CN110209136B - 一种控制系统中硬件资源统一调度方法 - Google Patents

一种控制系统中硬件资源统一调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控制系统中硬件资源统一调度方法，属于硬件资源调度技术领域，解决了现有技术需要过多关注硬件资源管理、设计的系统较为复杂、不便于维护和升级以及不能实现通信信息过滤的问题。该方法包括如下步骤：建立控制系统中业务逻辑层与硬件资源管理层之间的通信链路，并存储业务逻辑层发起的所有主题订阅信息；硬件资源管理层循环等待接收业务逻辑层发送的报文，当接收到报文后，对报文内容进行解析，确定控制类型，根据所述控制类型执行相应通信、AD或IO操作；硬件资源管理层循环等待接收硬件资源端口产生的数据，当接收到数据后，根据存储的主题订阅信息按照预设订阅方式进行数据匹配，若匹配一致，将数据组包后发送至相应业务逻辑层。

Description

一种控制系统中硬件资源统一调度方法
技术领域
本发明涉及硬件资源调度技术领域，尤其涉及一种控制系统中硬件资源统一调度方法。
背景技术
在控制系统中，进行硬件资源的信息交互必不可少。当前，硬件资源多种多样，每种硬件资源都有独立的管理接口，现有控制系统均是根据业务逻辑需求对硬件资源独立操作，并分别处理各种通信信息。这种控制系统下，业务逻辑和硬件管理交织在一起，二者缺少统一接口，且无法有选择地接收处理通信信息，因此导致在控制系统设计时需要过多关注硬件资源的管理，设计的系统较为复杂，不便于维护和升级，以及不能实现通信信息的过滤。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种控制系统中硬件资源统一调度方法，用以解决现有技术在控制系统设计时需要过多关注硬件资源的管理、设计的系统较为复杂、不便于维护和升级以及不能实现通信信息过滤的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种控制系统中硬件资源统一调度方法，包括如下步骤：
建立控制系统中业务逻辑层与硬件资源管理层之间的通信链路，并存储业务逻辑层发起的所有主题订阅信息；
硬件资源管理层循环等待接收业务逻辑层发送的报文，当接收到所述报文后，对报文内容进行解析，根据控制指令信息确定控制类型，根据所述控制类型执行相应通信、AD或IO操作；
硬件资源管理层循环等待接收硬件资源端口产生的数据，当接收到数据后，根据存储的主题订阅信息按照预设订阅方式进行数据匹配，若匹配一致，将数据组包后发送至发起该主题订阅信息的相应业务逻辑层；若匹配不一致，则丢弃所述数据。
上述技术方案的有益效果如下：设计了一种硬件资源统一管理的方法，在控制系统中设计完全隔离的业务逻辑层和资源管理层，业务逻辑层使用统一接口，可以完成各种硬件资源的管理。通过主题订阅的方式对硬件资源管理层的通信信息进行匹配处理，可以完成通信信息的过滤。
基于上述方法的进一步改进，所述建立控制系统中业务逻辑层与硬件资源管理层之间的通信链路，进一步包括如下步骤：
在控制系统中建立业务逻辑层、硬件资源管理层；
硬件资源管理层接收业务逻辑层发起的注册申请，建立与所述业务逻辑层之间的Socket通信链路。
上述进一步改进方案的有益效果是：使用Socket通信链路，不但同一机器、设备或系统内的业务逻辑层和硬件资源管理层可以进行通信，而且，不同机器、设备或系统内的业务逻辑层和硬件资源管理层分布也可以进行通信。
进一步，还包括在硬件资源管理层中建立包含控制系统以及与控制系统进行通信连接的设备的所有硬件资源信息的配置表；
所述配置表中，每一硬件资源的配置信息均以如下结构体数组形式存储
Hard[n]＝[(A1,B1,C1),(A2,B2,C2),…,(An,Bn,Cn)]
式中，Hard[n]表示n组硬件资源的配置信息，Ai表示设备标识，Bi表示资源类型，Ci表示节点地址，i＝1，…，n。
上述进一步改进方案的有益效果是：所有硬件资源信息的配置信息表存储的是控制系统及与其相连接的其他系统之间的网络拓扑关系；通过建立配置信息表，业务逻辑层不需要关注信息的路由途径，仅需要关注信息所要达到的终点即可，使用更加方便。
进一步，所述报文依次包括：与控制系统进行通信连接的设备标识、控制指令信息、硬件设备通道号、数据长度、数据报文；并且，
所述设备标识、控制指令信息、硬件设备通道号、数据长度、数据报文在每一报文中所占的数据长度均相同。
上述进一步改进方案的有益效果是：建立统一格式的配置信息表，有助于使硬件资源管理层通用化，隔离各种控制系统的差异性，便于移植。
进一步，所述对报文内容进行解析，根据控制指令信息确定控制类型，根据所述控制类型执行相应通信、AD或IO操作，进一步包括如下步骤：
