CN111880769B - 一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用 - Google Patents

一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111880769B
CN111880769B CN202010737128.1A CN202010737128A CN111880769B CN 111880769 B CN111880769 B CN 111880769B CN 202010737128 A CN202010737128 A CN 202010737128A CN 111880769 B CN111880769 B CN 111880769B
Authority
CN
China
Prior art keywords
interface
entity
attributes
layer
attribute
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010737128.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111880769A (zh
Inventor
王亚石
卢捍华
闵丽娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Posts and Telecommunications filed Critical Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN202010737128.1A priority Critical patent/CN111880769B/zh
Publication of CN111880769A publication Critical patent/CN111880769A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111880769B publication Critical patent/CN111880769B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00—Arrangements for software engineering
    • G06F8/10—Requirements analysis; Specification techniques
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/382—Information transfer, e.g. on bus using universal interface adapter
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Abstract

本发明提供一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用，所述接口实体包括：物联网中物联网平台与其他应用之间的服务接口、平台与网关之间的接口、网关与传感/执行器之间的接口以及平台内部各模块之间的接口，将接口实体抽象成可调用接口层、数据处理层和接口服务层，通过对可调用接口层、数据处理层、接口服务层上的属性集定义从而完成接口实体的描述。本发明采用的是属性化描述方法，且采用树状结构进行属性描述可以降低接口开发过程中的沟通设计成本，减少接口开发的工作量，提高接口开发的可靠性。

