CN117376441A

CN117376441A - 生产制造车间的支持多协议转换的wia-fa无线接入设备及方法

Info

Publication number: CN117376441A
Application number: CN202311665874.4A
Authority: CN
Inventors: 邱思; 刘立辉; 李天飞; 玉凯峰; 朱延楠; 车连喜; 于忠鑫
Original assignee: Shenyang Bangcui Technology Co ltd
Current assignee: Shenyang Bangcui Technology Co ltd
Priority date: 2023-12-07
Filing date: 2023-12-07
Publication date: 2024-01-09
Anticipated expiration: 2043-12-07
Also published as: CN117376441B

Abstract

本发明公开了一种生产制造车间的支持多协议转换的WIA‑FA无线接入设备及方法，涉及无线通信技术领域，包括：多个对外接口以及多协议转换嵌入式系统；多协议转换嵌入式系统包括：多协议处理模块、硬件处理模块、综合处理模块和WIA‑FA通信模块。在接入外设时，硬件处理模块主动截获硬件接入信息，由综合处理模块基于该硬件接入信息识别硬件类型，确定对应的协议库，直接采用动态加载协议库的方式加载确定出的协议库，减少了内存使用，降低了系统负荷。确定对应的协议库时，根据预先定义的硬件类型与内置的各个协议库的对应关系，识别出接入的硬件设备对应的协议库，省去了轮询过程，将外设类型直接解析出对应的协议类型和协议库，从而提升系统运行效率。

Description

生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备及方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体而言涉及一种生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备及方法。

背景技术

网络技术是实现设备间与系统间互联互通的前提，接入技术则是网络技术的基础部分，主要解决设备数据采集后如何传输到MES（Manufacturing Execution System，制造企业生产过程执行系统）、SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制系统）等决策系统。其中无线接入技术由于其低成本、易维护、实施方便、灵活扩展等优点，已经成为当前接入技术发展的主流。

军工行业生产制造车间（涉密场所）中，无法使用基于WIFI、5G、蓝牙等公开无线通信技术研制生产的产品，而基于WIA-FA（Wireless Network for Industrial Automation-Factory Automation，工厂自动化工业无线网络技术）安全增强无线通信技术研制生产的安全增强无线系列产品很好的弥补了这一技术空白。

现有的基于WIA-FA通信的现场接入设备仅支持一种协议，然而，军工行业生产车间中需要接入的各类量具量仪、MR（Mixed Reality，混合现实）眼镜、RFID（RadioFrequency Identification，射频识别技术）设备等多种外接设备（以下简称外设），采用的是不同的接口协议，这就导致在使用过程中一个生产车间需要多种支持不同接口协议的接入设备备用，使用成本高，且设备接入不便捷。其他非基于WIA-FA通信的现场接入设备，有些虽然能够支持多种协议，但通常是通过轮询协议去建立通信，轮询协议会占用较大系统资源，影响系统运行效率，且协议类型越多，占用的系统资源越多，系统运行效率也越低，无法满足多种不同协议类型的外设同时接入的需求，并不适用于军工行业生产车间。

而且，由于现有的基于WIA-FA通信的现场设备通常为固定无线接入设备，其必须固定在某个位置上，需要外部持续供电，使用时往往需要移动生产制造车间的其他设备，空出车间内有限的供电插口，并将外设移动到接入设备旁。这意味着，外设只能在固定的位置使用，对于量具量仪等需要跟随产品移动使用的外设而言，无法满足其接入需求。

此外，现有的接入设备更无法满足工作过程中生产制造车间的工作人员需要与上位机互动的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备及方法，以满足军工行业生产制造车间多种不同协议类型的外设同时接入的需求，实现基于WIA-FA通信的现场接入设备的便携使用。