对报文内容进行解析，根据控制指令信息确定控制类型；所述控制类型为通信、AD采集、IO输入和IO输出中的一种；
若控制类型为通信，硬件资源管理层提取该报文中包含的数据，并将该报文包含的设备标识与配置表中的设备标识一一匹配，获得配置表中该设备标识对应的资源类型和节点地址，然后将所述报文中包含的数据组包后按所述资源类型发送至节点地址对应的设备；
若控制类型为AD采集、IO输入或IO输出，硬件资源管理层提取该报文中包含的硬件设备通道号，进行所述硬件设备通道号的AD采集、IO输入或IO输出。
上述进一步改进方案的有益效果是：硬件资源管理层统一对各种硬件资源信息进行管理和调度，隔离了业务逻辑和硬件资源管理之间的耦合，系统设计中可以把更多精力放在业务逻辑层面；同时，降低了系统设计、升级和维护的难度，便于扩展。
进一步，所述资源类型为以太网通信、FlexRay通信、CAN通信、RS422通信中的一种；
对于以太网通信，使用UDP协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于FlexRay通信，使用FlexRay2.1A协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于CAN通信，使用Can2.0B协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于RS422通信，按字节将所述报文中包含的数据组包发送。
上述进一步改进方案的有益效果是：限定了硬件资源交互需要遵循的协议格式，直接应用可缩短设计周期。
进一步，每一所述主题订阅信息均包括：订阅标识、设备标识、订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度；并且，
所述订阅标识、发送设备标识、订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度在每一主题订阅信息所占的数据长度均相同。
上述进一步改进方案的有益效果是：统一了主题订阅信息格式，使业务逻辑层可以根据业务需求，选择以自定义设备信息为主题订阅，或以自定义字段信息为主题订阅，系统设计更为灵活。
进一步，所述订阅方式为按设备订阅或按字节订阅；
所述若匹配一致，将数据组包后发送至发起该主题订阅信息的相应业务逻辑层，进一步包括如下步骤：
当订阅方式为按设备订阅时，根据硬件资源端口产生的数据附带的资源类型与节点地址与配置表中的资源类型与节点地址一一匹配，确定发起主题订阅信息的设备标识，然后，将该设备标识与所述主题订阅信息中的设备标识匹配，如果匹配成功，将所述数据组包后按所述资源类型发送至节点地址对应的业务逻辑层；
当订阅方式为按字段订阅时，将硬件资源端口产生的数据与主题订阅信息中的订阅报文头、订阅报文头长度进行比较，如果不一致，丢弃硬件资源端口产生的所述数据，如果一致，根据所述订阅报文的起始位置、订阅报文长度从所述硬件资源端口产生的数据中截取相应数据，然后将所述相应数据组包后发送至发起主题订阅信息的业务逻辑层。
上述进一步改进方案的有益效果是：硬件资源管理层对通信信息进行主题订阅的匹配，实现了通信信息的过滤，使业务逻辑层仅对自己感兴趣的信息进行处理，极大地增加了系统设计的灵活性。
进一步，所述设备标识包括指控系统、显控组合、车控设备、发控设备、供配电设备、定位定向设备、地盘、电源模块、北斗时统模块、数据记录模块标识中的至少一种。
上述进一步改进方案的有益效果是：限定了某控制领域的相关控制子系统设备标识，实例化效果较为明显，可根据上述设置进一步应用至其他控制领域设计设备标识。
进一步，对于以太网，节点地址包括IP地址、Port号；对于FLexRay和CAN，节点地址包括每一节点信息；对于RS422、AD模块和IO模块，节点地址为端口号。
上述进一步改进方案的有益效果是：指明了以太网通信、FlexRay通信、CAN通信、RS422/AD模块/IO模块的节点地址，为建立所有硬件资源信息的配置表奠定了基础。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例1控制系统中硬件资源统一调度方法的步骤示意图；
图2为本发明实施例2控制系统发送报文的步骤示意图；
图3为本发明实施例2控制系统获得订阅报文的步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明的一个具体实施例，公开了一种控制系统中硬件资源统一调度方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1.建立控制系统中业务逻辑层与硬件资源管理层之间的通信链路，并存储业务逻辑层发起的所有主题订阅信息；
