CN112328417B - 一种嵌入式多程序通讯方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式多程序通讯方法和系统，所述方法包括如下步骤：建立MQTT服务器和多个MQTT客户端；每一MQTT客户端配置一个应用程序；所述应用程序向所述MQTT服务器发布应用消息；所述MQTT服务器根据所述应用消息中的主题标签向对应的MQTT客户端转发应用消息。应用消息采用是JSON格式数据，所述JSON格式数据内包含消息头、源程序主题名称、目标程序主题名称、帧序号、传输方向、消息内容。本发明可实现多个程序之间通过所述MQTT服务器相互通讯，客户端无需管理服务器通讯信道，可降低资源的占用，可实现多个程序的协同运行。

Description

一种嵌入式多程序通讯方法和系统

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别涉及一种嵌入式多程序通讯方法和系统。

背景技术

目前现有的智能管理终端内部程序之间采用的是socket通讯，每个程序管理着多个socket通讯信道，该现有技术需要预先定义于相互通讯程序之间的通讯信道，并且需要为每个信道分配一个唯一的通讯端口，每个程序都需要管理客户端和服务器之间的通讯，使得每个程序通讯占用的资源较大，不易于维护，并且单一通讯端口使得程序之间的可扩容性较差。

发明内容

本发明其中一个发明目的提供一种嵌入式多程序通讯方法和系统，所述方法和系统采用MQTT服务，通过设置一个MQTT服务器，每个程序都设置一个MQTT客户端，实现多个程序之间通过所述MQTT服务器相互通讯，客户端无需管理服务器通讯信道，可降低资源的占用，可实现多个程序的协同运行。

本发明另一个发明目的提供一种嵌入式多程序通讯方法和系统，所述方法和系统可将多个客户端集中设置于一个设备中，并且将服务器也集中设置于一个设备中，通过不同程序在服务器中的订阅服务和服务器对应用消息的转发和处理可完成多个程序的交互，由于MQTT协议是“轻量级”的通讯协议，使得多程序之间的交互占用资源更少。

本发明另一个发明目的提供一种嵌入式多程序通讯方法和系统，所述方法和系统通过MQTT协议实现多程序之间的通讯，无需对每个程序分配通讯端口，同时可避免端口同时使用，可降低通讯压力并且便于程序扩展，扩容的新程序对原有的程序无影响。

本发明另一个发明目的提供一种嵌入式多程序通讯方法和系统，所述方法和系统采用JSON格式消息实现多程序之间的数据通讯，所述JSON格式消息具有较强的可读性，便于程序的开发、调试分析。

本发明另一个发明目的提供一种嵌入式多程序通讯方法和系统，所述方法和系统对多个程序之间的相同主题赋予相同标签，在JSON格式消息中封装，可提高数据传输的效率和准确性。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种嵌入式多程序通讯方法,所述方法包括如下步骤：

建立MQTT服务器和至少一个MQTT客户端；

每一MQTT客户端配置一个应用程序；

所述应用程序向所述MQTT服务器发布应用消息或订阅请求；

所述MQTT服务器根据所述应用消息中的主题名称向对应的MQTT客户端转发应用消息。

根据本发明其中一个较佳实施例，应用消息采用是JSON格式数据，所述JSON格式数据内包含消息头、源程序主题名称、目标程序主题名称、帧序号、传输方向、消息内容。

根据本发明其中一个较佳实施例，所述MQTT客户端订阅所述MQTT服务器发送订阅请求并在所述MQTT服务器保存至少一个主题标签，所述MQTT服务器接收MQTT客户端发送的应用消息，并解析应用消息数据中的主题标签，根据所述应用消息的主题名称和至少一个MQTT客户端订阅的主题标签匹配，并将所述应用消息发送给匹配相同主题标签的MQTT客户端。

根据本发明其中一个较佳实施例，选定应用的功能作为程序主题名称，每个程序和应用消息中包含的相同应用的主题名称保持一致。

根据本发明其中一个较佳实施例，所述订阅包括主题过滤器，每个订阅包含不同的所述主题过滤器，所述主题过滤器用于表达订阅所匹配的主题标签，根据匹配的主题标签将对应的应用消息发送给对应的程序。