为此，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备，包括：

多个对外接口以及多协议转换嵌入式系统；

所述多协议转换嵌入式系统包括：

内置多种外接设备工业协议库，对各类外设的协议库管理，并将协议处理的结果转发到综合处理模块的多协议处理模块；

接收通过所述对外接口接入的硬件设备的硬件信息，进行硬件信息整合处理，并将所述硬件信息反馈给综合处理模块的硬件处理模块；

基于硬件信息对硬件设备的硬件类型进行识别、接收到数据后对数据进行处理、与WIA-FA通信模块数据交互进行网内通信的综合处理模块；以及，

与WIA-FA网内的基站设备进行通信，并完成与所述综合处理模块之间的数据交互的WIA-FA通信模块；

其中，所述综合处理模块基于识别出的硬件类型，通过使用自定义规则库将外设类型直接解析出对应的协议类型以及对应的协议库，采用动态加载所述协议库的方式与接入的硬件设备建立连接。

进一步地，所述多协议处理模块对各类外接设备的协议库管理包括：使用枚举标识内置的各个协议库，为每一种操作定义一个函数指针数组；每组函数指针数组中包括多个函数指针，所述函数指针为针对每一种协议库的操作抽象出的同样参数和返回值类型的对外接口；每个函数指针数组中的函数指针对应的协议库顺序均与所述枚举中枚举类型的顺序保持一致；

所述综合处理模块调用所述外接设备对应的协议库中的接口函数，包括：通过枚举变量调用函数指针数组中对应的协议库中的函数指针；所述枚举变量代表所述外接设备对应的协议库。

进一步地，所述接入的硬件设备包括各类便携设备；所述便携设备为自供电或由所述接入设备供电；所述便携设备包括：军工行业生产制造车间所使用的各类量具量仪、MR眼镜、RFID设备中的一种或多种。

进一步地，还包括：为整个设备提供电能的内置电池；

相应地，所述多协议转换嵌入式系统还包括：与所述电池连接的电源模块。

进一步地，还包括：用于用户与上位机进行互动的按键；

相应地，所述多协议转换嵌入式系统还包括：与所述按键连接的按键模块；所述按键模块通过总线将按键信息传递给所述硬件处理模块。

进一步地，还包括：屏幕；

相应地，所述多协议转换嵌入式系统还包括：与所述屏幕连接的显示模块；所述显示模块通过总线从所述硬件处理模块获取需要显示的数据信息内容，并实现对内容的显示。

进一步地，所述对外接口为TTL、USB、RS232、RS422、RS485、CAN、RJ45形态中的一种或多种。

本发明还提供了一种基于上述生产制造车间的便携式WIA-FA无线接入设备的接入方法，包括：

开机进程对系统的设备管理器进行遍历，识别开机前接入的所有外设及其类型；

判断外设类型及其协议是否能够识别并支持，能够识别并支持的情况下，打开系统端口，准备与外设开始通信；

启动一个新的守护进程，动态加载指定协议库，与外设建立连接，并持续进行数据交互；

与外设连接成功的情况下，综合处理模块将成功消息发送给硬件处理模块，硬件处理模块通过屏幕、指示灯和蜂鸣器提示成功消息；

无法识别或连接失败的情况下，综合处理模块将失败消息发送给硬件处理模块，硬件处理模块通过屏幕、指示灯和蜂鸣器提示失败消息。

进一步地，支持用户使用按键与上位机进行互动；包括：

硬件处理模块收到按键触发消息，并将硬件按键指令解析成对应编码；按键包括上下左右键和确认键；上下左右键用于控制上位机光标上下左右移动，确定键用于对上位机系统的按钮或者对话框进行确定操作；

