CN110493216B - 基于嵌入式串口数据透传侦听的方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于嵌入式串口数据透传侦听的方法、系统及存储介质。该方法通过在嵌入式系统增加采集服务的透传侦听串口设备，来对设备串口数据透传，保证监测系统对设备的数据采集，另外启动侦听功能对设备数据进行解析，为其他用户提供数据服务，实现对设备数据的采集、分析以及本地告警、显示的作用。发明主要部署在嵌入式系统中，所有电子设备上操作系统的开发，开发对象有手机，掌上电脑，机电系统等，该方法工作程序较为简单。本发明能够为多用户对设备的数据访问，实现数据共享，可以使更多的人更充分地使用已有数据资源，减少资料收集、数据采集等重复工作，而把精力重点放在开发新的应用程序及系统集成上。

Description

基于嵌入式串口数据透传侦听的方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及计算机数据通信领域，尤其涉及一种基于嵌入式串口数据透传侦听的方法、系统及存储介质。
背景技术
随着人工智能，物联网，大数据，工业互联网等科学技术的蓬勃发展，智能设备广泛应用于各个领域，而部分智能设备(仪器)的通信协议采用的是串口RS232，RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的，只能一个在线用户对设备进行数据通讯，无法为多用户提供数据服务。
基于此，现急需一种能够通过部署串口数据透传侦听采集服务实现为多用户提供数据共享的基于嵌入式串口数据透传侦听的方法、系统及存储介质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够通过部署串口数据透传侦听采集服务实现为多用户提供数据共享的基于嵌入式串口数据透传侦听的方法、系统及存储介质。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种基于嵌入式串口数据透传侦听的方法，该方法通过在嵌入式系统增加采集服务的透传侦听串口设备，来对设备串口数据透传，保证监测系统对设备的数据采集，另外启动侦听功能对设备数据进行解析，为其他用户提供数据服务，实现对设备数据的采集、分析以及本地告警、显示的作用。
进一步的，该方法具体包括以下步骤：
S1、当上位机通过串口向智能设备发送命令时，串口透传侦听服务开启串口侦听模块，一方面将数据转发至设备，另一方面将数据送至数据收集模块；设备返回的数据，同样侦听模块将数据送至上位机和数据收集模块；
S2、数据处理模块根据数据收集模块中的数据进行处理分析；数据处理模块根据设备提供的通讯协议进行独立处理，以完成对各种类型数据的访问、过滤、清洗、转换和加载ETL过程，将解析的数据提交至数据交互模块；
S3、当上位机没有下发数据时或通道中断时，串口透传侦听服务启动数据采集模块，由数据采集模块代替上位机向设备发送数据，数据处理模块对数据进行处理，一旦上位机下发数据或通道中断恢复时，数据采集模块自动停止数据采集；
S4、数据交互模块将转换好的数据按Modbus的数据交换格式实现数据共享。作为本发明的优选方式之一，所述透传侦听串口设备的通讯接口为若干个串行接口，若干个所述串行接口为RS-232接口。
进一步的，所述数据透传具体包括以下处理过程：
所述数据透传具体包括以下处理过程：
(1)数据转发基于TCP通讯：
当收集到透传的数据时S1＝{N1，N2，N3，……Nm}，在固定的时间T内，判断包信息是否存在包结束符，如有则将形成侦听数据S＝S1；如果没有结束符，等待接收下一包数据S2＝{N1，N2，N3，……Nm}，同时判断Δt大小，如Δt<500ms，收到的数据中有结束符，将多次收到的数据包进行叠加S＝{S1，S2，S3，……Sn}，组装成完整数据包进行下一步处理；同时清空临时队列；
(2)在数据透传侦听的过程，增加L-KEY作为键值：
L-KEY是采用MD5加密生成唯一KEY值，对数据包(Sb)进行计算得出一个32位的MD5值：MD5(B)，数据包传递前，组装处理后信息：BS＝MD5(B)+B，将BS存入数组ArrayList中并进行哈希排列，将数据包BS发送给接收端；接收端接收数据后回传BS的前32位(即L-KEY)给发送端，发送端接收到L-KEY后，从ArrayList中查询L-KEY，并将L-KEY移除；
(3)对收到的数据进行校验：
计算数组BS长度：L＝Count(ArrayList)，取数组中间值：M＝L/2，判断ArrayList[M]的KEY值(前32位)，当KEY＝L-KEY时，Remove(M)，跳出循环；当KEY<L-KEY时，(L-M)％2＝＝0时M＝M+(L-M)/2，否则M＝M+(L-M)/2+1，再进行循环计算；当KEY>L-KEY时，赋值L＝M，M％2＝＝0时M＝M/2，否则M＝M/2+1，再进行循环计算；
