CN114666420A

CN114666420A - 一种开放式的多通讯协议组件

Info

Publication number: CN114666420A
Application number: CN202210318588.XA
Authority: CN
Inventors: 古勇; 蒙博宇; 石莹; 袁剑蓉; 金锦娣
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2042-03-29
Also published as: CN114666420B

Abstract

本发明公开了一种开放式的多通讯协议组件，包括协议层、调度层、数据层、接口层和全局管理模块；协议层部署经过对象化封装的通讯协议库，编译为LINUX系统的SO库文件，每个SO库封装若干通讯协议接口；调度层运行多协议调度器，并设计调度器的工作流程；数据层接收调度层提交的格式化协议数据，存入内存数据库；数据层建立写请求命令通道，对接口层开放数据下写接口；本发明采用SO库封装方法实现统一的对象化封装；采用嵌入式结构分层设计，层间接口清晰，对迭代开发友好；支持协议功能热装载，现场无扰；基于LINUX系统，可移植性好，泛用性强；具有应用层接口设计，与业务融合能力好。

Description

一种开放式的多通讯协议组件

技术领域

本发明属于计算机通信技术领域，具体涉及一种开放式的多通讯协议组件。

背景技术

同时负责多种通讯协议数据的互联互通，并保持灵活的可扩展性，可维护性，可部署性，是多通讯协议组件的主要功能。但目前市面上的多通讯协议组件普遍存在以下问题：

1.不支持热装载，无法在多通讯协议组件已经部署在现场持续工作的情况下，进行新协议装载时对现有通讯协议无扰，造成现场数据临时中断，丢失用户数据，降低用户体验。

2.框架封闭，无二次开发设计，无法进行迭代式的新增协议功能开发，进行功能扩展。

3.开放性不足，不利于与不同业务的软件进行融合。

4.不同种类的通讯协议的统一抽象封装方法，迭代开发难度大，不利于新增协议，进行功能扩展。

5.缺乏应用层接口设计，缺乏元数据设计，不利于与不同业务的软件进行融合。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种支持重载的开放式的多通讯协议组件，用于解决如下问题：如何对通讯协议代码进行统一的对象化封装；如何设计、实现通讯协议功能调度框架，达到无扰更新；如何设计实现应用层接口和接口传参结构，达到功能开放。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种开放式的多通讯协议组件，包括协议层、调度层、数据层、接口层和全局管理模块；

所述协议层部署经过对象化封装的通讯协议库，编译为LINUX系统的SO库文件，每个SO库封装以下通讯协议接口：协议初始化接口、协议参数配置接口、协议数据读接口、协议数据写接口、协议业务周期调度接口、协议私有化接口，所有通讯协议接口均能够被全局管理模块调用；

所述调度层运行多协议调度器，所述多协议调度器每个工作周期根据全局管理模块传入的配置信息，通过LINUX的DL系列函数对协议层的SO库进行选择性加载，卸载，初始化配置，调度，对读取到的协议数据进行数据格式化，提交到数据层；接收数据层传递的写请求，调用协议层的协议数据写接口传出；

所述数据层接收所述调度层提交的格式化协议数据，存入内存数据库；对接口层开放数据查询请求接口，返回对应的协议数据；建立写请求命令通道，对接口层开放数据下写接口，转化接口层下发的写请求至调度层；

所述接口层开放业务功能接口，支持外界获取多通讯协议组件的工作状态和统计信息，读写协议数据。

进一步地，所述协议层实现以SO库为部署对象的插件式部署，每个SO库部署一种通讯协议，可以包括同一种类的多个协议，不同SO库也可以部署同种通讯协议。

进一步地，所述协议初始化接口名称定义为$.Init(unsigned char*json)，其中json为协议初始化参数，初始化成功返回1，初始化失败返回0；

所述协议参数配置接口名称定义为$.Cfgset(unsigned char*json)，其中json为协议配置参数，配置成功返回1，配置失败返回0；

所述协议数据读接口名称定义为$.Read(unsigned char*json)，其中json为读协议数据；

所述协议数据写接口名称定义为$.Write(unsigned char*json)，其中json为写协议数据；

所述协议业务周期调度接口名称定义为$.Poll(int cycle)，其中cycle为调度周期，用于周期性执行协议业务；

所述协议私有化接口名称定义为$.Private(unsigned char*json)，其中json为协议私有化参数，用于处理协议私有化操作。

进一步地，所述调度层的多协议调度器的工作流程包括：

调度器初始化，读取全局管理模块传入的配置信息，如果与现有配置一致，则调用协议业务周期调度接口，如果不一致则判断是否有协议新增或删除；

如果有协议新增，则使用dl.open()函数加载新增协议，依次调用协议初始化接口、协议参数配置接口、协议业务周期调度接口；

协议数据格式化；判断是否有数据层传递的写请求，如果有写请求则调用协议数据写接口，之后重新读取全局管理模块传入的配置信息；如果无写请求直接重新读取全局管理模块传入的配置信息；

如果有协议删除，则使用dl.close()函数卸载待删除协议，并重新读取全局管理模块传入的配置信息。

进一步地，对调用协议数据读接口读到的协议数据进行数据格式化，标记必须的属性，格式化结构定义如下：协议类型，属性必须；版本号，属性可选；工作状态，属性必须；持续运行时间，属性可选；协议数据本体，属性必须；所述协议数据本体包括根据协议细节定义的数据索引、数据长度、数据内容。

进一步地，所述接口层的接口包括：读协议数据接口、写协议数据接口、获取协议动态统计数据接口、重新加载协议接口、获取协议静态信息接口、获取协议私有化数据接口。

本发明的有益效果是：本发明提出的开放式的多通讯协议组件，采用SO库封装方法实现统一的对象化封装；采用嵌入式结构分层设计，层间接口清晰，对迭代开发友好；支持协议功能热装载，现场无扰；基于LINUX系统，可移植性好，泛用性强；具有应用层接口设计，与业务融合能力好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的开放式的多通讯协议组件架构图；

图2为本发明一示例性实施例提供的多协议调度器的工作流程图；

图3为本发明一示例性实施例提供的开放式的多通讯协议组件实现示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

针对如何对通讯协议代码进行统一的对象化封装，如何设计、实现通讯协议功能调度框架，达到无扰更新，如何设计实现应用层接口和接口传参结构，达到功能开放等问题，本发明设计并实现了一种支持重载的开放式的多通讯协议组件，组件架构如图1所示，包括协议层、调度层、数据层、接口层和全局管理模块。下面详细说明各部分的实现原理及流程。

一、协议层

部署经过对象化封装的通讯协议库，编译为LINUX系统的SO库文件，可实现以SO库为部署对象的插件式部署，是热装载的基础。

每个SO库部署一种通讯协议，可以包括同一种类的多个协议，不同SO库也可以部署同种通讯协议。

每个SO库除了实现本身必须的协议业务功能外，还必须封装出以下通讯协议接口：

表1通讯协议接口

表1中$表示不同协议名称。

例如使用此套规范封装modbus协议时，应封装出modbus.Init()、modbus.Cfgset()、modbus.Read()、modbus.Write()、modbus.Poll()等接口，并设计参数如下：

以上所有接口均能够被全局管理模块调用。

二、调度层

该层运行多协议调度器，是本发明多通讯协议组件的核心。多协议调度器每个工作周期都根据全局管理模块传入的配置信息(例如针对modbus协议，配置信息包括从站地址、连续寄存器起始地址、离散寄存器起始地址等)，通过LINUX的DL系列函数对协议层的SO库进行选择性加载，卸载，初始化配置，调度，对读取到的协议数据进行数据格式化，提交到数据层；接收数据层传递的写请求，调用协议层的协议数据写接口传出到通讯介质。多协议调度器的工作流程如图2所示，具体如下：

调度器初始化，读取全局管理模块传入的配置信息，如果与现有配置一致，则调用协议层的协议业务周期调度接口$.Poll()，如果不一致则判断是否有协议新增或删除；

如果有协议新增，则使用dl.open()函数加载新增协议，调用协议层的协议初始化接口$.Init()进行协议初始化，再调用协议层的协议参数配置接口$.Cfgset()进行协议参数配置，再调用协议层的协议业务周期调度接口$.Poll()；

协议数据格式化；判断是否有数据层传递的写请求，如果有写请求则调用协议层的协议数据写接口$.Write()写协议数据，之后重新读取全局管理模块传入的配置信息；如果无写请求则直接重新读取全局管理模块传入的配置信息；

其中，调用协议数据读接口$.Read()读到的协议数据，需要进行协议数据格式化，标记必需的属性，才能被数据层有效的使用。协议数据采用JSON格式进行格式化，格式化结构定义如下：

例如使用此套格式化结构描述modbus协议的数据时，如下：

三、数据层

接收调度层提交的格式化协议数据，存入内存数据库。对接口层开放数据查询请求接口，返回对应的协议数据。建立写请求命令通道，对接口层开放数据下写接口，转化接口层下发的写请求操作至调度层。

四、接口层

开放多通讯协议组件业务功能接口，支持外界(例如外部程序)获取多通讯协议组件的工作状态和统计信息，读写协议数据等。接口定义如下：

图3为本发明开放式的多通讯协议组件的一个示例，示出了协议层的SO库部署、调度层各调度函数、接口层的各业务功能接口等实现的可能方式。

本发明提出的开放式的多通讯协议组件，采用嵌入式结构分层设计，层间接口清晰，对迭代开发友好；支持协议功能热装载，现场无扰；基于LINUX系统，可移植性好，泛用性强；具有应用层接口设计，与业务融合能力好。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

在本说明书一个或多个实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书一个或多个实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书一个或多个实施例，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例保护的范围之内。

Claims

1.一种开放式的多通讯协议组件，其特征在于，包括协议层、调度层、数据层、接口层和全局管理模块；

2.根据权利要求1所述的一种开放式的多通讯协议组件，其特征在于，所述协议层实现以SO库为部署对象的插件式部署，每个SO库部署一种通讯协议，可以包括同一种类的多个协议，不同SO库也可以部署同种通讯协议。

3.根据权利要求1所述的一种开放式的多通讯协议组件，其特征在于，所述协议初始化接口名称定义为$.Init(unsigned char*json)，其中json为协议初始化参数，初始化成功返回1，初始化失败返回0；

4.根据权利要求1所述的一种开放式的多通讯协议组件，其特征在于，所述调度层的多协议调度器的工作流程包括：

5.根据权利要求1所述的一种开放式的多通讯协议组件，其特征在于，对调用协议数据读接口读到的协议数据进行数据格式化，标记必须的属性，格式化结构定义如下：协议类型，属性必须；版本号，属性可选；工作状态，属性必须；持续运行时间，属性可选；协议数据本体，属性必须；所述协议数据本体包括根据协议细节定义的数据索引、数据长度、数据内容。

6.根据权利要求1所述的一种开放式的多通讯协议组件，其特征在于，所述接口层的接口包括：读协议数据接口、写协议数据接口、获取协议动态统计数据接口、重新加载协议接口、获取协议静态信息接口、获取协议私有化数据接口。