S2.硬件资源管理层循环等待接收业务逻辑层发送的报文，当接收到所述报文后，对报文内容进行解析，确定控制类型，根据所述控制类型执行相应通信、AD或IO操作；
S3.硬件资源管理层循环等待接收硬件资源端口产生的数据，当接收到数据后，根据存储的主题订阅信息按照预设订阅方式进行数据匹配，若匹配一致，将数据组包后发送至发起该主题订阅信息的相应业务逻辑层；若匹配不一致，则丢弃所述数据。
需说明的是，步骤S2与步骤S3为并行处理过程，两者不存在先后关系。
本领域技术人员能够理解的是，步骤S3中产生的数据指的是通信数据，对于AD/IO信息不需要进行主题匹配。
与现有技术相比，本实施例提供的方法设计了一种硬件资源统一管理的方法，在控制系统中设计完全隔离的业务逻辑层和资源管理层，业务逻辑层使用统一接口，可以完成各种硬件资源的管理。通过主题订阅的方式对硬件资源管理层的通信信息进行匹配处理，可以完成通信信息的过滤。
实施例2
在实施例1的基础上进行改进，所述步骤S1进一步包括如下步骤：
S11.在控制系统中建立业务逻辑层、硬件资源管理层；
S12.硬件资源管理层接收业务逻辑层发起的注册申请，建立与所述业务逻辑层之间的Socket通信链路；具体地，资源管理层接收到所述注册申请后，获取所述注册申请中包含的业务逻辑层所在设备名称和本地Socket进行存储，并建立业务逻辑层-资源管理层之间的Socket通信链路；
S13.通过所述Socket通信链路，硬件资源管理层接收业务逻辑层发起的所有主题订阅信息，并存储。
优选地，步骤S1还包括在硬件资源管理层中建立包含整个系统(控制系统以及与控制系统进行通信连接的设备)所有硬件资源信息的配置表。所述配置表中，每一硬件资源的配置信息均以如下结构体数组形式存储
Hard[n]＝[(A1,B1,C1),(A2,B2,C2),…,(An,Bn,Cn)]
式中，Hard[n]表示n组硬件资源的配置信息，Ai表示设备标识，Bi表示资源类型，Ci表示节点地址(此地址对应的可以是发送端或接收端地址，对应接收端地址的情况具体见步骤S22，对应发送端地址的情况具体见步骤S32)，i＝1，…，n。
优选地，步骤S2中的报文依次包括与控制系统进行通信连接的其他设备的设备标识、控制指令信息、硬件设备通道号、数据长度、数据报文。并且，所述设备标识、控制指令信息、硬件设备通道号、数据长度、数据报文在每一报文中所占的数据长度均相同，具体长度见表1。具体存储形式为：
{设备标识：数值；控制指令信息：数值；硬件设备通道号：数值；数据长度：数值；数据报文：数值}
表1报文信息对照表
Figure GDA0002572254990000081
优选地，如图2所示，步骤S2进一步包括如下步骤：
S21.硬件资源管理层循环等待接收业务逻辑层发送的报文，当通过通过所述Socket通信链路接收到所报文后，对报文内容进行解析，根据报文中的控制指令信息确定控制类型；所述控制类型为通信、AD采集、IO输入和IO输出中的一种；
S22.若控制类型为通信，硬件资源管理层判定报文中的设备标识有效、硬件设备通道号无效，提取该报文中包含的数据，并将该报文包含的设备标识与配置表中的设备标识一一匹配，获得配置表中该设备标识对应的资源类型和节点地址，然后将所述报文中包含的数据组包后按所述资源类型发送至节点地址对应的系统或设备；
S23.若控制类型为AD采集、IO输入或IO输出，硬件资源管理层判定报文中的硬件设备通道号有效、设备标识无效，提取该报文中包含的硬件设备通道号，进行所述硬件设备通道号的AD采集、IO输入或IO输出。
具体地，上述节点地址指的是ID身份。例如，对于以太网，节点地址指的是IP地址和Port号；对于FLexRay和CAN，节点地址指的是节点信息；对于RS422、AD模块和IO模块，节点地址指的是端口号。
优选地，步骤S22中的资源类型为以太网通信、FlexRay通信、CAN通信、RS422通信中的一种。对于以太网通信，使用UDP协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于FlexRay通信，使用FlexRay2.1A协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于CAN通信，使用Can2.0B协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于RS422通信，按字节将所述报文中包含的数据组包发送。