硬件处理模块将所述编码转发到综合处理模块，综合处理模块根据上位机与设备的绑定关系查找相应的上位机编号，并将所有数据转发给WIA-FA通信模块；

WIA-FA通信模块将采集到的数据和上位机编号按照WIA-FA通信协议打成数据包；

WIA-FA通信模块查找WIA-FA网络中的离本模块最近的基站设备，并将数据包发送到基站设备；

基站设备转发数据包到网关设备；

网关设备接收到数据包后，解析出数据以及上位机编码，重新根据上位机指定协议进行数据包的封装，并将数据包转发到上位机；

上位机解析出来数据包，并以此控制上位机。

进一步地，支持使用WIA-FA协议与基站设备进行通信；包括：

用户操作外设，进行数据采集时，该外设的守护程序会自动接收采集到的数据；

使用对应协议解析数据包，解析外设发送过来的数据包；

将解析出来的数据发到综合处理模块上，综合处理模块会根据上位机与本发明涉及的设备装置的绑定关系查找相应的上位机编号；

将采集到的数据和上位机编号按照WIA-FA通信协议打成数据包；

查找WIA-FA网络中的离本模块最近的基站设备，并将数据包发送到基站设备；

基站设备转发数据包到网关设备；

上位机解析出来数据包，并显示到指定屏幕上，供用户使用。

进一步地，监听外设状态，包括：

开机后，外设状态出现变化时，多协议转换嵌入式系统自动识别外设状态；

当外设为接入状态时，多协议转换嵌入式系统截获所述外设的设备信息，解读出设备类型，并分析出其对应协议后，在系统中开辟空间记录外设相关信息，并启动一个新的守护进程，专门用于监视该外设状态，解析并转发外设传过来的信息；如果上述过程中遇到设备类型、协议不可识别或者加载协议库失败的情况，硬件处理模块下发指令通过屏幕、指示灯和蜂鸣器进行提示；

当外设为拔出状态时，杀死该外设的守护程序回收系统资源。

进一步地，同时管理多个外设，支持多个外设协议；包括：

同时外接多台设备，系统会自动识别每一个外设；

综合处理模块使用全局变量对每一台设备进行总体控制；多协议处理模块通过定义枚举、定义函数指针以及函数指针数组识别出各个外设对应的协议类型以及协议库对外函数接口；

综合处理模块识别出对应协议类型后，为每一台外设启动一个守护程序；

每一台外设的守护程序负责对该外设进行操作处理或者数据通信；

当移除外设时，综合处理模块对所有外设进行遍历，同时对设备类型和设备名称进行匹配，二者均匹配成功的情况下，取得该外设的守护程序索引值，并杀掉索引值对应的守护程序的进程，回收为该外设在系统中申请的相应资源。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明支持多种工业通信协议，且支持同时接入多种设备，包括但不限于量具量仪、机械臂、RFID手持设备、MR眼镜等设备。本发明支持多种外部接口，可针对用户需求进行定制，同时保证设备体积不变，仍然方便携带。

本发明在接入外设时，主动截获硬件接入信息，以此识别硬件类型，确定对应的协议库，直接采用动态加载协议库的方式，可以减少内存使用，降低系统负荷。确定对应的协议库时，采用自定义规则库，省去轮询的过程，可以在组入大量协议的情况下，将外设类型直接解析出对应的协议类型和协议库，从而提升系统运行效率。针对每一个外设启动守护程序，每一个外设都在各自的守护程序内进行管理，相互独立，避免了多个外设在一个程序里进行管理可能造成的数据混乱，并且当外设拔出的时候，杀掉守护程序，可以更加完整全面的回收系统资源，避免遗漏。

本发明使用电池供电，设备轻便，易于在工作中携带，无需固定在车间内部或者工位上。解决了现有基于WIA-FA通信的现场设备必须外部持续供电的问题，使用时无需移动军工车间厂房内部其他设备，便于工作中携带使用。

本发明在通信设备上设置按键，解决非便携式无线接入模块操作起来不直观的问题，军工车间的工作人员在工作过程中可使用便携通信模块通过车间内大屏以及设备上的按键与上位机进行自主交互。用户在操作过程中，可以随时更换外设进行操作，也可以外接多个外设同时工作。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例中一种生产制造车间的便携式WIA-FA无线接入设备的结构框图；