根据本发明其中一个较佳实施例，所述嵌入式多程序通讯方法包括点对点通讯，包括如下步骤：

获取源程序向所述MQTT服务器发送第一应用消息；

所述MQTT服务器识别第一应用消息中的主题名称；

将所述主题名称将和订阅的目标程序主题标签对比，并将所述第一应用消息发送给相同主题名称的目标程序；

目标程序识别所述第一应用消息中的主题名称和消息数据，根据消息数据处理后以所述主题名称形成第二应用消息，并将所述第二应用消息发送给所述MQTT服务器；

所述MQTT服务器识别第二应用消息的主题名称，并将所述第二应用消息发送给源程序。

根据本发明其中一个较佳实施例，所述嵌入式多程序通讯方法包括对多程序的广播，包括如下步骤：

源程序向所述MQTT服务器发送第三应用消息，所述MQTT服务器识别第三应用消息的主题名称，并根据该主题名称匹配主题标签；

将所述第三应用消息广播给具有和所述主题名称相同订阅主题标签的目标程序；

目标程序根据所述第三应用消息的消息数据执行操作。

根据本发明其中一个较佳实施例，在所述MQTT服务器发送新订阅请求，所述MQTT服务器获取并保存新程序的主题名称，作为新的主题标签。

为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种嵌入式多程序通讯系统，所述系统采用上述一种嵌入式多程序通讯方法。

附图说明

图1显示的是本发明一种嵌入式多程序通讯方法流程示意图。

图2显示的是本发明一种嵌入式多程序通讯系统的其中一个较佳实施例的通讯框架示意图。

图3显示的是本发明一种嵌入式多程序通讯系统的另一个较佳实施例的通讯框架示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请结合图1-3，本发明其中一个较佳实施例公开一种嵌入式多程序通讯方法，所述方法具体包括：

采用MQTT服务建立至少一个MQTT服务器和至少两个MQTT客户端，其中每个所述客户端配置一个应用程序，所述应用程序可向所述MQTT服务器发布应用消息。

MQTT服务器在接收MQTT客户端发送的应用消息后将应用消息转发给对应的MQTT客户端，具体转发给MQTT客户端对应的应用程序，值得一提的是，所述应用消息采用JSON格式进行数据封装，所述应用消息的内容包括消息头，源程序主题名称、目标程序主题名称、帧序号、传输方向和消息数据，其中所述消息头为固定的特征值，源程序为发布应用消息的程序，所述源程序具有对应的主题名称，该主题名称可作为所述源程序的身份标识。目标程序为需要所述服务器转发应用消息的程序，其中目标程序和源程序分别被配置于不同的客户端，并且不同目标程序设有不同的主题名称，该主题名称作为所述目标程序的身份标识，其中所述帧序号用于判断接收和重发状况，所述传输方向包括请求指令和响应指令，分别执行数据包在特定方向上的传输，所述应用消息还包括消息内容、消息类型，其中所述消息类型表示消息的种类，消息类型可以包括但不仅限于apdu、log，所述消息类型可根据不同的业务需求进行配置。其中所述消息数据可以根据具体业务进行配置，消息数据包括但不仅限于广播信息。

进一步的，所述MQTT客户端向所述MQTT服务器发送订阅请求，其中所述MQTT服务器保存不同MQTT客户端应用程序的订阅请求，具体的，所述订阅请求通过和所述MQTT服务器建立会话向所述MQTT服务器发送订阅请求，其中会话可包括多个订阅请求，并且所述MQTT客户端还可以通过和所述MQTT服务器建立会话的方式取消订阅，所述MQTT服务器根据MQTT客户端的订阅和取消订阅请求执行订阅或取消订阅操作，取消订阅后所述MQTT客户端移除接收应用消息请求。