优选地，步骤S1和S3中的每一所述主题订阅信息均包括：订阅标识、设备标识、订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度。并且，所述订阅标识、发送设备标识、订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度在每一主题订阅信息所占的数据长度均相同，具体长度见表2。每一主题订阅信息采用如下格式存储：
{订阅标识:数值，设备标识：图形，订阅报文头：固定数值，订阅报文头长度：数值，订阅报文的起始位置：数值，订阅报文长度：数值}
表2主题订阅信息对照表
Figure GDA0002572254990000101
优选地，如图3所述，步骤S3可进一步包括如下步骤：
S31.硬件资源管理层循环等待接收硬件资源端口产生的数据，当接收到数据后，根据存储的主题订阅信息中的订阅标识确定预设订阅方式；所述订阅方式为按设备订阅或按字节订阅；
S32.当订阅方式为按设备订阅时，硬件资源管理层判定主题订阅信息中的设备标识有效，同时，判定主题订阅信息中订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度无效，根据硬件资源端口产生的数据附带的资源类型与节点地址与配置表中的资源类型与节点地址一一匹配，确定发起主题订阅信息的设备标识，然后，将该设备标识与所述主题订阅信息中的设备标识匹配，如果匹配成功，将所述数据组包后按所述资源类型发送至节点地址的业务逻辑层，否则，丢弃硬件资源端口产生的所述数据；
S33.当订阅方式为按字段订阅时，硬件资源管理层判定主题订阅信息中的订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度有效，同时，判定主题订阅信息中的设备标识无效，将硬件资源端口产生的数据与主题订阅信息中的订阅报文头、订阅报文头长度进行比较，如果不一致，丢弃硬件资源端口产生的所述数据，如果一致，根据所述订阅报文的起始位置、订阅报文长度从所述硬件资源端口产生的数据中截取相应数据，然后将所述相应数据组包后通过所述Socket通信链路发送至发起主题订阅信息的业务逻辑层。
可选地，上述设备标识包括指控系统、显控组合、车控设备、发控设备、供配电设备、定位定向设备、地盘、电源模块、北斗时统模块、数据记录模块标识中的至少一种。
实施时，首先，划分控制系统的业务逻辑层和硬件资源管理层；其次，确定控制系统以及与其相连接的其他设备之间的网络拓扑关系，提取硬件资源信息，建立硬件资源信息配置表，并存储在硬件资源管理层；然后，建立业务逻辑层和硬件资源管理层之间的Socket通信连接；再次，业务逻辑层根据业务需求设定主题订阅信息，并发送至硬件资源管理层，硬件资源管理层保存主题订阅信息；再次，业务逻辑层根据流程信息，通过统一接口对硬件资源进行管理；硬件资源管理层接收到业务逻辑层的报文信息后，根据控制类型，对硬件资源进行相应的控制；同时，硬件资源层接收到其他设备发送的通信信息后，根据保存的主题订阅信息进行匹配，匹配后发送至业务逻辑层。(注：AD、IO信息不需要匹配，直接发送)。
与实施例1方法相比，本实施例提供的方法具体描述了硬件资源配置表的建立、硬件资源管理的统一管理和主题订阅与信息匹配的实现。建立统一格式的配置信息表，有助于使硬件资源管理层通用化，隔离各种控制系统的差异性，便于移植。硬件资源管理层统一对各种硬件资源进行管理和调度，隔离了业务逻辑和硬件资源管理的耦合，系统设计中可以把更多精力放在业务逻辑层面，同时，降低了系统设计、升级和维护的难度；硬件资源层对通信信息进行主题订阅的匹配，实现了通信信息的过滤，使业务逻辑层仅对自己感兴趣的信息进行处理，极大地增加了系统处理信息的灵活性。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
建立控制系统中业务逻辑层与硬件资源管理层之间的通信链路，并存储业务逻辑层发起的所有主题订阅信息；
硬件资源管理层循环等待接收业务逻辑层发送的报文，当接收到所述报文后，对报文内容进行解析，确定控制类型，根据所述控制类型执行相应通信、AD或IO操作；
硬件资源管理层循环等待接收硬件资源端口产生的数据，当接收到数据后，根据存储的主题订阅信息按照预设订阅方式进行数据匹配，若匹配一致，将数据组包后发送至发起该主题订阅信息的相应业务逻辑层；若匹配不一致，则丢弃所述数据；
其中，所述建立控制系统中业务逻辑层与硬件资源管理层之间的通信链路，进一步包括如下步骤：
在控制系统中建立业务逻辑层、硬件资源管理层；
硬件资源管理层接收业务逻辑层发起的注册申请，建立与所述业务逻辑层之间的Socket通信链路。
2.根据权利要求1所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，还包括在硬件资源管理层中建立包含控制系统以及与控制系统进行通信连接的设备的所有硬件资源信息的配置表；