Description

一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用
技术领域
本发明涉及物联网和M2M技术领域，尤其涉及一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用。
背景技术
与传统的计算机应用系统不同的是物联网应用系统会包含各种软硬件甚至是开放网络空间中的资源，而这些软硬件模块或资源成分复杂，使用的技术和标准众多，要把它们整合到一起以实现应用系统功能就必须处理好各部分之间的接口。因此在物联网应用系统的建设活动中，有相当大的工作量是在进行这些处于系统不同部分的接口的协调与开发，但由于缺乏一个统一的模型或描述方法，这样的沟通与开发是极其低效的，并且开发成果也很难再次复用。
进行物联网应用系统开发时，有序地处理各类接口十分必要，但由于接口类型的千变万化，就事论事的处理方法显然是不明智的，而通过一定程度上的抽象却可以保证接口以及系统的稳定性和对不同标准和技术的适应性，实现不同阶段的接口分析设计的通用性，降低分析设计和实现的工作量，加快系统或设备的开发进度。这里的所指抽象方法主要包括属性化的接口分析、设计和实现过程，由此可以迅速响应新的需求，并且逐步具体化和逐步形式化的过程可以使接口实现更加可靠，降低各种风险。
发明内容
本发明提供一种适用于物联网应用系统各组成部分间接口的抽象描述方法，应用于接口实体，所述接口实体包括：物联网中物联网平台与其他应用之间的服务接口、平台与网关之间的接口、网关与传感/执行器之间的接口以及平台内部各模块之间的接口，将接口实体抽象成可调用接口层、数据处理层和接口服务层（如图1所示），通过对可调用接口层、数据处理层、接口服务层上的属性集定义从而完成接口实体的描述，可调用接口层：可调用接口层实现的是接口实体的南向通信功能，对于接口实体来说，它是已有的通信功能，可以通过使用该层次功能实现与对方功能实体的通信，通过调用接口实现与该层的交互，应用系统中同一组成部分使用的可调用层次可能属于OSI的不同层次，可调用接口层次处理系统组成部分物理设备的通信底层接口、与物理世界的接口以及与开放网络空间的接口；数据处理层：该层使用可调用接口，处理应用系统和可调用接口之间的数据适配、中介等转换功能，将不同技术、不同标准的外部接口数据转换为统一的应用系统内部数据，可以为系统的应用所使用；与此同时，该层次还要实现与通信对方的通信控制和管理交互，这种交互不包括可调用接口层已经实现的控制和管理交互功能；接口服务层：该层向另一个外部接口程序或应用程序提供接口服务，其屏蔽了接口的细节，向外提供另一个可调用接口。
进一步的，所描述可调用接口层、数据处理层、接口服务层和ISO（国际标准化组织）的OSI（开放系统互连）的层次无关；例如，可调用接口层可能是IP协议的实现，也可能是高级链路协议的实现，只要可以为系统中的接口实体所用，它在应用系统接口结构中的位置就是可调用接口层。
进一步的，所述属性集为树状结构，所述属性集设有多级属性，下一级属性由上一级属性展开，不同层级的属性对应接口描述的具体化程度（如图2所示）。
进一步的，所述属性集分为静态属性和动态属性，静态属性用于描述其技术特征，动态属性用于描述其在系统中的位置和作用，第一级静态属性包括：可调用接口南向协议和技术、可调用接口南向配置、数据处理部分对南向接入的数据处理属性、接口服务提供的服务描述、接口服务提供服务的调用协议和技术、接口实体的安全属性；第一级动态属性包括：接口实现的参考点、接口在参考点的位置（南向/北向）。
进一步的，所述属性集能够根据需求进行扩展。
本发明提供一种接口实体抽象描述方法的应用，包括如下步骤：
一、将已有的接口实体储存到接口库中；
二、将接口库中的接口实体进行属性描述；
三、根据应用系统的分析结果确定接口需求并对接口需求进行属性描述；
四、根据接口需求的属性从接口库中找到了属性描述一致的接口实体，将已有的接口实体应用到接口位置；
五、根据接口需求的属性从接口库中找未找到属性描述一致的接口实体，建立新的接口实体，将新的接口实体应用到接口位置，同时将新建接口加入接口库中储存。
进一步的，对接口库中的接口实体进行属性描述具体为：将接口实体抽象成可调用接口层、数据处理层和接口服务层，通过对可调用接口层、数据处理层、接口服务层上的属性集定义从而完成接口实体的描述。
进一步的，所述接口库能够在使用过程中将已有的接口实体和新增的接口实体不断应用为更为具体化层次的属性描述，直至能够定位已有的接口实体或能够实现新的接口实体。
进一步的，接口库可以对系统中不同位置的接口进行描述，例如，它既可以描述传感/执行终端中针对传感器/执行器的接口，也可以描述物联网服务平台中，与开放外系统的接口。
进一步的，接口库可以在不同阶段使用不同具体化层次的属性描述，直至能够定位一个现存的接口实体或实现一个新的接口实体。
与现有技术相比，本发明提供本发明提供一种接口实体抽象描述方法的应用具有以下有益效果：
1、降低了接口开发过程中的沟通设计成本。有了一个统一的模型结构或描述方法后，对于接口实体的范围确定和进一步设计就有了一个相对规范和有效的套路方法，即总是可以从接口实体的三个层次上进行相关数据与方法的描述与定位，这必然可以大大减少漫无目的的沟通和无效的设计，从而提高系统的开发效率。
2、减少了接口开发的工作量。随着开发成果的不断积累，各种接口相关的属性与方法都被作为开发资源记录在了接口库中，这导致的结果是，之后的接口开发在确认了需求以后，可以直接从接口库中筛选相关的对象与程序，加上一定数量的程序开发，便可组装成为一个新的接口实体投入使用，并且所谓的程序开发工作会随着接口资源的积累，在接口开发所有的工作中所占的比例越来越小。
3、提高了接口开发的可靠性。如前所述，随着接口开发成果的不断积累，新接口开发时新属性或新程序的比例会越来越低，这反而会导致新接口实体的稳定性越来越高，原因是接口库中的属性描述或功能实现都是经过系统反复验证过的，其可靠性与新开发的功能相比，显然风险是更低的。
附图说明：
图1为接口实体的结构示意图。
图2为一种物联网抽象结构示意图。
图3为串口代理接口结构示意图。
