器件的字典协议数据加载于待发送的会话协议，或者从接收的会话协议中解析出字典协议数据。
主控模块，用于协同上述五个模块工作、提供用户操作界面支持的系统。
本发明的字典协议终端具有蓝牙通信支持、无线WiFi路由协议支持、以及串口通信功能支持，可以实现复合功能或者单一功能的电子器件识别、接入以及数据采集或控制功能，并且这种设备终端同时具备将接入的器件与远程服务器系统实现桥接的功能。具体的，本发明的字典协议数据包括索引域与解释域，并以可支持的电子器件类名作为索引域，解释域设有与所述索引域存储的电子器件的数据存放协议与控制指令协议。当接入不同的设备时，接入设备终端的电子器件类名被传输到字典协议远程服务器系统后台完成握手与接入过程的远程物联网终端设备。
需要说明的，本发明所述的字典协议是按照字典的章节结构编制的，内容可以扩展。字典检索域是一种索引标识字，用于表征电子器件类别属性，比如为哪一类串口，或者蓝牙，或者WiFi等等，字典的解释域为命令序列或者数据序列或者命令序列与数据序列的混合序列。命令序列用于表达器件动作顺序及类型，数据序列用于表达器件的数据格式。
当有字典协议尚未收录的电子器件接入时，只需针对这类器件的指令接口、数据格式等编制一个字典条目添加到字典中即可。字典条目可以按照实际应用需求分成不同的子类，每一子类系统只需装载本类字典条目，借此能够节省存储空间，避免无谓检索，提高检索效率。
在构建一个包括智能化终端，后台服务器组成的物联网络时，字典协议中的字典数据被安装到终端设备与后台服务器中，终端设备所连接的电子器件，包括诸如USB、CAN总线等串行接口器件，或者WiFi、蓝牙等无线接口器件，或者是GPIO、I2C等简单的总线接口器件等，终端设备首先向后台服务器提交器件自身的接口类型，后台服务器端完成与本器件终端的应用层协议(包括会话协议以及字典协议)初始化。
装有字典协议的终端与支持字典协议的后台服务器进行通信时，终端设备将按照检索域的设备类型指向解释域的内容。如果是简单接口传感器，设备以后台服务器按照解释域的数据格式完成通信与数据解析；如果是复合接口，检索域将指向复合接口的标准处理进程(串口通信、USB通信或者蓝牙等)，具体的数据用途参照解释域。
字典内容管理包括字典的格式与名称的定义、数据存储结构以及内容扩展说明。字典内容分为两大类：一类是用于定义简单接口设备的，另一类是定义复杂接口设备的。不论是简单接口还是复杂接口，其字典检索域的数据格式相同，相应的解释域不同。
对于复杂接口的解释域：字典解释域包含采集数据格式、接口协议名称以及命令列表。接口协议名称保存这类接口的入口地址。这类协议(诸如，CAN总线，串口，WiFi，蓝牙USB等)都是通用标准接口协议，协议的启动、握手与解释都由系统的主程序来执行。对于简单接口器件，字典解释域包含采集数据内容、数据传输格式以及命令列表
结合图4，字典的基础内容编制包含温度、湿度、压力、重力等满足多数物联网终端需求的简单接口传感器条目以及WiFi、串口(CAN总线)、蓝牙以及USB与FPGA等复杂接口条目。当有新的接口器件需要接入时只需要根据本器件功能，编制一个条目并添加到字典里。
再结合图2和图3，字典的更新需要在服务器端和终端设备中同时执行，更新过程可以是自动的，也可以是手动的。自动更新时，设备接入后，与后台通信，检查服务器端字典更新标志，如果有，设备下载并更新到本地设备字典空间。手动更新则是通过程序读写器，将按照新电子器件编制的新字典词条写入终端设备的字典空间。
终端设备在接入系统之后，加载于会话协议上，实现终端与设备以及设备与设备的通信功能，加载方式参见图5。字典数据通过会话协议实现远程通信过程中对路由设备的穿透，穿透过程即是终端设备与终端设备，终端设备与服务器的通信通道建立的握手过程。在字典协议握手阶段应用数据部分为空，字典协议握手完成后，应用数据为电子器件采集数据或者为字典系统指令。
本发明具备以下的技术效果：
1.提供了同时支持简单接口与复合接口的电子器件接入手段，克服了现有专利或技术所不具备的对于复合接口，诸如WiFi接口、串口、CAN总线、USB以及蓝牙等接入手段。
2.在嵌入式低功耗终端设备上，实现了扩展接口的标准化与轻量化，特别是实现了硬件资源配置极其有限的终端设备的自适应接口能力与接入扩展能力，并且这种接入实现了标准化配置手段，从根本上提高了智能化物联网的适应性和开放性。
3.实现了对复合接口设备与简单接口设备自适应接入手段，对于字典中不包含的特殊设备，通过字典协议实现扩充，最大限度地避免了软件代码的修改，大幅提高开发效率，降低了开发成本。
4.对于复合接口电子器件的接入，复合接口协议的解析处理都集成于系统之中，无需在字典协议中定义。字典协议仅仅定义这类复合接口的应用数据格式即可，对于简单接口的传感器等电子器件，数据格式与协议解析都置于字典中，总长度不超过128字节，完全满足装载于蓝牙等低功耗器件。
5.在会话协议上加载字典协议的技术手段，可以实现广域网上处于两个或多个不同局域网的点实现远程通信连接与数据传输，而这些接入点可以是低功耗终端设备，这是目前国内外都尚未实现的技术手段。
综上所述，本发明通过在字典协议终端设备内设置字典协议数据，并在具体应用时将对应电子器件的字典协议数据调制加载到会话协议中，使得预定电子器件可以方便的与设备连接并与服务器通信会话。优选的是，字典协议数据可以接收新电子器件的类型数据的录入，以及设置新录入的电子器件的数据存放协议与控制指令协议。借此大大提高终端设备的自适应接口能力与接入扩展能力，提高了智能化物联网的适应性和开放性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，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 (4)

1.一种字典协议终端设备，其特征在于，包括：
接口控制模块，用于提供电气接口，以连接电子器件，并解析安装在字典协议终端设备上字典协议所描述的信号线控制指令；
信息处理模块，用于采集所述电气接口的数据，和/或向所述电气接口传送指令；
通信控制模块，用于通过无线或有线方式连接服务器；
字典存储模块，用于存储字典协议数据，所述字典协议数据对应若干预设的电子器件类型；
协议处理模块，用于将连接的电子器件的字典协议数据加载于待发送的会话协议，或者从接收的会话协议中解析出字典协议数据；
主控模块；
所述字典协议数据包括：
索引域，设有预置电子器件的类型数据；
解释域，设有与所述索引域存储的电子器件的数据存放协议与控制指令协议。
2.根据权利要求1所述的字典协议终端设备，其特征在于，所述字典协议数据可以接收新电子器件的类型数据的录入，以及设置新录入的电子器件的数据存放协议与控制指令协议。
3.根据权利要求1所述的字典协议终端设备，其特征在于，所述通信控制模块包括密码处理单元，用于对上传的数据加密处理，以及对下载的数据解密处理。
4.根据权利要求1所述的字典协议终端设备，其特征在于，所述信息处理模块包括记忆存储单元，用于断电时存储数据。
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