所述配置表中，每一硬件资源的配置信息均以如下结构体数组形式存储
Hard[n]＝[(A1,B1,C1),(A2,B2,C2),…,(An,Bn,Cn)]
式中，Hard[n]表示n组硬件资源的配置信息，Ai表示设备标识，Bi表示资源类型，Ci表示节点地址，i＝1，…，n。
3.根据权利要求2所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，所述报文依次包括：与控制系统进行通信连接的设备标识、控制指令信息、硬件设备通道号、数据长度、数据报文；并且，
所述设备标识、控制指令信息、硬件设备通道号、数据长度、数据报文在每一报文中所占的数据长度均相同。
4.根据权利要求3所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，所述对报文内容进行解析，确定控制类型，根据所述控制类型执行相应通信、AD或IO操作，进一步包括如下步骤：
对报文内容进行解析，根据控制指令信息确定控制类型；所述控制类型为通信、AD采集、IO输入和IO输出中的一种；
若控制类型为通信，硬件资源管理层提取该报文中包含的数据，并将该报文包含的设备标识与配置表中的设备标识一一匹配，获得配置表中该设备标识对应的资源类型和节点地址，然后将所述报文中包含的数据组包后按所述资源类型发送至所述节点地址对应的设备；
若控制类型为AD采集、IO输入或IO输出，硬件资源管理层提取该报文中包含的硬件设备通道号，进行所述硬件设备通道号的AD采集、IO输入或IO输出。
5.根据权利要求4所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，所述资源类型为以太网通信、FlexRay通信、CAN通信、RS422通信中的一种；
对于以太网通信，使用UDP协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于FlexRay通信，使用FlexRay2.1A协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于CAN通信，使用Can2.0B协议将所述报文中包含的数据组包发送；对于RS422通信，按字节将所述报文中包含的数据组包发送。
6.根据权利要求1-5之一所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，每一所述主题订阅信息均包括：订阅标识、设备标识、订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度；并且，
所述订阅标识、发送设备标识、订阅报文头、订阅报文头长度、订阅报文的起始位置、订阅报文长度在每一主题订阅信息所占的数据长度均相同。
7.根据权利要求6所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，所述预设订阅方式为按设备订阅或按字节订阅；
若硬件资源端口产生的数据与存储的主题订阅信息匹配一致，将数据组包后发送至发起该主题订阅信息的相应业务逻辑层，进一步包括如下步骤：
当订阅方式为按设备订阅时，根据硬件资源端口产生的数据附带的资源类型与节点地址与配置表中的资源类型与节点地址一一匹配，确定发起主题订阅信息的设备标识，然后，将该设备标识与所述主题订阅信息中的设备标识匹配，如果匹配成功，将所述数据组包后按所述资源类型发送至节点地址对应的业务逻辑层；
当订阅方式为按字段订阅时，将硬件资源端口产生的数据与主题订阅信息中的订阅报文头、订阅报文头长度进行比较，如果不一致，丢弃硬件资源端口产生的所述数据，如果一致，根据所述订阅报文的起始位置、订阅报文长度从所述硬件资源端口产生的数据中截取相应数据，然后将所述相应数据组包后发送至发起主题订阅信息的业务逻辑层。
8.根据权利要求3-5、7之一所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，所述设备标识包括指控系统、显控组合、车控设备、发控设备、供配电设备、定位定向设备、地盘、电源模块、北斗时统模块、数据记录模块标识中的至少一种。
9.根据权利要求3-5、7之一所述的控制系统中硬件资源统一调度方法，其特征在于，对于以太网，节点地址包括IP地址、Port号；对于FLexRay和CAN，节点地址包括每一节点信息；对于RS422、AD模块和IO模块，节点地址为端口号。
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