值得一提的是，所述订阅包含主题筛选器，所述主题筛选器可用于获取指定主题的应用消息，所述主题筛选器内设有主题标签，所述主题标签通过订阅请求保存于所述MQTT服务器，当所述客户端按目标程序主题名称发布应用消息后通过所述MQTT服务器识别应用消息中的主题名称字段，并进一步将识别的主题名称和保存于所述MQTT服务器的主题标签对比，若存在相同的主题名称，则将所述应用消息发送给对应订阅的MQTT客户端，需要说明的是，不同应用程序中的建立客户端可被集成于一个电子设备中，并且服务器可被设置于同一个电子设备中，通过轻量级的MQTT协议和JSON格式数据使得多程序之间的通讯占用资源更少，通讯效率更高。

为了更好地说明本发明的技术效果，请参考图1，本发明进一步提供如下具体实施例：

所述应用程序包括第一应用程序、第二应用程序和第三应用程，其中所述第一应用程序主题为主控；所述第二应用程序主题为日志，第三应用程序的主题为抄表；对应的主题名称字段分别为app_main；app_log；app_meter_read；当所述第一应用程序发送第一应用消息，该第一应用消息中包含源程序主题名称，即app_main，以及目标程序主题名称，若所述目标程序主题名称为app_log，表示发送的目标程序为第二应用程序，当所述MQTT服务器获取所述第一应用消息后，识别所述第一应用消息中的主题名称，并将该字段和保存于所述MQTT服务器中的主题标签对比，该主题标签对应订阅的应用程序，所述第二应用程序订阅的主题名称为app_log，则所述MQTT服务器向所述第二应用程序转发所述第一应用消息，所述第二程序在接收到所述第一应用消息后执行应用消息中的任务。当所述第二程序完成任务后，进一步将所述第一应用消息中的源主题名称作为主题名称构建第二应用消息，即以字段为app_main作为主题名称构建第二应用消息，并向所述MQTT服务器发布所述第二应用消息，所述MQTT服务器解析所述第二应用消息后，识别所述主题名称字段，由于所述第一程序向所述MQTT服务器订阅了app_main主题名称，所述MQTT服务器方法向所述第一程序发送所述第二应用消息，所述第一应用程序根据所述第二应用消息执行对应的操作，因此通过上述步骤完成了第一应用程序和第二应用程序之间的交互。

在本发明其中一个较佳实施例中，所述第一应用消息中主题名称字段可以被设置为不同的主题名称，因此当所述MQTT服务器识别不同的主题名称时，可将所述第一应用消息转发给不同的目标应用程序。多个目标应用程序在获取所述第一应用程序后将源程序主题名称作为主题名称向所述MQTT服务器发布应用消息，所述第一应用程序程序接收到多个目标程序的应用消息后执行对应指令，通过上述步骤完成一对多的应用程序交互。

在本发明另一较佳实施例中，多个应用程可分别向所述MQTT服务器发送订阅请求，并在所述MQTT服务器中保存多个主题名称。举例来说，当所述第三应用程序向所述MQTT服务器发送订阅请求，该订阅请求中包括多个主题名称，比如订阅请求中包括app_main；app_log两个主题名称，在所述MQTT服务器中生成主题标签，表示所述第三程序同时接收第一应用程和第二应用程序的应用消息，当所述MQTT服务器根据主题名称匹配发送第一应用消息，以及所述MQTT服务器发送第二应用消息后，所述MQTT服务器识别第一应用消息和第二应用消息中的主题名称app_main和app_log，并将两个主题名称和保存于所述MQTT服务器的主题标签对比，由于所述主题标签保存了app_main和app_-log字段，对比后所述MQTT服务器向具有相同主题名称字段的应用程序发送所述第一应用消息和第二应用消息，即所述第一应用消息和第二应用消息被发送到所述第三应用程序中，第三应用程序分别执行第一应用消息和第二应用消息的指令。并将源程序主题名称字段生成应用消息发布给所述MQTT服务器，进一步通过所述MQTT服务器将应用消息转发给所述第一应用程序。值得一提的是，在本发明另一可行实施例中，不同的应用程序可同时订阅多个主题名称字段作为主题标签保存于所述MQTT服务器中，每个应用消息中可发送给不同的订阅的应用程序，不同应用程序之间不会相互影响,可实现多个应用程序的点对点通讯。

在本发明再一较佳实施例中，若存在新程序需要和其他程序进行交互，则新程序向所述MQTT服务器发布订阅请求，所述MQTT服务器处理该订阅并保存新程序发布的主题名称标签后即完成新程序的订阅，当应用程序取消订阅后，将不再接受订阅消息，终止程序间的交互，因此，本发明的程序之间的交互和无需设置新端口，应用程序间的扩容将更加方便。

进一步的，所述嵌入式多程序通讯方法还包括对多个程序发布广播消息，比如：所有的程序约定定义一个广播主题名称topic_broadcast，所有的程序都订阅topic_broadcast主题，当第三应用程序(任意一个应用程序)向所述MQTT服务器发布主题名称为topic_broadcast的应用信息时，所述MQTT服务器接收消息并识别topic_broadcast主题名称后向所有建立订阅的应用程序发布所述第三应用消息，所有建立订阅的应用程序接收到所述第三应用消息后不再向所述第三应用程序响应，从而使得所述第三应用程序(任意一个应用程序)完成对所有建立订阅应用程序的广播。

特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线段、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线段的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线段、电线段、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (7)

1.一种嵌入式多程序通讯方法,其特征在于，所述方法包括如下步骤：

建立MQTT服务器和至少一个MQTT客户端；

每一MQTT客户端配置一个应用程序；

所述应用程序向所述MQTT服务器发布应用消息或订阅请求；

所述MQTT服务器根据所述应用消息中的主题名称向对应的MQTT客户端转发应用消息；

其中，所述MQTT客户端订阅所述MQTT服务器发送订阅请求并在所述MQTT服务器保存至少一个主题标签，所述MQTT服务器接收MQTT客户端发送的应用消息，并解析应用消息数据中的主题标签，根据所述应用消息的主题名称和至少一个MQTT客户端订阅的主题标签匹配，并将所述应用消息发送给匹配相同主题标签的MQTT客户端；

所述嵌入式多程序通讯方法包括点对点通讯，包括如下步骤：

获取源程序向所述MQTT服务器发送第一应用消息；

所述MQTT服务器识别第一应用消息中的主题名称；

将所述主题名称将和订阅的目标程序主题标签对比，并将所述第一应用消息发送给相同主题名称的目标程序；

目标程序识别所述第一应用消息中的主题名称和消息数据，根据消息数据处理后以所述主题名称形成第二应用消息，并将所述第二应用消息发送给所述MQTT服务器；

所述MQTT服务器识别第二应用消息的主题名称，并将所述第二应用消息发送给源程序。

2.根据权利要求1中所述的一种嵌入式多程序通讯方法,其特征在于，应用消息采用JSON格式数据，所述JSON格式数据内包含消息头、源程序主题名称、目标程序主题名称、帧序号、传输方向、消息内容。

3.根据权利要求1中所述的一种嵌入式多程序通讯方法,其特征在于，选定应用的功能作为程序主题名称，每个程序和应用消息中包含的相同应用的主题名称保持一致。

4.根据权利要求1中所述的一种嵌入式多程序通讯方法,其特征在于，所述订阅包括主题过滤器，每个订阅包含不同的所述主题过滤器，所述主题过滤器用于表达订阅所匹配的主题标签，根据匹配的主题标签将对应的应用消息发送给对应的程序。

5.根据权利要求1中所述的一种嵌入式多程序通讯方法,其特征在于，所述嵌入式多程序通讯方法包括对多程序进行广播，包括如下步骤：

源程序向所述MQTT服务器发送第三应用消息，所述MQTT服务器识别第三应用消息的主题名称，并根据该主题名称匹配主题标签；

将所述第三应用消息广播给具有和所述主题名称相同主题标签的目标程序；

目标程序根据所述第三应用消息的消息数据执行操作。

6.根据权利要求1中所述的一种嵌入式多程序通讯方法,其特征在于，在所述MQTT服务器发送新订阅请求，所述MQTT服务器获取并保存新程序的主题名称，作为新的主题标签。

7.一种嵌入式多程序通讯系统，其特征在于，所述系统采用上述权利要求1-6中任意一项所述的一种嵌入式多程序通讯方法。