图4为初始化交互序列图。
图5为网关启动时的代理管理操作。
图6为定时超时后的代理管理操作。
图7为启动时操作的算法框图。
图8为数据转发的算法框图。
具体实施方式
本发明所描述的接口抽象结构是面向物联网应用系统实现的，它适用与物联网应用系统中所有交互接口的描述，具有高度的抽象性。接口种类包括物联网平台与其他应用之间的服务接口、平台与网关之间的接口、网关与传感/执行器之间的接口以及平台内部各模块之间的接口等。具体来说，接口实体通过其可调用接口可以连接：1）外部网络通信接口，例如：Internet的各层次协议、各种个域网协议、消息接口、OS内部的调用接口等； 2）各种MCU外部总线，例如：Modbus、I2C、UART、SPI等； 3）另一个接口实体的接口服务层次等。
通过接口服务部分可以连接：1）应用处理程序； 2）另一个接口实体的可调用接口的南向等。
如图2所示，一种物联网抽象结构，本发明可以看作是其中微观接口的具体化。特征为采用功能组和参考点的方式对物联网的数据处理和传输进行描述。其中矩形框表示功能组，它们是系统的组成部分；功能组之间的连接线为参考点，是系统组成部分之间的接口。各功能组的具体含义为：FG_AP：应用功能，所有在平台提供服务的基础上生成的应用均属于该功能组的范畴；FG_LE：逻辑设备功能，逻辑设备是以传感数据点为单位向应用提供各种传感执行数据服务，它是平台的核心功能。逻辑设备将不同来源、不同技术、不同标准的数据进行整合，提供统一的数据服务；FG_EA：设备适配功能，它是平台的边界，其南向参考点RP_C是平台的网络接口。它完成通过网络和终端交互的功能；FG_NG：网关功能，它完成各种传感/执行设备的网络接入功能，通过广域网的透明传输手段在RP_C参考点与平台通信；FG_AC：终端接入功能，完成各种终端的接入和适配，它与终端的RP_F参考点底层可以是多种协议；FG_TE：终端功能，实现传感器/执行器的接入和控制，可以包括一定的边缘数据处理能力；FG_EP：终端的端点，它是来自/去向传感器/执行器的数据源/宿，这些数据可以是传感器的传感数据或执行器执行数据也可以是诸如控制寄存器的其他数据；FG_FC：边缘计算功能，完成诸如传感/执行数据转换和处理、策略管理、现场反馈控制、终端和网关管理、通信操作管理（管理平面）的功能。
上述功能组中，FG_AP、FG_LE、FG_EA处于服务器侧；FG_NG、FG_AC、FG_TE、FG_FC则处于网络边缘的终端侧。
实施例1
以下说明在不同条件下、系统不同部分之间的接口实现时，运用本发明进行实施的具体方法。
网关与终端之间的接口实体定义
本例主要以静态属性确定过程说明该接口实体的描述方法。
1）确定可调用接口南向协议和技术属性，可能的取值包括UART（包括ZigBee、Modbus、LoRa等）、SPI（包括各种传感器、ZigBee、LoRa等）、I2C、TCP/UDP等。
2）确定可调用接口南向配置属性，与具体的协议和技术所规定的配置信息有关，如TCP/UDP的端口号、Modbus的寄存器地址、LoRa的终端地址和所属网关、ZigBee的网内地址等。
3）确定数据处理部分对南向接入的数据处理属性；
4）确定接口服务提供的服务描述；
5）确定接口服务提供服务的调用协议和技术；
6）确定接口实体的安全属性
在以上接口属性的确定过程中均隐含以下的规范操作：
1）检查系统接口库中是否已经存在该属性的准确描述，若不存在，转步骤3）；
2）获取该描述的相关定义数据以作为本次接口设计与实现之用，转步骤6）；
3）检查系统中是否有同类对象属性的描述，若不存在转步骤5）；
4）调整相关属性的描述以适应本次接口设计与实现之需要，并将调整结果保存到接口库之中，转步骤6）；
5）按照本发明所建议的规范方法进行接口实体静态属性的定义描述，并将描述结果保存到接口库之中；
6）完成该接口属性的定义。
实施例2
本例主要说明如何在实际的接口实现时采用本发明来规范实现接口实体的动态特征描述。
RP_F/UART-AGENT是网关南向接口通信实体的一种，通过设备的UART（包括USB转换的UART）接入。它可以接入各种具有异步串行口的模块或器件，对外的硬件接口可以是：RS-232、RS-485、SPI、I2C、TTL电平的UART等。它有一个代理处理器（STC15或STC8系列）硬件及其嵌入式程序，其主要作用如下：
1）解决Linux或Windows串口的即插即用问题。通过该代理，无论何种接口，接在网关系统的哪个串口或USB上，都可以被识别并正常工作，避免人工配置的过程。
2）进行接口电平（例如，RS-322、RS-485）、接口方式（例如，SPI、I2C）的转换。
3）进行串口收发的缓冲处理，提高整个系统的处理能力。
以下为具体操作步骤内容：
1）确定接口的整体结构。按照本发明的建议的分析设计方法，接口结构应如图3所示，它包含以下四个部分：
接口服务层和数据处理层：部署在网关主机中，完成接口的全局传感/执行数据处理和全局管理数据处理的工作，并向网关内部的其他模块提供服务。
主机接口适配器：通过该适配器，将来自UART代理处理器的TTL电平UART接口转换为非TTL电平的网关串口（USB串口、RS-232）；
代理处理器：为一个8位MCU组成的简单系统，完成处理代理的工作状态、接口格式转换、数据转发、南向接口管理等功能；
南向接口适配器：包括硬件和软件两个部分，负责处理南向接口的电平转换和接口协议转换（如SPI协议的处理）。
这一结构中，主机接口适配器、南向接口适配器、代理处理器形成可调用接口层。
2）确定接口双方的可能状态：
初始化（或接口重启）状态：处于该状态时，通信双方不传输全局数据，而是进行管理信息的交换。管理状态可以由代理侧发起，也可以由主机侧发起。
数据传输状态：双方确认初始化过程完成以后，进入该状态。在这一状态下，代理处理器在南北向接口间透明地交换数据。
3）确定接口数据结构
当网关（主机）侧需要进行管理交互的时候，发送起始的管理帧，启动交互如图4.所示的交互，定义管理帧结构。
4）定义主机侧接口管理程序操作序列，如图5.和图6.所示。
5）定义代理侧对主机侧的串口操作序列，如图7.和图8.所示。