(4)接收端接收数据后，对数据进行完整性、合法性校验：
通过L≤32，L-KEY＝SUB(S，0，32)，S＝SUB(S，33)多种方式进行判断，对校验正确的数据进行系统操作处理。
本发明还公开了一种基于嵌入式串口数据透传侦听的系统，包括数据侦听模块以及数据发送模块，所述数据侦听模块用于侦听上位机与智能设备通信的数据，其具体包括数据收集模块、数据采集模块、数据交互模块；数据收集模块用于对侦听到的数据进行采集与中转，所述数据采集模块对数据收集模块采集的数据进行保存，所述数据交互模块通过其内部的数据处理模块按照智能设备的规约进行协议转换；数据交互模块用于将处理好的数据进行共享；当上位机停止时，启动数据发送模块用于对智能设备通讯数据下发。
作为本发明的优选方式之一，所述数据侦听模块设置到带有RS232嵌入系统的装置中，装置的RS232接口并联接入到智能设备与上位机通讯的监控单元接口RS232上。
作为本发明的优选方式之一，所述数据交互模块通过数据处理模块按照智能设备的规约进行协议转换的内容为DLL动态库。
本发明还公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有基于嵌入式串口数据透传侦听程序，所述基于嵌入式串口数据透传侦听程序被处理器执行时实现上文所述的基于嵌入式串口数据透传侦听方法的执行步骤流程。
本发明相比现有技术的优点在于：(1)本发明主要部署在嵌入式系统中，所有电子设备上操作系统的开发，开发对象有手机，掌上电脑，机电系统等，因此，该方法工作程序较为简单。(2)本发明采用串口数据透传侦听的方法，能够为多用户对设备的数据访问，实现数据共享，可以使更多的人更充分地使用已有数据资源，减少资料收集、数据采集等重复工作，而把精力重点放在开发新的应用程序及系统集成上。(3)本发明适用于带有通讯为RS232接口的所有智能设备，因此，该方法适用范围广，具有较强的现实推广意义。
附图说明
图1是实施例1中的基于嵌入式串口数据透传侦听的详细流程图；
图2是实施例2中的基于嵌入式串口数据透传侦听系统功能示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种基于嵌入式串口数据透传侦听的方法，该方法通过在嵌入式系统增加采集服务的透传侦听串口设备，来对设备串口数据透传，保证监测系统对设备的数据采集，另外启动侦听功能对设备数据进行解析，为其他用户提供数据服务，实现对设备数据的采集、分析以及本地告警、显示的作用。
本实施例采用串口数据透传侦听的方法，能够为多用户对设备的数据访问，实现数据共享，可以使更多的人更充分地使用已有数据资源，减少资料收集、数据采集等重复工作，而把精力重点放在开发新的应用程序及系统集成上。
进一步的，该方法具体包括以下步骤：
S1、当上位机通过串口向智能设备发送命令时，串口透传侦听服务开启串口侦听模块，一方面将数据转发至设备，另一方面将数据送至数据收集模块；设备返回的数据，同样侦听模块将数据送至上位机和数据收集模块；需要说明的是，该工作流程保证了上位机与设备之间的数据通信，同时在收集模块中也复制了一份数据。
S2、数据处理模块根据数据收集模块中的数据进行处理分析；数据处理模块根据设备提供的通讯协议进行独立处理，以完成对各种类型数据的访问、过滤、清洗、转换和加载ETL过程，将解析的数据提交至数据交互模块；
S3、当上位机没有下发数据时或通道中断时，串口透传侦听服务启动数据采集模块，由数据采集模块代替上位机向设备发送数据，数据处理模块对数据进行处理，一旦上位机下发数据或通道中断恢复时，数据采集模块自动停止数据采集；
S4、数据交互模块将转换好的数据按Modbus的数据交换格式实现数据共享。可以理解的是，本实施方式可以使更多的用户更充分地使用已有数据资源，减少资料收集、数据采集等重复劳动和相应费用，而把精力重点放在开发新的应用程序及系统集成上。
进一步的，所述透传侦听串口设备的通讯接口为若干个串行接口，若干个所述串行接口为RS-232接口，需要说明的是，本实施方式的RS-232接口可以多用户提供数据服务。
进一步的，所述数据透传具体包括以下处理过程：
(1)数据转发基于TCP通讯：
当收集到透传的数据时S1＝{N1，N2，N3，……Nm}，在固定的时间T内，判断包信息是否存在包结束符，如有则将形成侦听数据S＝S1；如果没有结束符，等待接收下一包数据S2＝{N1，N2，N3，……Nm}，同时判断Δt大小，如Δt<500ms，收到的数据中有结束符，将多次收到的数据包进行叠加S＝{S1，S2，S3，……Sn}，组装成完整数据包进行下一步处理；同时清空临时队列；
(2)在数据透传侦听的过程，增加L-KEY作为键值：
L-KEY是采用MD5加密生成唯一KEY值，对数据包(Sb)进行计算得出一个32位的MD5值：MD5(B)，数据包传递前，组装处理后信息：BS＝MD5(B)+B，将BS存入数组ArrayList中并进行哈希排列，将数据包BS发送给接收端；接收端接收数据后回传BS的前32位(即L-KEY)给发送端，发送端接收到L-KEY后，从ArrayList中查询L-KEY，并将L-KEY移除；
(3)对收到的数据进行校验：
计算数组BS长度：L＝Count(ArrayList)，取数组中间值：M＝L/2，判断ArrayList[M]的KEY值(前32位)，当KEY＝L-KEY时，Remove(M)，跳出循环；当KEY<L-KEY时，(L-M)％2＝＝0时M＝M+(L-M)/2，否则M＝M+(L-M)/2+1，再进行循环计算；当KEY>L-KEY时，赋值L＝M，M％2＝＝0时M＝M/2，否则M＝M/2+1，再进行循环计算；
(4)接收端接收数据后，对数据进行完整性、合法性校验：
通过L≤32，L-KEY＝SUB(S，0，32)，S＝SUB(S，33)多种方式进行判断，对校验正确的数据进行系统操作处理。
本实施例的通过以上方式对数据进行处理，增加了数据透传过程的安全性以及完整性。
实施例2
参见图2：本实施例还公开了一种基于嵌入式串口数据透传侦听的系统，包括数据侦听模块以及数据发送模块，所述数据侦听模块用于侦听上位机与智能设备通信的数据，其具体包括数据收集模块、数据采集模块、数据交互模块；数据收集模块用于对侦听到的数据进行采集与中转，所述数据采集模块对数据收集模块采集的数据进行保存，所述数据交互模块通过其内部的数据处理模块按照智能设备的规约进行协议转换；需要说明的是，当经过数据处理模块时，可以为本地提供报警及显示，当不经过数据处理模块时，可以为其他用户提供数据访问服务；数据交互模块用于将处理好的数据进行共享；当上位机停止时，启动数据发送模块用于对智能设备通讯数据下发，需要说明的是，当上位机工作时数据发送模块停止工作。
进一步的，所述数据侦听模块设置到带有RS232嵌入系统的装置中，装置的RS232接口并联接入到智能设备与上位机通讯的监控单元接口RS232上，需要说明的是，本系统适用于带有通讯为RS232接口的所有智能设备。
优选的，所述数据交互模块通过数据处理模块按照智能设备的规约进行协议转换的内容为DLL动态库；本实施例使用较少的资源，当多个程序使用同一个函数库时，DLL可以减少在磁盘和物理内存中加载代码的重复量。
实施例3
本实施例还公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有基于嵌入式串口数据透传侦听程序，所述基于嵌入式串口数据透传侦听程序被处理器执行时实现上文所述的基于嵌入式串口数据透传侦听方法的执行步骤流程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于嵌入式串口数据透传侦听的方法，其特征在于，该方法通过在嵌入式系统增加采集服务的透传侦听串口设备，来对设备串口数据透传，保证监测系统对设备的数据采集，另外启动侦听功能对设备数据进行解析，为其他用户提供数据服务，实现对设备数据的采集、分析以及本地告警、显示的作用；所述数据透传具体包括以下处理过程：
（1）数据转发基于TCP通讯：
当收集到透传的数据时S1={N1，N2，N3，……Nm}，在固定的时间T内，判断包信息是否存在包结束符，如有则将形成侦听数据S=S1；如果没有结束符，等待接收下一包数据S2={N1，N2， N3，……Nm}，同时判断∆t大小，如∆t<500ms，收到的数据中有结束符，将多次收到的数据包进行叠加S={S1，S2，S3，……Sn}，组装成完整数据包进行下一步处理；同时清空临时队列；
（2）在数据透传侦听的过程，增加L-KEY作为键值：
L-KEY是采用MD5加密生成唯一KEY值，对数据包（Sb）进行计算得出一个32位的MD5值：MD5(B)，数据包传递前，组装处理后信息：BS=MD5(B)+B，将BS存入数组ArrayList中并进行哈希排列，将数据包BS发送给接收端；接收端接收数据后回传BS的前32位即L-KEY给发送端，发送端接收到L-KEY后，从ArrayList中查询L-KEY，并将L-KEY移除；
（3）对收到的数据进行校验：
计算数组BS长度：L=Count(ArrayList)，取数组中间值：M=L/2，判断ArrayList[M]的KEY值（前32位），当KEY = L-KEY时，Remove(ArrayList[M])，跳出循环；当KEY <L-KEY时，(L-M)%2==0时M=M+(L-M)/2，否则M=M+(L-M)/2+1，再进行循环计算；当KEY >L-KEY时，赋值L=M，M%2==0时M=M/2，否则M=M/2+1，再进行循环计算；
