CN116489254A - 一种利用上位机调试下位机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种利用上位机调试下位机的方法，旨在解决现有的下位机调试方法存在调试效率低的问题，方案主要包括：设置通信协议，上位机中的调试软件生成用于获取参数的第一请求消息帧，并将第一请求消息帧发送至下位机，下位机收到第一请求消息帧后生成对应的第一应答消息帧，并将第一应答消息帧返回至上位机，上位机收到第一应答消息帧后，对第一应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据第一应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的参数名称和参数值。本发明提高了调试效率，适用于不同的下位机调试。

Description

一种利用上位机调试下位机的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种利用上位机调试下位机的方法。

背景技术

上位机是指可以直接发出操控指令的计算机，下位机是指直接控制设备以及获取设备状况的计算机，一般为PLC或单片机。上位机通过网络或串口等通信方式与下位机进行数据交换和控制命令传输，具体为上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备，而下位机不时读取设备状态数据，并转换成数字信号反馈给上位机。为了实现上述功能，需要预先利用上位机中的调试软件对下位机进行调试，即通过调试软件获取下位机的存储参数以及修改下位机的控制参数。

然而现有调试下位机的通信协议一般为自定义十六进制格式或者字符格式，需要调试人员严格对应协议手册，才能对下位机进行调试，内容复杂还容易出错，特别是常用的十六进制格式的可读性很差，调试起来非常不方便，调试效率较低。此外，由于在一个系统中可能会存在多种不同的下位机，不同下位机的通信协议一般不同，需要调试人员熟悉多种通信协议，增加了调试人员的负担，并且上位机中的调试软件对于不同的下位机很难做到调试软件完全兼容，因此还需要针对每种下位机开发一款专用调试软件，开发成本较高并且调试效率较低。

发明内容

本发明旨在解决现有的下位机调试方法存在调试效率低的问题，提出一种利用上位机调试下位机的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种利用上位机调试下位机的方法，所述方法包括：

设置上位机与下位机之间的通信协议，所述通信协议的消息帧格式包含依次连接的起始字符、帧类别、帧数据和校验字符；

所述上位机中的调试软件生成用于获取参数的第一请求消息帧，并基于所述通信协议将所述第一请求消息帧发送至下位机，所述第一请求消息帧中的帧类别用于表示请求获取的参数类别，第一请求消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数获取指令；

所述下位机收到第一请求消息帧后，根据对应类别的本地参数生成对应的第一应答消息帧，并基于所述通信协议将所述第一应答消息帧返回至上位机，所述第一应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取对应类别参数的请求，第一应答消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数名称和参数值；

所述上位机收到第一应答消息帧后，对所述第一应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据所述第一应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的参数名称和参数值。

进一步地，所述方法还包括：

所述上位机中的调试软件生成用于设置参数的第二请求消息帧，并基于所述通信协议将所述第二请求消息帧发送至下位机，所述第二请求消息帧中的帧类别用于表示请求设置的参数类别，第二请求消息帧中的帧数据用于表示请求设置对应类别参数的参数名称和参数值；

所述下位机收到第二请求消息帧后，根据所述第二请求消息帧中的帧类别和帧数据修改对应类别的本地参数。

进一步地，所述参数类别包括：存储参数和控制参数。

进一步地，所述方法还包括：

所述上位机中的调试软件生成用于获取版本的第三消息请求帧，并基于所述通信协议将所述第三请求消息帧发送至下位机，所述第三消息请求帧中的帧类别用于表示请求获取版本，第三消息请求帧中的帧数据用于表示版本获取指令；

所述下位机收到第三请求消息帧后，根据版本信息生成对应的第二应答消息帧，并基于所述通信协议将所述第二应答消息帧返回至上位机，所述第二应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取版本的请求，第二应答消息帧中的帧数据用于表示版本信息；

所述上位机收到第二应答消息帧后，对所述第二应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据所述第二应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的版本信息。

进一步地，所述上位机和下位机通过串口并以串行数据形式传输消息帧。

进一步地，所述在调试软件的对应位置显示解析获得的参数名称和参数值，具体包括：

所述上位机根据解析获得的参数名称和参数值在调试软件中动态生成调试界面，并在生成的调试界面中显示解析获得的参数名称和参数值。

进一步地，所述通信协议的消息帧采用JSON格式编码传输。

本发明的有益效果是：本发明所述的利用上位机调试下位机的方法，通过设计一套通用的自描述性通信协议，对于不同的下位机，只需遵循协议基本规范，具体调试参数的参数名称和参数值由下位机进行自定义，下位机传输参数值时同时传递参数的名称，实现了参数的自描述，能够让调试人员方便的进行相关参数设置，调试人员不需要按字节来严格对照协议进行调试工作。同时本发明上位机中的调试软件可以针对不同下位机生成相应的显示界面，即调试软件的界面内容由下位机定义来动态生成，即使针对不同的下位机，也能通过同一个调试软件进行调试，提高了调试软件的通用性，减少了开发成本。