Claims (4)

1.一种适用于物联网应用系统各组成部分间接口的抽象描述方法，应用于接口实体，所述接口实体包括：物联网中物联网平台与其他应用之间的服务接口、平台与网关之间的接口、网关与传感/执行器之间的接口以及平台内部各模块之间的接口，其特征在于，将接口实体抽象成可调用接口层、数据处理层和接口服务层，通过对可调用接口层、数据处理层、接口服务层上的属性集定义从而完成接口实体的抽象描述；所述属性集为树状结构，所述属性集设有多级属性，下一级属性由上一级属性展开，下一级属性对接口实体描述的具体化程度大于上一级属性对接口实体描述的具体化程度；所述属性集分为静态属性和动态属性，静态属性用于描述其技术特征，动态属性用于描述其在系统中的位置和作用，第一级静态属性包括：可调用接口南向协议和技术、可调用接口南向配置、数据处理部分对南向接入的数据处理属性、接口服务提供的服务描述、接口服务提供服务的调用协议和技术、接口实体的安全属性；第一级动态属性包括：接口实现的参考点、接口在参考点的南向或北向。
2.根据权利要求1所述的一种适用于物联网应用系统各组成部分间接口的抽象描述方法，其特征在于，所述属性集能够根据需求进行扩展。
3.一种接口实体抽象描述方法的应用，其特征在于，包括如下步骤：
一、将已有的接口实体储存到接口库中；
二、将接口库中的接口实体进行属性描述；
三、根据应用系统的分析结果确定接口需求并对接口需求进行属性描述；
四、根据接口需求的属性从接口库中找到了属性描述一致的接口实体，将已有的接口实体应用到接口位置；
五、根据接口需求的属性从接口库中找未找到属性描述一致的接口实体，建立新的接口实体，将新的接口实体应用到接口位置，同时将新建接口加入接口库中储存。
4.根据权利要求3所述的一种接口实体抽象描述方法的应用，其特征在于，对接口库中的接口实体进行属性描述具体为：将接口实体抽象成可调用接口层、数据处理层和接口服务层，通过对可调用接口层、数据处理层、接口服务层上的属性集定义从而完成接口实体的描述。
CN202010737128.1A 2020-07-28 2020-07-28 一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用 Active CN111880769B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010737128.1A CN111880769B (zh) 2020-07-28 2020-07-28 一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010737128.1A CN111880769B (zh) 2020-07-28 2020-07-28 一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111880769A CN111880769A (zh) 2020-11-03
CN111880769B true CN111880769B (zh) 2022-10-04