图2为本发明实施例中开机识别外设的流程示意图；

图3为本发明实施例中外设状态监听的流程示意图；

图4为本发明实施例中支持使用WIA-FA协议与基站设备进行通信的流程示意图；

图5为本发明实施例中WIA-FA无线网络示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

如图1所示，本发明实施例中提供的一种生产制造车间的便携式WIA-FA无线接入设备，该无线接入设备包括：内置电池、按键、对外接口和多协议转换嵌入式系统；其中：

内置电池，用于为整个设备提供电能，其驱动程序在多协议转换嵌入式系统中硬件层的电池模块中实现。

按键，用于用户与上位机进行互动，其驱动程序在多协议转换嵌入式系统中硬件层的按键模块中实现；包括上下左右键和确认键；上下左右键用于控制上位机光标上下左右移动，确定键用于对上位机系统的按钮或者对话框进行确定操作。

在具体实施中，还可以包括：指示灯、蜂鸣器和LED屏幕，分别用于对设备的各种处理过程中的状态进行提示。

多协议转换嵌入式系统包括：硬件层、逻辑层和通信层。

硬件层由各种硬件驱动模块构成，用于控制编写设备的各类硬件驱动以及简单操作，供逻辑层的硬件处理模块进行操作，包括：显示模块、按键模块、电源模块、外设接口模块、总线接口模块和配置信息模块。其中：

显示模块通过总线接口模块获取逻辑层的硬件处理模块需要显示的数据信息内容，并利用硬件处理模块实现对内容的显示。

按键模块通过总线接口模块将按键信息传递给逻辑层的硬件处理模块。

电源模块与内置电池连接，实现电能供给。

外设接口模块同时支持TTL、USB、RS232、RS422、RS485、CAN、RJ45接口形态。

总线接口模块用于为系统中各个模块之间提供总线连接。

配置信息模块存储配置信息，并通过总线传递给硬件层的硬件处理模块，而无线入网参量参数的配置，通过配置接口模块并将配置信息保存在逻辑层的综合处理单元电路中。

逻辑层由各种处理模块构成，用于衔接硬件层和通信层，实现硬件信号的接收处理、多协议转化等，包括：硬件处理模块、多协议处理模块和综合处理模块。

其中：

硬件处理模块：主要负责控制设备的硬件，结合系统状态，对按键、指示灯、蜂鸣器、屏幕显示、电源管理等功能进行操作；对外设进行操作和通信。识别外设类型以及接入或者拔出的状态；与外设的连接和通信，收集外设数据信息，发送给综合处理模块，或者接收来自综合处理模块的数据，并下发到硬件层。本发明中描述的外设包括但不限于军工行业生产制造车间所使用的各类量具量仪、MR眼镜、RFID设备等各类便携设备或者不提供供电功能的设备。外设接口模块同时支持TTL、USB、RS232、RS422、RS485、CAN、RJ45接口形态。

多协议处理模块：主要负责各类外设的协议库管理，并将协议处理的结果转发到综合处理模块，以供下一步操作。多协议处理模块管理主流工业协议，内置外接设备工业协议库，可根据外设支持协议的不同进行加载使用，包括但不限于TCP、UDP、CAN、RS232、RS485、modbus等主流工业协议。除了主流工业协议外，还内嵌了外设自定义协议，这部分自定义协议由外设厂家制定并提供。多协议处理模块对数字信号进行采集和处理，其支持的接口电平为TTL、USB、RS232、RS422、RS485、CAN、RJ45。具体地，多协议处理模块基于综合处理模块识别出的硬件类型，通过定义枚举、定义函数指针以及函数指针数组识别出接入的硬件设备对应的协议类型以及对应的协议库，采用动态加载所述协议库的方式与接入的硬件设备建立连接。

综合处理模块：对设备功能进行综合管理，对硬件设备进行识别，接收到数据后对数据进行处理，并执行下一步操作，或转到给WIA-FA通信模块，进行工业无线网内通信。具体地，如图1所示，综合处理模块为核心处理模块，其通过总线与各个模块连接，其具有处理器能够实现WIA-FA的协议功能，将负载数据封装成WIA-FA的协议，为WIA-FA通信模块提供基础数据的保证；综合处理模块实现对无线WIA-FA单元和数据采集接口单元数据处理，以及显示采集接口数据，并通过按键调整显示所采集的数据，同时具有数据存储功能；能够支持WIA-FA技术，对数据进行时隙分割处理。