附图说明

图1为本发明实施例针对参数获取调试行为的流程示意图。

图2为本发明实施例所述调试软件的显示界面示意图。

图3为本发明实施例针对参数设置调试行为的流程示意图。

图4为本发明实施例针对版本获取调试行为的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

本发明旨在提高不同下位机调试的效率，并提高调试软件的通用性以及减少开发成本，提供一种利用上位机调试下位机的方法，包括：设置上位机与下位机之间的通信协议，所述通信协议的消息帧格式包含依次连接的起始字符、帧类别、帧数据和校验字符；所述上位机中的调试软件生成用于获取参数的第一请求消息帧，并基于所述通信协议将所述第一请求消息帧发送至下位机，所述第一请求消息帧中的帧类别用于表示请求获取的参数类别，第一请求消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数获取指令；所述下位机收到第一请求消息帧后，根据对应类别的本地参数生成对应的第一应答消息帧，并基于所述通信协议将所述第一应答消息帧返回至上位机，所述第一应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取对应类别参数的请求，第一应答消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数名称和参数值；所述上位机收到第一应答消息帧后，对所述第一应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据所述第一应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的参数名称和参数值。

本发明通过设计一套通用的自描述性通信协议，下位机只需遵循协议基本规范，上位机即可通过通用的调试软件实现对不同下位机的调试操作。具体地，自描述性通信协议的消息帧分为请求帧和应答帧，由上位机发送至下位机的消息帧为请求帧，由下位机返回至上位机的消息帧为应答帧，消息帧格式如下：起始字符+帧类别+帧数据+校验字符，其中，帧类别用于表示不同的调试行为，调试行为不同则对应的帧类别也不同，帧数据用于表示具体的调试指令或者返回数据。当调试行为是获取参数时，则由上位机的调试软件生成第一请求消息帧，并通过通信协议发送至下位机，下位机收到第一请求消息帧后，生成对应的第一应答消息帧并通过通信协议返回至上位机，上位机根据第一应答消息帧中的帧类别和帧数据动态生成调试界面，并在调试界面显示对应的参数名称和参数值，调试人员根据不需要按字节来严格对照协议进行调试工作，提高了调试效率，并且调试软件的调试界面由下位机动态定义，即通过返回的第一应答消息帧定义，使得调试软件可以兼容不同的下位机，提高了调试软件的通用性。

实施例

本发明实施例所述的利用上位机调试下位机的方法，能够应对多种常用的调试行为：参数获取、参数设置、版本获取，其中，参数的类别包括下位机的存储参数和控制参数。

请参阅图1，本实施例针对参数获取的调试行为，利用上位机调试下位机的方法包括以下步骤：

步骤1、设置上位机与下位机之间的通信协议，所述通信协议的消息帧格式包含依次连接的起始字符、帧类别、帧数据和校验字符。

具体而言，本实施例的通信协议为自定义的通用自描述性通信协议，不同的下位机需遵循协议基本规范，通信协议的消息帧分为请求帧和应答帧，由上位机发送至下位机的消息帧为请求帧，由下位机返回至上位机的消息帧为应答帧。消息帧格式如下：起始字符+帧类别+帧数据+校验字符，本实施例中，消息帧采用简化的非嵌套JSON格式编码传输，JSON格式编码能够使得下位机编码和解码非常容易实现，在极低性能的下位机上也能实现。

本实施例中，上位机为可以直接发出操控指令的计算机，下位机为直接控制设备以及获取设备状况的计算机，例如，PLC或单片机。

步骤2、所述上位机中的调试软件生成用于获取参数的第一请求消息帧，并基于所述通信协议将所述第一请求消息帧发送至下位机，所述第一请求消息帧中的帧类别用于表示请求获取的参数类别，第一请求消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数获取指令。

请参阅图2，上位机中安装有通用的调试软件。在设置通信协议之后，需要将上位机与下位机进行通信连接，例如，将上位机与下位机进行串口连接，使得上位机和下位机能够通过串口并以串行数据形式传输消息帧。