Family

ID=73200790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010737128.1A Active CN111880769B (zh) 2020-07-28 2020-07-28 一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111880769B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115208920B (zh) * 2022-07-14 2023-06-30 南京邮电大学 分布式物联网服务单元

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102902536A (zh) * 2012-09-14 2013-01-30 杭州泛和科技有限公司 一种物联网计算机系统
US20160072892A1 (en) * 2013-12-10 2016-03-10 Shenyang Institute Of Automation Of The Chinese Academy Of Sciences A semantics-based architectural model of the internet of things
CN111371831A (zh) * 2019-12-04 2020-07-03 南京邮电大学 一种抽象的物联网应用框架系统及实现方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102902536A (zh) * 2012-09-14 2013-01-30 杭州泛和科技有限公司 一种物联网计算机系统
US20160072892A1 (en) * 2013-12-10 2016-03-10 Shenyang Institute Of Automation Of The Chinese Academy Of Sciences A semantics-based architectural model of the internet of things
CN111371831A (zh) * 2019-12-04 2020-07-03 南京邮电大学 一种抽象的物联网应用框架系统及实现方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111880769A (zh) 2020-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019216649B9 (en) Method and system for providing reference architecture pattern-based permissions management
US9391801B2 (en) Virtual private networks distributed across multiple cloud-computing facilities
CN112104754B (zh) 网络代理方法、系统、装置、设备及存储介质
US8078736B1 (en) Virtual interface
US11960430B2 (en) Remote mapping method, apparatus and device for computing resources, and storage medium
US20080222298A1 (en) Sharing a shared resource across logical partitions or systems
CN106534178B (zh) RapidIO网络通用套接字的实现系统及方法
CN114124929A (zh) 跨网络的数据处理方法和装置
CN109787864A (zh) 一种基于Netperf的网络自动测试方法、装置、终端及存储介质
WO2021031518A1 (zh) 一种数据兼容性网关系统
CN111459632B (zh) 一种供终端应用程序调用的串口代理及实现方法
CN111880769B (zh) 一种适用于物联网应用系统接口的抽象描述方法及其应用
CN114942826A (zh) 跨网络多集群系统及其访问方法及云计算设备
CN115022408A (zh) 基于服务网格的数据传输方法及装置、电子设备
CN113765801B (zh) 应用于数据中心的报文处理方法和装置、电子设备和介质
CN112966833A (zh) 基于Kubernetes集群的机器学习模型平台
CN105871676B (zh) 一种桌面云中远端虚拟机的网络连接方法及系统
US20220311791A1 (en) Systems and methods for low latency stateful threat detection and mitigation
US20220244976A1 (en) Containers on demand
US6173319B1 (en) Using a systems network architecture logical unit activation request unit as a dynamic configuration definition in a gateway
CN115499432A (zh) 家庭终端算力资源管理系统及算力资源调度方法
WO2021139099A1 (zh) 一种基于边缘云环境的虚拟can口多路复用技术的实现方法
CN114143144A (zh) 基于分布式网关的微服务调用方法、装置及相关设备
US5966545A (en) System for interfacing network applications with different versions of a network protocol by providing base class at session level and invoking subclass from base class at session level
CN109257264B (zh) 开通以太网虚拟专用网络服务的系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant