CN117319840A - 一种基于行为的仪表构件接口封装系统和方法 - Google Patents

一种基于行为的仪表构件接口封装系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于行为的仪表构件接口封装系统和方法，该方法包括以下步骤：S0，登录总线仪表操作系统；S1，根据总线仪表功能确定构件行为接口的种类：外设接口、功能接口和通信接口；S2，根据总线仪表运行过程确定不同构件的行为接口功能和参数；S3，根据总线仪表构件行为接口的功能和参数，将多个单一功能的行为接口封装为一个具有多种功能的复合行为接口。本发明利用行为接口的集成、重构和关联的方法，封装总线仪表常用的构件行为接口，本技术封装的构件行为接口具有安全性高、耦合度低、易于扩展的特点，以解决现有总线仪表开发安全性低、耦合度高、接口种类单一的问题，有助于总线仪表的高效和低成本开发。

Description

一种基于行为的仪表构件接口封装系统和方法
技术领域
本发明涉及一种工业自动化仪表技术领域，特别是涉及一种基于行为的仪表构件接口封装系统和方法。
背景技术
传统接口封装方式下，一方面由于仪表涉及的配件种类数量繁杂，掌握和配置每个配件的信息存在很大的难度，需要长期积累丰富的产品经验，对各个配件的接口都有所了解，才能保证各个配件开发的准确性和稳定性，这就导致开发周期变得很长；另一方面不同功能的仪表为实现自身功能，有很多独立的接口和属性，从而导致不同功能的仪表很难通过现有的仪表软件实现功能复用。针对不同的功能，需要开发相对独立的功能模块，这在一定程度上造成了开发资源的浪费和开发效率的降低。通过对工业自动化仪表典型功能的分析，提取构件并实现构件的接口、属性、方法统一描述方法，建立可配置仪表构件化接口模型，为总线仪表操作系统与构件的交互提供可迅速扩展的接口，实现总线仪表软件的高效、低成本与可重用开发。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于行为的仪表构件接口封装系统和方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于行为的仪表构件接口封装系统，包括总线仪表，所述仪表包括仪表本体，所述仪表本体包括仪表壳体，在所述仪表壳体内设置有用于固定安装PCB电路板的PCB电路板固定安装座，PCB电路板固定安装在PCB电路板固定安装座上，在PCB电路板上设置有总控制器、外设接口或/和功能接口；总控制器分别与外设接口和功能接口相连。
在本发明的一种优选实施方式中，外设接口包括A/D驱动接口、显示驱动接口、传感器驱动接口、EEPROM驱动接口、串口驱动接口、FF现场总线物理层接口、HART总线物理层接口、Profibus总线物理层接口、IIC内部总线接口、SPI内部总线接口、MCU微处理器GPIO接口、MCU时钟驱动接口之一或者任意组合；
总控制器的A/D数据端与A/D驱动接口的数据端相连，总控制器的显示数据端与显示驱动接口的数据端相连，总控制器的传感数据端与传感器驱动接口的数据端相连，总控制器的存储数据端与EEPROM驱动接口的数据端相连，总控制器的串口数据端与串口驱动接口的数据端相连，总控制器的FF数据端与FF总线物理层接口的数据端相连，总控制器的HART数据端与HART总线物理层接口的数据端相连，总控制器的Profibus数据端与Profibus总线物理层接口的数据端相连，总控制器的IIC数据端与IIC内部总线接口的数据端相连，总控制器的SPI数据端与SPI内部总线接口的数据端相连，总控制器的GPIO数据端与MCU微处理器GPIO接口的数据端相连，总控制器的时钟数据端与MCU时钟驱动接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，功能接口包括传感器采集接口、传感器校准接口、用户二次校准接口、显示控制接口和数据存储接口之一或者任意组合；
总控制器的传感采集数据端与传感器采集接口的数据端相连，总控制器的传感校准数据端与传感器校准接口的数据端相连，总控制器的二次校准数据端与用户二次校准接口的数据端相连，总控制器的显示控制数据端与显示控制接口的数据端相连，总控制器的数据存储数据端与数据存储接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，传感器采集接口包括温度传感器采集接口、湿度传感器采集接口、压力传感器采集接口、差压传感器采集接口、液位传感器采集接口、接近传感器采集接口之一或者任意组合；
总控制器的温度传感采集数据端与温度传感器采集接口的数据端相连，总控制器的湿度传感采集数据端与湿度传感器采集接口的数据端相连，总控制器的压力传感采集数据端与压力传感器采集接口的数据端相连，总控制器的差压传感采集数据端与差压传感器采集接口的数据端相连，总控制器的液位传感采集数据端与液位传感器采集接口的数据端相连，总控制器的接近传感采集数据端与接近传感器采集接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，传感器校准接口包括温度传感器校准接口、湿度传感器校准接口、压力传感器校准接口、差压传感器校准接口、液位传感器校准接口、接近传感器校准接口之一或者任意组合；
总控制器的温度传感校准数据端与温度传感器校准接口的数据端相连，总控制器的湿度传感校准数据端与湿度传感器校准接口的数据端相连，总控制器的压力传感校准数据端与压力传感器校准接口的数据端相连，总控制器的差压传感校准数据端与差压传感器校准接口的数据端相连，总控制器的液位传感校准数据端与液位传感器校准接口的数据端相连，总控制器的接近传感校准数据端与接近传感器校准接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括通信接口，所述通信接口包括HART协议栈用户层通信接口、FF协议栈用户层通信接口、Profibus协议栈用户层通信接口、Modbus协议栈用户层通信接口之一或者任意组合；
总控制器的HART协议数据端与HART协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的FF协议数据端与FF协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的Profibus协议数据端与Profibus协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的Modbus协议数据端与Modbus协议栈用户层通信接口的数据端相连。
本发明还公开了一种基于行为的仪表构件接口封装方法，包括以下步骤：
S0，登录总线仪表操作系统；
S1，根据总线仪表功能确定构件行为接口的种类：驱动接口、功能接口和通信接口；
S2，根据总线仪表运行过程确定不同构件的行为接口功能和参数；
S3，根据总线仪表构件行为接口的功能和参数，将多个单一功能的行为接口封装为一个具有多种功能的复合行为接口。将总线仪表实现自身功能的内部数据和接口属性设置为隐藏的，将总线仪表对外开放的外部数据和接口设置为公开的。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S3中，行为接口支持行为接口间的功能调用与参数传递，行为接口间的关系由信息/控制流驱动，包括共享依赖关系、流依赖关系、约束依赖关系之一或者任意组合；
共享依赖关系表示构件使用相同资源的行为接口间的关系；
流依赖关系表示构件的提供行为方法和使用行为接口间的关系；
约束依赖关系表示多个构件的行为接口在一组流依赖上的约束。
在本发明的一种优选实施方式中，复合功能行为接口通过集成、重构和关联的方法对单一功能行为接口进行封装，包括顺序行为流程组合、分支行为流程组合和循环流程组合方法；
分支流程组合包括单分支流程和多分支流程组合；
循环流程组合包括当型循环流程和直到型循环流程组合。
在本发明的一种优选实施方式中，行为接口均需提供清晰的服务信息；
行为接口均需提供清晰的主动调用服务信息；
行为接口均需提供清晰的被动调用服务信息。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明根据总线仪表功能确定构件行为接口，利用集成、重构和关联的方法，封装总线仪表单一功能行为接口为复合功能行为接口，本技术封装的构件行为接口具有安全性高、耦合度低、易于扩展的特点，以解决现有总线仪表开发安全性低、耦合度高、种类单一的问题，有助于总线仪表的高效和低成本开发。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明整体行为接口示意图。
图2为本发明构件行为接口顺序关系组合示例图。
图3为本发明构件行为接口分支关系组合示例图。
图4为本发明构件行为接口循环关系组合示例图。
图5为本发明构件行为接口的组合排序示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种基于行为的仪表构件接口封装系统，包括总线仪表，所述仪表包括仪表本体，所述仪表本体包括仪表壳体，在所述仪表壳体内设置有用于固定安装PCB电路板的PCB电路板固定安装座，PCB电路板固定安装在PCB电路板固定安装座上，在PCB电路板上设置有总控制器、驱动接口或/和功能接口；总控制器分别与驱动接口和功能接口相连。通过行为接口抽象技术可以将可以用一个固定的抽象的接口来代替那些容易变化的数量众多的具体接口，这样行为接口的新功能增加仅引起具体的接口的增加，而不影响行为接口中其他的功能，从而提高总线仪表构件接口的安全性、多样性、可扩展性、自组合性和标准化程度。