调试人员通过调试软件上的按钮进行参数获取的调试行为，具体地，调试软件上的按钮对应不同调试行为，调试人员点击调试软件获取参数对应的按钮后，调试软件根据参数的类别以及对应类别的参数获取指令封装JSON格式编码的第一请求消息帧，并基于通信协议将第一请求消息帧发送至下位机，第一请求消息帧中的帧类别用于表示请求获取的参数类别，例如请求获取的参数为所有存储参数或所有控制参数，第一请求消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数获取指令，例如存储参数获取指令或控制参数获取指令。

步骤3、所述下位机收到第一请求消息帧后，根据对应类别的本地参数生成对应的第一应答消息帧，并基于所述通信协议将所述第一应答消息帧返回至上位机，所述第一应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取对应类别参数的请求，第一应答消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数名称和参数值。

具体而言，下位机在收到第一请求消息帧后对第一请求消息帧进行解码，获得第一请求消息帧中的帧类别和帧数据，并根据帧数据对应的参数获取指令获取本地的对应类别的参数，然后根据获取的参数封装JSON格式编码的第一应答消息帧，并基于通信协议将第一应答消息帧返回至上位机，第一应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取对应类别参数的请求，例如应答获取所有存储参数或所有控制参数的请求，第一应答消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数名称和参数值，例如所有存储参数或所有控制参数的参数名称和参数值。本实施例中来生成对应的第一应答消息帧，实现了参数的自描述。

步骤4、所述上位机收到第一应答消息帧后，对所述第一应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据所述第一应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的参数名称和参数值。

具体而言，上位机在收到第一应答消息帧后对第一应答消息帧进行解码，获得第一应答消息帧中的校验字符并对其进行校验，在验证通过后根据帧类别提取对应的帧数据，对帧数据进行解析获得对应的参数名称和参数值，上位机根据解析获得的参数名称和参数值在调试软件中动态生成调试界面，并在生成的调试界面中显示解析获得的参数名称和参数值。由于帧数据为下位机定义的参数名称和参数值，实现了参数的自描述，能够让调试人员方便的进行相关参数设置，调试人员不需要按字节来严格对照协议进行调试工作，只需要对描述符有基本了解即可。同时调试软件的调试界面由下位机动态定义，即通过返回的第一应答消息帧定义，使得调试软件可以兼容不同的下位机，提高了调试软件的通用性。

请参阅图3，本实施例针对参数设置的调试行为，利用上位机调试下位机的方法还包括以下步骤：

步骤5、所述上位机中的调试软件生成用于设置参数的第二请求消息帧，并基于所述通信协议将所述第二请求消息帧发送至下位机，所述第二请求消息帧中的帧类别用于表示请求设置的参数类别，第二请求消息帧中的帧数据用于表示请求设置对应类别参数的参数名称和参数值。

可以理解，调试人员在获取下位机的本地参数后，可以根据实际需求对相应参数进行设置修改。请参阅图2，调试人员可以根据调试软件生成的调试界面选择需要修改的参数名称及目标参数值，调试软件根据参数的类别以及对应类别参数的参数名称和目标参数值封装JSON格式编码的第二请求消息帧，并基于通信协议将第一请求消息帧发送至下位机。

步骤6、所述下位机收到第二请求消息帧后，根据所述第二请求消息帧中的帧类别和帧数据修改对应类别的本地参数。

具体而言，下位机在收到第二请求消息帧后对第二请求消息帧进行解码，获得第二请求消息帧中的帧类别和帧数据，并根据帧数据对应的参数名称和目标参数值对本地对应参数进行设置，完成对本地参数的修改。

请参阅图4，本实施例针对版本获取的调试行为，利用上位机调试下位机的方法还可以包括以下步骤：

步骤A、所述上位机中的调试软件生成用于获取版本的第三消息请求帧，并基于所述通信协议将所述第三请求消息帧发送至下位机，所述第三消息请求帧中的帧类别用于表示请求获取版本，第三消息请求帧中的帧数据用于表示版本获取指令。

可以理解，调试人员可以通过调试软件获取下位机的版本信息。具体地，调试软件根据版本获取指令封装JSON格式编码的第一请求消息帧，并基于通信协议将第三请求消息帧发送至下位机。

步骤B、所述下位机收到第三请求消息帧后，根据版本信息生成对应的第二应答消息帧，并基于所述通信协议将所述第二应答消息帧返回至上位机，所述第二应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取版本的请求，第二应答消息帧中的帧数据用于表示版本信息。

具体而言，下位机在收到第三请求消息帧后对第三请求消息帧进行解码，获得第三请求消息帧中的帧类别和帧数据，并根据帧数据对应的版本获取指令获取自身的版本信息，然后根据获取的版本信息封装JSON格式编码的第二应答消息帧，并基于通信协议将第二应答消息帧返回至上位机。

步骤C、所述上位机收到第二应答消息帧后，对所述第二应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据所述第二应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的版本信息。

具体而言，上位机在收到第二应答消息帧后对第二应答消息帧进行解码，获得第二应答消息帧中的校验字符并对其进行校验，在验证通过后根据帧类别提取对应的帧数据，对帧数据进行解析获得对应的版本信息，上位机将解析获得的版本信息在调试软件中的对应位置进行显示，完成版本获取。

综上所述，本实施例提供的一种利用上位机调试下位机的方法，通过设计一套通用的自描述性通信协议，对于不同的下位机，只需遵循协议基本规范，具体调试参数的参数名称和参数值由下位机进行自定义，下位机传输参数值时同时传递参数的名称，实现了参数的自描述，即下位机可以采用可读性字符直接将其协议描述出来，仅仅需要和开发人员了解基本的描述性名称含义即可，如此能够让调试人员方便的进行相关参数设置，调试人员不需要按字节来严格对照协议进行调试工作。同时本实施例上位机中的调试软件可以针对不同下位机生成相应的显示界面，即调试软件的界面内容由下位机定义来动态生成，即使针对不同的下位机，也能通过同一个调试软件进行调试，调试软件不需要再进行每个协议解析，既减少了开发工作量，也杜绝了两侧协议不匹配的问题，提高了调试软件的通用性，减少了开发成本。

Claims (7)

1.一种利用上位机调试下位机的方法，其特征在于，所述方法包括：

设置上位机与下位机之间的通信协议，所述通信协议的消息帧格式包含依次连接的起始字符、帧类别、帧数据和校验字符；

所述上位机中的调试软件生成用于获取参数的第一请求消息帧，并基于所述通信协议将所述第一请求消息帧发送至下位机，所述第一请求消息帧中的帧类别用于表示请求获取的参数类别，第一请求消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数获取指令；

所述下位机收到第一请求消息帧后，根据对应类别的本地参数生成对应的第一应答消息帧，并基于所述通信协议将所述第一应答消息帧返回至上位机，所述第一应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取对应类别参数的请求，第一应答消息帧中的帧数据用于表示对应类别的参数名称和参数值；

所述上位机收到第一应答消息帧后，对所述第一应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据所述第一应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的参数名称和参数值。

2.如权利要求1所述的利用上位机调试下位机的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述上位机中的调试软件生成用于设置参数的第二请求消息帧，并基于所述通信协议将所述第二请求消息帧发送至下位机，所述第二请求消息帧中的帧类别用于表示请求设置的参数类别，第二请求消息帧中的帧数据用于表示请求设置对应类别参数的参数名称和参数值；

所述下位机收到第二请求消息帧后，根据所述第二请求消息帧中的帧类别和帧数据修改对应类别的本地参数。

3.如权利要求2所述的利用上位机调试下位机的方法，其特征在于，所述参数类别包括：存储参数和控制参数。

4.如权利要求2所述的利用上位机调试下位机的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述上位机中的调试软件生成用于获取版本的第三消息请求帧，并基于所述通信协议将所述第三请求消息帧发送至下位机，所述第三消息请求帧中的帧类别用于表示请求获取版本，第三消息请求帧中的帧数据用于表示版本获取指令；

所述下位机收到第三请求消息帧后，根据版本信息生成对应的第二应答消息帧，并基于所述通信协议将所述第二应答消息帧返回至上位机，所述第二应答消息帧中的帧类别用于表示应答获取版本的请求，第二应答消息帧中的帧数据用于表示版本信息；

所述上位机收到第二应答消息帧后，对所述第二应答消息帧中的校验字符进行校验，若校验通过，则根据所述第二应答消息帧中的帧类别提取对应的帧数据，对提取的帧数据进行解析，并在调试软件的对应位置显示解析获得的版本信息。

5.如权利要求1至4任一项所述的利用上位机调试下位机的方法，其特征在于，所述上位机和下位机通过串口并以串行数据形式传输消息帧。

6.如权利要求1所述的利用上位机调试下位机的方法，其特征在于，所述在调试软件的对应位置显示解析获得的参数名称和参数值，具体包括：

所述上位机根据解析获得的参数名称和参数值在调试软件中动态生成调试界面，并在生成的调试界面中显示解析获得的参数名称和参数值。

7.如权利要求1所述的利用上位机调试下位机的方法，其特征在于，所述通信协议的消息帧采用JSON格式编码传输。