通信层用于数据通信，包括：WIA-FA通信模块。各个模块之间通过总线连接。其中：

WIA-FA通信模块：主要负责与WIA-FA网内的基站设备进行通信，并完成与综合处理模块之间的数据交互。WIA-FA通信模块具有接收WIA-FA技术链路和发送WIA-FA技术链路，分别用于接收和发送WIA-FA协议的数据信号，并通过无线方式传递。接收链路和发送链路独立工作，接收WIA-FA技术链路对接收的WIA-FA信号进行数字低通滤波解调、编码，获取无线数字信号转换为有线的电信号，其使用的是WIA-FA的技术；发送WIA-FA技术链路进行编码、本振调制、信号放大、带通滤波，将电信号转化为无线信号。

上述无线接入设备的工作原理如下：

供电：采用内置电池供电，为整个设备提供电能。

数据上传：通过外设接口模块获取采集外部仪器仪表的数字信息，其采用的外部接口为TTL、USB、RS232、RS422、RS485、CAN、RJ45形态，并通过总线方式传递给多协议处理模块，再由多协议处理模块传递至综合处理模块；综合处理模块将获取的总线接口数据，在硬件处理模块中进行数据处理和协议转换，并通过显示屏直观显示外设接口模块经多协议处理模块传递的外部仪器仪表数字信息，使用按键模块选择对应采集数据的位号，并将位号和采集数据封装为负载信息，硬件处理模块使用WIA-FA协议对负载信息经行协议封装，通过总线接口模块传递数据至WIA-FA通信模块；无线WIA-FA通信模块通过总线获取WIA-FA协议的数据，以WIA-FA的技术将电信号转换无线电磁波信号传递输出。

数据信息的下发方式与上传方向相反。配置接口电路连接处理电路，用于对无线入网参量等参数的配置，并将配置信息保存在处理电路中。

基于上述设备，本发明实施例中还提供了无线接入方法，包括设备开机、监听设备状态、管理多个外设、使用WIA-FA协议与基站设备进行通信、用户使用按键与上位机进行互动等流程。

系统开机的情况下，自动识别已经接入的外设，并建立系统与外设之间的连接。如图2所示，包括：

S11、开机进程对系统的设备管理器进行遍历，识别所有外设及其类型；

S12、判断外设类型及其协议是否能够识别并支持；

S13、能够识别并支持的情况下，打开系统端口，准备与外设开始通信；

S14、与外设连接成功的情况下，启动一个新的守护进程，动态加载指定协议库，与外设建立连接，并持续与外设进行数据交互；综合处理模块将成功消息发送给硬件处理模块，硬件处理模块操作本模块上的屏幕显示成功消息“Connected”，指示灯绿灯闪烁5s，并伴随成功提示音。

S15、无法识别或连接失败的情况下，综合处理模块将失败消息发送给硬件处理模块，硬件处理模块操作本模块上的屏幕显示成功消息“Connect Failed”，指示灯红灯闪烁5s，并伴随失败提示音、震动提示5s。

开机后，外设状态出现变化时，多协议转换嵌入式系统自动截获外设状态，并根据外设状态进行有针对性的处理。当外设为接入状态时，系统设备信息解读设备类型，解读出设备类型，并分析出其对应协议后，启动一个新的守护进程，专门用于监视该外设状态，解析并转发外设传过来的信息。如果上述过程中遇到设备类型、协议不可识别或者加载协议库失败的情况，本模块屏幕显示失败消息“Not Recognized”，且自动震动告警，并伴随蜂鸣音的提示。当外设为拔出状态时，杀死该外设的守护程序回收系统资源。

监听设备状态，如图3所示，包括：

S21、开机启动设备监听程序，监听外设的状态；

S22、当系统监听端口信息，监测到设备状态变化时，主动截获系统设备管理相关的数据信息并分析；

S23、当外设为接入状态时，启动外设管理程序，用于管理接入的外设；

管理接入的外设包括：

（1）外设管理程序读取设备信息，得到设备类型和名称；

（2）根据设备类型匹配系统内植入的协议，使用动态链接库的dlopen打开指定的动态库，并使用dlsym加载动态库，动态链接库是一种动态加载方式，可以节约系统内存；

动态加载意味着仅往内存里加载需要使用的协议库，而无需将所有的协议库在开机时就全部加载到内存中，这种方法在协议库数量庞大的时候就能节约大量系统内存，提升设备运行效率。

（3）使用动态库函数打开外设，取得文件描述符，通过操作文件描述符对外设的波特率、数据位、校验位、停止位进行设置，确保系统与外设建立连接。具体数据结构如下：

typedef struct {

intfd;//串口设备节点

intnSpeed;//波特率

intnBits;//数据位

charnEvent;//校验位

intnStop;//停止位

}st_DevicePara；

（4）连接成功的情况下，装置绿灯闪烁5s，并伴随成功提示音。

（5）读取设备信息、匹配协议或建立连接失败的情况下，设备红灯闪烁5s，并伴随失败提示音、震动提示5s。

S24、针对接入外设启动外设守护程序，专门用来和外设通信；

S25、当系统监听到外设拔出时，杀死该外设的守护程序回收系统资源。

同时管理多个外设，支持多个外设协议，使用自定义规则库直接查找对应协议库，省去轮询过程；自定义规则库中定义了硬件类型与内置的各个协议库的对应关系，包括：

S31、使用usb分线器同时外接多台设备，系统会自动识别每一个外设；

S32、识别后的设备统一在综合处理模块使用全局变量serial_info[index]来对每一台设备进行总体控制，并启动进程对该设备进行一对一的管理。其中serial_info[index]中的index是索引号，表示设备在全局变量serial_info中的顺序；全局变量结构体定义如下：

typedef struct {

intfd；//设备操作符

pid_tpid；//设备守护程序的进程ID

inttype；//设备类型

chardevice_name[DEVICE_NAME_LENGTH]；//设备名称

st_SerialPara serial；//设备参数结构体：包括设备节点、波特率、数据位、校验位、停止位等。

}serial_info_t；

使用自定义规则库，直接定位到协议函数，省去所有轮询过程。自定义规则库建设过程以及使用规则如下：

定义枚举，明确系统所支持的协议库，并且给各个协议库进行了编码，并且作为前述的serial_info_t结构体中的type类型使用。枚举具体结构举例如下：

typedefenum{

DEV_TYPE_RULER，//千分尺

DEV_TYPE_SCANGUN，//扫码枪

DEV_TYPE_MECHANICALARM，//机械臂

DEV_TYPE_WRENCH，//扭力扳手

DEV_TYPE_MR，//MR眼镜

DEV_TYPE_RFID，//RFID设备

DEV_NUMBER，//系统支持的协议最大数量

}en_DeviceType；

多协议处理模块中针对每一种协议的特定操作抽象出同样参数和返回值类型的对外接口，并定义成函数指针，包括但不限于连接设备、数据处理、数据通信、移除设备等等接口函数，供综合处理模块调用。示例如下：

typedef void (*pFunProcess)(char *, int)；//数据处理

typedef int(*pFunConnect)(int)；//连接设备

typedef int(*pFunSendInfor)(int, char *, char *, char *)；//数据通信

typedef int (*pFunRemove)(int)；//移除设备

为每一种操作定义一个函数指针数组，其元素个数为系统支持的协议最大数量，即枚举中的最后一个元素。每一个函数指针数组中的元素顺序均与枚举中协议类型顺序保持一致，这样在对协议进行统一管理的时候，可以采用枚举变量来调用对应的协议库中的函数，这样就无需再次对协议类型进行判断。以移除设备为例，函数指针数组内部元素定义如下：

staticpFunRemove pFunForRemove[DEV_NUMBER] = {

removeRuler，

removeScangun，

removeMechanicalArm，

removeWrench，

removeMR，

removeRFID

}；

上述规则设定完毕之后，可以直接使用函数指针数组调用对应协议库中的函数，以移除设备为例：(*pFunForRemove[serial_info[index].type])(index)，其中：