在本发明的一种优选实施方式中，外设接口包括A/D驱动接口、显示驱动接口、传感器驱动接口、EEPROM驱动接口、串口驱动接口、FF总线物理层接口、HART总线物理层接口、Profibus总线物理层接口、IIC内部总线接口、SPI内部总线接口、MCU微处理器GPIO接口、MCU时钟驱动接口之一或者任意组合；
总控制器的A/D数据端与A/D驱动接口的数据端相连，总控制器的显示数据端与显示驱动接口的数据端相连，总控制器的传感数据端与传感器驱动接口的数据端相连，总控制器的存储数据端与EEPROM驱动接口的数据端相连，总控制器的串口数据端与串口驱动接口的数据端相连，总控制器的FF数据端与FF总线物理层接口的数据端相连，总控制器的HART数据端与HART总线物理层接口的数据端相连，总控制器的Profibus数据端与Profibus总线物理层接口的数据端相连，总控制器的IIC数据端与IIC内部总线接口的数据端相连，总控制器的SPI数据端与SPI内部总线接口的数据端相连，总控制器的GPIO数据端与MCU微处理器GPIO接口的数据端相连，总控制器的时钟数据端与MCU时钟驱动接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，功能接口包括传感器采集接口、传感器校准接口、用户二次校准接口、显示控制接口和数据存储接口之一或者任意组合；
总控制器的传感采集数据端与传感器采集接口的数据端相连，总控制器的传感校准数据端与传感器校准接口的数据端相连，总控制器的二次校准数据端与用户二次校准接口的数据端相连，总控制器的显示控制数据端与显示控制接口的数据端相连，总控制器的数据存储数据端与数据存储接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，传感器采集接口包括温度传感器采集接口、湿度传感器采集接口、压力传感器采集接口、差压传感器采集接口、液位传感器采集接口、接近传感器采集接口之一或者任意组合；
总控制器的温度传感采集数据端与温度传感器采集接口的数据端相连，总控制器的湿度传感采集数据端与湿度传感器采集接口的数据端相连，总控制器的压力传感采集数据端与压力传感器采集接口的数据端相连，总控制器的差压传感采集数据端与差压传感器采集接口的数据端相连，总控制器的液位传感采集数据端与液位传感器采集接口的数据端相连，总控制器的接近传感采集数据端与接近传感器采集接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，传感器校准接口包括温度传感器校准接口、湿度传感器校准接口、压力传感器校准接口、差压传感器校准接口、液位传感器校准接口、接近传感器校准接口之一或者任意组合；
总控制器的温度传感校准数据端与温度传感器校准接口的数据端相连，总控制器的湿度传感校准数据端与湿度传感器校准接口的数据端相连，总控制器的压力传感校准数据端与压力传感器校准接口的数据端相连，总控制器的差压传感校准数据端与差压传感器校准接口的数据端相连，总控制器的液位传感校准数据端与液位传感器校准接口的数据端相连，总控制器的接近传感校准数据端与接近传感器校准接口的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，还包括通信接口，所述通信接口包括HART协议栈用户层通信接口、FF协议栈用户层通信接口、Profibus协议栈用户层通信接口、Modbus协议栈用户层通信接口之一或者任意组合；
总控制器的HART协议数据端与HART协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的FF协议数据端与FF协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的Profibus协议数据端与Profibus协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的Modbus协议数据端与Modbus协议栈用户层通信接口的数据端相连。