（4）接收端接收数据后，对数据进行完整性、合法性校验：
通过L≤32，L-KEY=SUB(S，0，32)，S=SUB(S，33)多种方式进行判断，对校验正确的数据进行系统操作处理。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入式串口数据透传侦听的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1、当上位机通过串口向智能设备发送命令时，串口透传侦听服务开启串口侦听模块，一方面将数据转发至设备，另一方面将数据送至数据收集模块；设备返回的数据，同样侦听模块将数据送至上位机和数据收集模块；
S2、数据处理模块根据数据收集模块中的数据进行处理分析；数据处理模块根据设备提供的通讯协议进行独立处理，以完成对各种类型数据的访问、过滤、清洗、转换和加载ETL过程，将解析的数据提交至数据交互模块；
S3、当上位机没有下发数据时或通道中断时，串口透传侦听服务启动数据采集模块，由数据采集模块代替上位机向设备发送数据，数据处理模块对数据进行处理，一旦上位机下发数据或通道中断恢复时，数据采集模块自动停止数据采集；
S4、数据交互模块将转换好的数据按Modbus的数据交换格式实现数据共享。
3.根据权利要求1所述的基于嵌入式串口数据透传侦听的方法，其特征在于，所述透传侦听串口设备的通讯接口为若干个串行接口，若干个所述串行接口为RS-232接口。
4.一种基于嵌入式串口数据透传侦听的系统，其特征在于，包括数据侦听模块以及数据发送模块，所述数据侦听模块用于侦听上位机与智能设备通信的数据，其具体包括数据收集模块、数据采集模块、数据交互模块；数据收集模块用于对侦听到的数据进行采集与中转，所述数据采集模块对数据收集模块采集的数据进行保存，所述数据交互模块通过其内部的数据处理模块按照智能设备的规约进行协议转换；数据交互模块用于将处理好的数据进行共享；当上位机停止时，启动数据发送模块用于对智能设备通讯数据下发；
所述数据侦听模块具体包括以下处理过程：
（1）数据转发基于TCP通讯：
当收集到透传的数据时S1={N1，N2，N3，……Nm}，在固定的时间T内，判断包信息是否存在包结束符，如有则将形成侦听数据S=S1；如果没有结束符，等待接收下一包数据S2={N1，N2， N3，……Nm}，同时判断∆t大小，如∆t<500ms，收到的数据中有结束符，将多次收到的数据包进行叠加S={S1，S2，S3，……Sn}，组装成完整数据包进行下一步处理；同时清空临时队列；
（2）在数据透传侦听的过程，增加L-KEY作为键值：
L-KEY是采用MD5加密生成唯一KEY值，对数据包（Sb）进行计算得出一个32位的MD5值：MD5(B)，数据包传递前，组装处理后信息：BS=MD5(B)+B，将BS存入数组ArrayList中并进行哈希排列，将数据包BS发送给接收端；接收端接收数据后回传BS的前32位即L-KEY给发送端，发送端接收到L-KEY后，从ArrayList中查询L-KEY，并将L-KEY移除；
（3）对收到的数据进行校验：
计算数组BS长度：L=Count(ArrayList)，取数组中间值：M=L/2，判断ArrayList[M]的KEY值（前32位），当KEY = L-KEY时，Remove(ArrayList[M])，跳出循环；当KEY <L-KEY时，(L-M)%2==0时M=M+(L-M)/2，否则M=M+(L-M)/2+1，再进行循环计算；当KEY >L-KEY时，赋值L=M，M%2==0时M=M/2，否则M=M/2+1，再进行循环计算；
（4）接收端接收数据后，对数据进行完整性、合法性校验：
通过L≤32，L-KEY=SUB(S，0，32)，S=SUB(S，33)多种方式进行判断，对校验正确的数据进行系统操作处理。
5.根据权利要求4所述的基于嵌入式串口数据透传侦听的系统，其特征在于，所述数据侦听模块设置到带有RS232嵌入系统的装置中，装置的RS232接口并联接入到智能设备与上位机通讯的监控单元接口RS232上。
6.根据权利要求4所述的基于嵌入式串口数据透传侦听的系统，其特征在于，所述数据交互模块通过数据处理模块按照智能设备的规约进行协议转换的内容为DLL动态库。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有基于嵌入式串口数据透传侦听程序，所述基于嵌入式串口数据透传侦听程序被处理器执行时实现如权利要求1-3所述的基于嵌入式串口数据透传侦听方法的执行步骤流程。
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