serial_info[index]：指向了对应设备的全局变量，可据此直接访问控制对应设备；

serial_info[index].type：取得了对应设备的设备类型；

*pFunForRemove[serial_info[index].type]：根据设备类型，直接访问函数指针数据中对应的协议库函数；

第二个index：作为函数参数传入；

通过上述操作，即可根据指定设备类型直接访问协议库，调用对应函数。

S33、综合处理模块识别出对应协议类型后，为每一台外设启动一个守护程序；

S34、每一台外设的守护程序负责对该外设进行操作处理和数据通信；

S35、当移除外设时，综合处理模块对全局变量serial_info[]进行遍历，同时对设备类型（type）和设备名称（device_name）进行匹配，二者均匹配成功的情况下，取得该全局变量的索引值index，调用对应协议库中的移除设备函数并杀掉serial_info[index].pid，关闭该外设的守护程序，回收serial_info[]中相应的资源。

支持使用WIA-FA协议与基站设备进行通信；如图4所示，包括：

S41、用户操作外设，进行数据采集时，该外设的守护程序会自动接收采集到的数据；

S42、使用对应协议解析数据包，解析外设发送过来的数据包；

S43、将解析出来的数据发到综合处理模块上，综合处理模块会根据上位机与本发明涉及的设备装置的绑定关系查找相应的上位机编号；

S44、将采集到的数据和上位机编号按照WIA-FA通信协议打成数据包；查找WIA-FA网络中的离本模块最近的基站设备，并将数据包发送到基站设备；

S45、基站设备转发数据包到网关设备；

S46、网关设备接收到数据包后，解析出数据以及上位机编码，重新根据上位机指定协议进行数据包的封装，并将数据包转发到上位机；上位机解析出来数据包，并显示到指定屏幕上，供操作者使用。

支持用户使用按键与上位机进行互动，包括：

S51、当用户操作本模块的按键时，硬件处理模块收到硬件触发消息，并根据表1解析硬件按键指令解析成对应编码；

表1

S52、硬件处理模块将上述编码转发到综合处理模块，综合处理模块会根据上位机与设备的绑定关系查找相应的上位机编号，并将所有数据转发给WIA-FA通信模块；

S53、WIA-FA通信模块将采集到的数据和上位机编号按照WIA-FA通信协议打成数据包；

S54、WIA-FA通信模块查找WIA-FA网络中的离本模块最近的基站设备，并将S53中的数据包发送到基站设备；

S55、基站设备转发数据包到网关设备；

S56、网关设备接收到数据包后，解析出数据以及上位机编码，重新根据上位机指定协议进行数据包的封装，并将数据包转发到上位机；

S57、上位机解析出来数据包，并以此控制上位机，上下左右键可控制上位机光标上下左右移动，确定键可对上位机系统的按钮或者对话框进行确定操作。

在具体应用中，可以将上述无线接入设备接入WIA-FA无线网络，如图5所示， WIA-FA无线网络包括：上位机群、网关平台、交换机、无线基站设备和无线接入设备。

上位机群包括但不限于SQ质量检测服务器、RFID管理服务器、MR管理服务器、AGV调度服务器等，具体根据客户现场情况进行增删。由客户根据自身不同的需求配备上位机。配备上位机后，需要各个上位机厂商提供通信协议，使数据可以成功的在WIA-FA网络内传输，并能够准确解析，保证用户与上位机之间的通信。

网关平台负责配置WIA-FA无线网络；

交换机负责多个无线基站与无线网关平台之间的数据交换；

无线基站设备负责WIA-FA无线网络信号发射，向上通过有线的方式使用WIA-FA无线协议完成与网关平台之间WIA-FA无线网络数据的交换，向下通过无线的方式完成与无线接入设备的数据交互；

无线接入设备向上负责与无线基站设备在WIA-FA无线网内的通信，向下负责和外设通信。

本发明主要用于图5中黑框部分，外接RFID手持设备、量具量仪、MR眼镜等便携设备，使用电池供电，便于携带。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备，其特征在于，包括：