不同类型的仪表具有不同的应用过程，因此开发仪表时的驱动层、应用层与协议层的关系会有所不同，典型的仪表内部流程如(1)通过传感器获取原始数据时需要调用A/D驱动和传感器驱动；(2)经过传感器校准功能通过串口驱动将数据传递到协议层；(3)协议层的配置数据通过数据存储功能调用EEPROM驱动写入EEPROM进行存储；(4)根据实际的应用环境，用户通过某一总线协议获取经过校准的数据，同时还可以进行二次校准，并将处理后的数据通过显示控制调用显示驱动显示到界面上。其中不同仪表所用的传感器类型、校准方法、采集数据的格式、协议栈要求、显示设备均有不同，在传统开发过程中通过修改已有的代码来实现新功能，开发周期长、成本高且开发过程中易引入新的bug，本发明按照行为方法进行接口分类、行为接口组合、引入行为接口属性和行为接口内存管理等技术，实现接口的抽象化，实现用一个固定的抽象的接口来代替那些容易变化的数量众多的具体接口，这样行为接口的新功能增加仅引起具体的接口的增加，而不影响行为接口中其他的功能，以实现工业总线仪表的高效开发。
基于行为的构件接口分类方法如下：
基于对仪表领域典型功能的分析，对这些典型构件进行分类，对应驱动层、应用层和协议层，分别封装成外设接口、功能接口、通信接口三大类型的行为接口；
基于总线仪表的基本需求，外设接口包括A/D驱动接口、显示驱动接口、传感器驱动接口、EEPROM驱动接口、串口驱动接口、FF现场总线物理层接口、HART总线物理层接口、Profibus总线物理层接口、IIC内部总线接口、SPI内部总线接口、MCU微处理器GPIO接口、MCU时钟驱动接口等；
基于总线仪表的基本需求，功能模块接口包括传感器采集接口(温度传感器采集功能接口、湿度传感器采集功能接口、压力传感器采集接口、差压传感器采集接口、液位传感器采集接口、接近传感器采集接口)、传感器校准接口(温度传感器校准接口、湿度传感器校准接口、压力传感器校准接口、差压传感器校准接口、液位传感器校准接口、接近传感器校准接口)、用户二次校准接口、显示控制接口和数据存储功能接口；
基于总线仪表的基本需求，通信协议接口包括HART协议栈用户层通信接口、FF协议栈用户层通信接口、Profibus协议栈用户层通信接口、Modbus协议栈用户层通信接口。
行为接口集成、重构和关联的方法如下：
复合功能行为接口可通过集成、重构和关联的方法对单一功能的行为接口进行封装，主要包括顺序行为流程组合、分支行为流程组合和循环流程组合方法；
“集成”是指根据当前行为接口的功能需求，将不同的行为接口集成到一个接口协同工作，使一个行为接口拥有多种功能；
“重构”有两个方法，一是行为接口本身的重构，集成重构后的接口从而对行为接口进行重构；二是对行为接口集成进来的不同的接口按照流程组合，实现不同的复合功能；通过调整行为接口的内部结构，使行为接口对于需求的变更始终具有较强的适应能力；
“关联”是指将接口A的输出作为接口B的输入，以此类推，将两个或两个以上的接口关联到一起。
上述行为方法组合主要包括顺序结构接口组合、分支结构接口组合和循环结构接口组合三种类型，具体如下：
理想状态下，方法可以抽象为其中M＝{M1，M2，……，Mn}，/> M和/>分别表示输入和输出。
顺序结构组合：设U1和U2是两个方法：U1和U2集成后的行为方法为U，/>即行为方法对外提供服务的接口为/>对外请求服务的接口为M＝M1。
分支结构组合：设U1和U2是两个方法：U1和U2集成后的行为方法为U，/>即行为方法对外提供服务的接口为对外请求服务的接口为M＝M1，或者行为方法对外提供服务的接口为/> 对外请求服务的接口为M＝M2。
循环结构组合：设方法循环集成后的行为方法为U，即行为方法对外提供服务的接口为/>对外请求服务的接口为M＝M1。
行为接口属性化内容包括：
按照软件的基本架构，除了主框架，几乎所有的部分都是浮动的，因此软件的可配置性至关重要，可配置的前提是将行为方法的各种属性参数化。
配置行为接口属性，“配置”是指通过配置接口获取不同的配置参数，按照“属性—子属性—属性值”的解析过程将参数分配到相应的行为接口属性上。“属性值”以结构体的方式进行存储和管理，对基础数据类型进行封装，便于简化运算和再次利用。
参数分为可变参数与不变参数两种，参数化是在可变参数的作用下，行为接口能够自动维护所有的不变参数。参数化避免了“硬编码”在发生数据更改时需要更改源代码的问题，同时建立了不同元素间特定的关系，当这个关系的某个基本元素发生变化时，其他的元素也随之变化，实现不同元素之间的联动。按照外设、功能、通信的顺序对行为接口进行配置，在接收用户选择的同时，前一个构件的配置参数也会影响下一个构件的行为接口及参数的选择。
行为接口的参数以结构体的方式在内存中存储，结构体的使用需要考虑内存对齐的问题：元素是按照定义顺序一个一个放到内存中去的，但并不是紧密排列的。从结构体存储的首地址开始，每个元素放置到内存中时，它都会认为内存是按照自己的大小来划分的，因此元素放置的位置一定会在自己宽度的整数倍上开始。
结构体内存对齐规则如下：(1)第一个成员在结构体变量偏移量为0的地址处；(2)其他成员变量要对齐到某个数字(对齐数)的整数倍的地址处。对齐数＝编译器默认的一个对齐数与该成员大小中的较小值。结构体总大小为最大对齐数的整数倍。(每个成员变量都有自己的对齐数)；(3)如果嵌套结构体，嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处，结构体的整体大小就是所有最大对齐数(包含嵌套结构体的对齐数)的整数倍；(4)内存对齐可以大大提升内存访问速度，是一种用空间换时间的方法；(5)内存不对齐会导致每次读取数据都会读取两次，使得内存读取速度减慢。
行为接口服务信息统一描述内容：
行为接口支持行为接口间的功能调用与参数传递。行为接口间的关系由信息/控制流驱动，存在三种类型的关系：(1)共享依赖：使用相同资源的行为接口间的关系；(2)流依赖：表示资源的提供行为接口和使用行为接口间的关系；(3)约束依赖：表示多个构件的行为接口在一组流依赖上的约束。
对于整个系统的依赖关系的描述，只要把每一个行为接口自身的依赖关系描述清楚，整个系统的依赖关系也就清楚了。对于每一个行为接口都有必须要描述清楚的信息，这些信息分为以下三类：
(1)行为接口提供的服务信息：行为接口提供的服务信息是指行为接口自身对外提供的服务，是对行为接口自身所具备功能的描述。因为任何一个行为接口，它可以和其它行为接口没有依赖关系，但是不可能不具备任何功能，所以这部分信息是行为接口信息描述中最基本的信息，是不可或缺的。
(2)行为接口主动调用的服务信息：行为接口主动调用的服务信息是指行为接口作为客户端调用其它行为接口的服务的信息。大多数情况下，为实现一个完整的业务流程，总是需要多个行为接口协同工作，这就涉及到一个行为接口在一定的流程编排下调用另一个行为接口的情况，清楚地描述行为接口调用了哪些行为接口的什么服务是非常重要的。
(3)行为接口被动调用的服务信息：行为接口被动调用的服务信息指行为接口被其它行为接口使用的情况。由于这部分信息不能从行为接口本身得到，所以经常被忽视。而恰恰是这些信息决定了该行为接口能不能被删除或更新。行为接口被动调用的信息描述是依赖关系的一个必要描述。
如图1所示，按照行为接口的功能将其抽象为外设接口、功能接口和通信接口三类。
本发明还公开了一种基于行为的仪表构件接口封装方法：
S0：登录总线仪表操作系统；登录总线仪表操作系统的方法为：
在总线仪表操作系统上存储有工作开发人员的账号和密码；该账号为多个账号，例如邮箱账号、手机账号、其他账号，其他账号可以包括微信账号、支付宝账号、QQ账号，即是同一工作开发人员登录总线仪表操作系统时，可以有一个或多个账号构成的唯一账号列表，该列表对应唯一的密码或者多个密码；下面以一个工作开发人员拥有一个或多个账号对应唯一的密码为例，该表示平台上存储的第z工作开发人员的账号密码二元组，z＝1、2、3、……、K，K表示工作开发人员数，z1表示第z工作开发人员的第1账号，z2表示第z工作开发人员的第2账号，z3表示第z工作开发人员的第3账号，/>表示第z工作开发人员的第Zz账号；Pz表示第z工作开发人员的密码；
即是当z＝1时，表示第1工作开发人员的账号密码二元组，11表示第1工作开发人员的第1账号，12表示第1工作开发人员的第2账号，13表示第1工作开发人员的第3账号，/>表示第1工作开发人员的第Z1账号；P1表示第1工作开发人员的密码；
当z＝2时，表示第2工作开发人员的账号密码二元组，21表示第2工作开发人员的第1账号，22表示第2工作开发人员的第2账号，23表示第2工作开发人员的第3账号，/>表示第2工作开发人员的第Z2账号；P2表示第2工作开发人员的密码；
当z＝3时，表示第3工作开发人员的账号密码二元组，31表示第3工作开发人员的第1账号，32表示第3工作开发人员的第2账号，33表示第3工作开发人员的第3账号，/>表示第3工作开发人员的第Z3账号；P3表示第3工作开发人员的密码；
……；
当z＝K时，表示第K工作开发人员的账号密码二元组，K1表示第K工作开发人员的第1账号，K2表示第K工作开发人员的第2账号，K3表示第K工作开发人员的第3账号，/>表示第K工作开发人员的第ZK账号；PK表示第K工作开发人员的密码；绿色技术专利分类体系
Zk∈{1,2,3,…}，k＝1、2、3、……、K，即是Z1∈{1,2,3,…}，Z2∈{1,2,3,…}，Z3∈{1,2,3,…}，ZK∈{1,2,3,…}，也就是Z1、Z2、Z3、……、ZK相同或者不相同或者不完全相同。
第一步，工作开发人员在总线仪表操作系统登录页面的登录框中输入账号和密码；第二步，工作开发人员在总线仪表操作系统登录页面的登录框中输入账号和密码后，工作开发人员点击总线仪表操作系统登录页面上的虚拟登录按键；
第三步，工作开发人员点击总线仪表操作系统登录页面上的虚拟登录按键后，登录端采集工作开发人员在登录框中输入的账号和密码，登录端将采集的账号和密码进行传输前的处理，处理后将处理后的账号和密码传输到总线仪表操作系统；
第四步，总线仪表操作系统接收到登录端传输的账号和密码后，对接收到的账号和密码进行比对前的处理，处理后进行比对：
第五步，判断处理后的账号是否存在于总线仪表操作系统上：
若处理后的账号存在于总线仪表操作系统上，则获取处理后的账号存在于总线仪表操作系统上的密码；
若处理后的账号不存在于总线仪表操作系统上，则登录总线仪表操作系统失败；
第六步，判断获取处理后的账号存在于总线仪表操作系统上的密码与处理后的密码是否一致：
若获取处理后的账号存在于总线仪表操作系统上的密码与处理后的密码一致，则登录总线仪表操作系统成功；
若获取处理后的账号存在于总线仪表操作系统上的密码与处理后的密码不一致，则登录总线仪表操作系统失败。
其中，在第三步中对采集的账号和密码进行传输前的处理的方法包括以下步骤：
1)将账号中的每个字符看作是对应的数值，例如0～9分别对应的十进制数值为0～9，a～z分别对应的十进制数值为10～35，A～Z分别对应的十进制数值为36～61，其他的特殊字符对应后续的数值，例如！@#$％^&*()_+<>？～分别对应的十进制数值为62～77。也可以根据实际情况进行调整。将账号字符转换为对应的十进制数值，再将对应的十进制数值转换为二进制数值；假设账号为zkBW123，则对应的十进制数值为：35 20 37 58 1 2 3，二进值为11101001101000100000011010101110001000011。假设密码为bwZK321，则对应的十进制数值为：11 32 61 46 3 2 1，二进制数值为1001100010000010111001101000000010101001。
2)从总线仪表操作系统获取平台码，该平台码为字符0～9、a～z、A～Z，还可以包含其他特殊字符！@#$％^&*()_+<>？～等等，登录端将得到的平台码转换为二维码，假设这次的登录端得到的平台码为ptm213，则将ptm213转换为二维码。
3)将二进制数值从左到右、从上到下填入二维码的黑色部分，中间其余白色部分填0，从左到右、从上到下从二维码中提取得到提取账号，将提取账号转换为十进制或62进制得到处理后的账号；
将二进制数值11101001101000100000011010101110001000011从左到右、从上到下填入二维码的黑色部分，中间其余白色部分填0，从左到右、从上到下从二维码中提取得到1110100011001000010000000000000110010000001001101000000000100000011，将1110100011001000010000000000000110010000001001101000000000100000011转换为十进制或62进制，其62进制为2zSKMQjVAfQv；十进制为134189817500791996675。
将二进制数值1001100010000010111001101000000010101001填入二维码的白色部分，中间其余白色部分填0，从左到右、从上到下从二维码中提取得到100110000100000001011100000000011001000000000000000100000010100001，将100110000100000001011100000000011001000000000000000100000010100001转换为十进制或62进制，其62进制为QhINGbmrTYl；十进制为43883479416220696737。
4)总线仪表操作系统获取发送给登录端的平台码，该平台码为字符0～9、a～z、A～Z，还可以包含其他特殊字符！@#$％^&*()_+<>？～等等，总线仪表操作系统将获得的平台码转换为二维码，假设总线仪表操作系统获得的平台码为ptm213，则将ptm213转换为二维码。
5)将接收到的账号转换为二进制数值，将二进制数值从左到右、从上到下填入二维码，从左到右、从上到下从二维码黑色部分中提取得到系统提取账号，系统提取账号对应的十进制数值为35 20 37 58 1 2 3，对应的账号为zkBW123。
将2zSKMQjVAfQv转换为二进制数据1110100011001000010000000000000110010000001001101000000000100000011，将二进制数值1110100011001000010000000000000110010000001001101000000000100000011从左到右、从上到下填入二维码，从左到右、从上到下从二维码黑色部分中提取得到11101001101000100000011010101110001000011，11101001101000100000011010101110001000011对应的十进制数值为35 20 37 58 1 2 3，对应的账号为zkBW123。
将QhINGbmrTYl转换为二进制数据100110000100000001011100000000011001000000000000000100000010100001，将二进制数值100110000100000001011100000000011001000000000000000100000010100001从左到右、从上到下填入二维码，从左到右、从上到下从二维码黑色部分中提取得到1001100010000010111001101000000010101001，1001100010000010111001101000000010101001对应的十进制数值为11 32 61 46 3 2 1，对应的密码为bwZK321。
密码的处理方法与账号的处理方法相同。
S1：根据现有的总线仪表典型功能划分总线仪表构件接口的种类；
S2：根据总线仪表运行过程将不同的仪表功能与数据分别归纳到某类构件接口中；
S3：将总线仪表构件用于实现自身功能的数据和功能接口属性设置为隐藏的，满足总线仪表构件的功能独立性要求，提高安全性，降低耦合度；
S4：将总线仪表构件对外开放的数据和功能接口属性设置为公开的，实现总线仪表构件的交互与组装；
S5：通过对行为接口进行集成、重构和关联实现总线仪表构件接口的可扩展性，满足总线仪表开发的多样性要求；
S6：通过对构件行为接口设置参数，实现构件行为接口的可变的统一描述，实现行为接口间的联动关系；
本申请中，一种基于行为的仪表构件接口封装方法，所述总线仪表构件接口的数据包括但不限于以下类型：布尔型、字符型、整型、浮点型、双浮点型、无类型、自定义数据类型；
本申请中，一种基于行为的仪表构件接口封装方法，所述总线仪表构件接口的功能包括但不限于以下功能：FF总线协议接口封装、Profibus总线协议接口封装、HART总线协议接口封装、校准算法接口封装、LCD显示接口封装、A/D转换驱动接口封装、传感器驱动接口封装、数据采集接口封装、EEPROM驱动接口封装；
本申请中，一种基于行为的仪表构件接口封装方法，所述总线仪表构件行为接口的属性，包括：隐藏和公开；
如图2所示，行为接口按照顺序执行的接口组合模式。
如图3所示，行为接口按照分支执行的接口组合模式，在分支接口组合模式中还包括单分支组合接口和双分支组合接口两种。
如图4所示，行为接口按照循环执行的接口组合模式，在循环接口组合模式中还包括当型循环组合接口和直到型循环组合接口两种。
如图5所示，行为接口的组合排序示意图，“接口1”和“接口3”可单独使用，“接口2”和“接口4”进行组合使用，接口可扩展，通过集成不同的接口，行为接口便具备了不同的行为功能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于行为的仪表构件接口封装系统，包括总线仪表，所述仪表包括仪表本体，所述仪表本体包括仪表壳体，在所述仪表壳体内设置有用于固定安装PCB电路板的PCB电路板固定安装座，PCB电路板固定安装在PCB电路板固定安装座上，其特征在于，在PCB电路板上设置有总控制器、外设接口或/和功能接口；总控制器分别与驱动接口和功能接口相连。
2.根据权利要求1所述的基于行为的仪表构件接口封装系统，其特征在于，外设接口包括A/D驱动接口、显示驱动接口、传感器驱动接口、EEPROM驱动接口、串口驱动接口、FF总线物理层接口、HART总线物理层接口、Profibus总线物理层接口、IIC内部总线接口、SPI内部总线接口、MCU微处理器GPIO接口、MCU时钟驱动接口之一或者任意组合；
总控制器的A/D数据端与A/D驱动接口的数据端相连，总控制器的显示数据端与显示驱动接口的数据端相连，总控制器的传感数据端与传感器驱动接口的数据端相连，总控制器的存储数据端与EEPROM驱动接口的数据端相连，总控制器的串口数据端与串口驱动接口的数据端相连，总控制器的FF数据端与FF总线物理层接口的数据端相连，总控制器的HART数据端与HART总线物理层接口的数据端相连，总控制器的Profibus数据端与Profibus总线物理层接口的数据端相连，总控制器的IIC数据端与IIC内部总线接口的数据端相连，总控制器的SPI数据端与SPI内部总线接口的数据端相连，总控制器的GPIO数据端与MCU微处理器GPIO接口的数据端相连，总控制器的时钟数据端与MCU时钟驱动接口的数据端相连。
3.根据权利要求1所述的基于行为的仪表构件接口封装系统，其特征在于，功能接口包括传感器采集接口、传感器校准接口、用户二次校准接口、显示控制接口和数据存储接口之一或者任意组合；
总控制器的传感采集数据端与传感器采集接口的数据端相连，总控制器的传感校准数据端与传感器校准接口的数据端相连，总控制器的二次校准数据端与用户二次校准接口的数据端相连，总控制器的显示控制数据端与显示控制接口的数据端相连，总控制器的数据存储数据端与数据存储接口的数据端相连。
4.根据权利要求1所述的基于行为的仪表构件接口封装系统，其特征在于，传感器采集接口包括温度传感器采集接口、湿度传感器采集接口、压力传感器采集接口、差压传感器采集接口、液位传感器采集接口、接近传感器采集接口之一或者任意组合；
总控制器的温度传感采集数据端与温度传感器采集接口的数据端相连，总控制器的湿度传感采集数据端与湿度传感器采集接口的数据端相连，总控制器的压力传感采集数据端与压力传感器采集接口的数据端相连，总控制器的差压传感采集数据端与差压传感器采集接口的数据端相连，总控制器的液位传感采集数据端与液位传感器采集接口的数据端相连，总控制器的接近传感采集数据端与接近传感器采集接口的数据端相连。
5.根据权利要求3所述的基于行为的仪表构件接口封装系统，其特征在于，传感器校准接口包括温度传感器校准接口、湿度传感器校准接口、压力传感器校准接口、差压传感器校准接口、液位传感器校准接口、接近传感器校准接口之一或者任意组合；
总控制器的温度传感校准数据端与温度传感器校准接口的数据端相连，总控制器的湿度传感校准数据端与湿度传感器校准接口的数据端相连，总控制器的压力传感校准数据端与压力传感器校准接口的数据端相连，总控制器的差压传感校准数据端与差压传感器校准接口的数据端相连，总控制器的液位传感校准数据端与液位传感器校准接口的数据端相连，总控制器的接近传感校准数据端与接近传感器校准接口的数据端相连。
6.根据权利要求3所述的基于行为的仪表构件接口封装系统，其特征在于，还包括通信接口，所述通信接口包括HART协议栈用户层通信接口、FF协议栈用户层通信接口、Profibus协议栈用户层通信接口、Modbus协议栈用户层通信接口之一或者任意组合；
总控制器的HART协议数据端与HART协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的FF协议数据端与FF协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的Profibus协议数据端与Profibus协议栈用户层通信接口的数据端相连，总控制器的Modbus协议数据端与Modbus协议栈用户层通信接口的数据端相连。
7.一种基于行为的仪表构件接口封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S0，登录总线仪表操作系统；
S1，根据总线仪表功能确定构件行为接口的种类：外设接口、功能接口和通信接口；
S2，根据总线仪表运行过程确定不同构件的行为接口功能和参数；
S3，根据总线仪表构件行为接口的功能和参数，将多个单一功能的行为接口封装为一个具有多种功能的复合行为接口。将总线仪表实现自身功能的内部数据和接口属性设置为隐藏的，将总线仪表对外开放的外部数据和接口设置为公开的。
8.根据权利要求7所述的基于行为的仪表构件接口封装方法，其特征在于，在步骤S3中，行为接口支持行为接口间的功能调用与参数传递，行为接口间的关系由信息/控制流驱动，包括共享依赖关系、流依赖关系、约束依赖关系之一或者任意组合；
共享依赖关系表示构件使用相同资源的行为接口间的关系；
流依赖关系表示构件的提供行为接口和使用行为接口间的关系；
约束依赖关系表示多个构件的行为接口在一组流依赖上的约束。
9.根据权利要求7所述的基于行为的仪表构件接口封装方法，其特征在于，复合功能行为接口通过集成、重构和关联的方法对单一功能行为接口进行封装，包括顺序行为流程组合、分支行为流程组合和循环流程组合方法；
分支流程组合包括单分支流程和多分支流程组合；
循环流程组合包括当型循环流程和直到型循环流程组合。
10.根据权利要求7所述的基于行为的仪表构件接口封装方法，其特征在于，行为接口均需提供清晰的服务信息；
行为接口均需提供清晰的主动调用服务信息；
行为接口均需提供清晰的被动调用服务信息。
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