多个对外接口以及多协议转换嵌入式系统；

所述多协议转换嵌入式系统包括：内置多种外接设备工业协议库，对各类外接设备的协议库管理，并将协议处理的结果转发到综合处理模块的多协议处理模块；

其中，所述综合处理模块基于识别出的硬件类型，根据预先定义的硬件类型与内置的各个协议库的对应关系，识别出接入的硬件设备对应的协议库，采用动态加载所述协议库的方式与接入的硬件设备建立连接；

所述多协议处理模块对各类外接设备的协议库管理包括：使用枚举标识内置的各个协议库，为每一种操作定义一个函数指针数组；每组函数指针数组中包括多个函数指针，所述函数指针为针对每一种协议库的操作抽象出的同样参数和返回值类型的对外接口；每个函数指针数组中的函数指针对应的协议库顺序均与所述枚举中枚举类型的顺序保持一致；

2.根据权利要求1所述的生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备，其特征在于，还包括：为整个设备提供电能的内置电池；

3.根据权利要求1所述的生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备，其特征在于，还包括：用于用户与上位机进行互动的按键；

4.根据权利要求1所述的生产制造车间的支持多协议转换的WIA-FA无线接入设备，其特征在于，还包括：屏幕；

5.一种基于权利要求1~4任一项所述的WIA-FA无线接入设备的接入方法，其特征在于，包括：

开机进程对系统的设备管理器进行遍历，识别所有外接设备及其类型；

判断各个外接设备的类型及其协议是否能够识别并支持，能够识别并支持的情况下，打开系统端口，准备与外接设备开始通信；

启动一个新的守护进程，动态加载指定协议库，与所述外接设备建立连接，并持续进行数据交互；

与所述外接设备连接成功且建立通信的情况下，综合处理模块将成功消息发送给硬件处理模块，硬件处理模块通过屏幕、指示灯和蜂鸣器提示成功消息；

6.根据权利要求5所述的接入方法，其特征在于，还包括：

基站设备转发数据包到网关设备；

上位机解析出来数据包，并以此控制上位机。

7.根据权利要求5所述的接入方法，其特征在于，还包括：

用户操作外接设备，进行数据采集时，所述外接设备的守护程序会自动接收采集到的数据；

使用对应协议解析数据包，解析所述外接设备发送过来的数据包；

将解析出来的数据发到综合处理模块上，综合处理模块根据上位机与本发明涉及的设备装置的绑定关系查找相应的上位机编号；

基站设备转发数据包到网关设备；

8.根据权利要求5所述的接入方法，其特征在于，还包括：

开机后，外接设备状态出现变化时，多协议转换嵌入式系统自动识别外接设备状态；

当所述外接设备为接入状态时，多协议转换嵌入式系统截获所述外接设备的设备信息解读出设备类型，并分析出其对应协议后，启动一个新的守护进程，专门用于监视所述外接设备的状态，解析并转发所述外接设备传过来的信息；如果遇到设备类型、协议不可识别或者加载协议库失败的情况，硬件处理模块下发指令通过屏幕、指示灯和蜂鸣器进行提示；

当所述外接设备为拔出状态时，杀死所述外接设备的守护程序回收系统资源。

9.根据权利要求5所述的接入方法，其特征在于，还包括：

同时外接多台设备，系统自动识别每一个外接设备；

综合处理模块使用全局变量对每一台设备进行总体控制；多协议处理模块通过定义枚举、定义函数指针以及函数指针数组识别出各个外接设备对应的协议类型以及协议库对外函数接口；

综合处理模块识别出对应协议类型后，为每一台外接设备启动一个守护程序；

每一台外接设备的守护程序负责对所述外接设备进行操作处理或者数据通信；

当移除外接设备时，综合处理模块对所有外接设备进行遍历，同时对设备类型和设备名称进行匹配，二者均匹配成功的情况下，取得所述外接设备的守护程序索引值，并杀掉索引值对应的守护程序的进程，回收为该外接设备在系统中申请的相应资源。