CN118158022A - 一种多种总线通讯方法、港机边缘计算设备及相关设备 - Google Patents

Abstract

一种多种总线通讯方法、港机边缘计算设备及相关设备，涉及港机设备技术领域。在该方法中，在不同的总线数据处理系统进行通讯的情况下，在本次通讯中负责输出数据的第一总线数据处理系统将通讯数据存储在第一总线数据处理系统中的第一存储区中；总线数据处理系统可以独立工作；工作包括通信、数据的收发、根据脚本编程的内容自行完成数据的采集、转换和重定向；将第一存储区中存储通讯数据的区域映射在本次通讯中负责输入数据的第二总线数据处理系统的第二存储区中；更新除第一存储区中的全部存储区的数据，至与第一存储区中的数据同步；第二总线数据处理系统从第二总线数据处理系统中的第二存储区读取通信数据，因此来提高通讯速度。

Description

一种多种总线通讯方法、港机边缘计算设备及相关设备

技术领域

本申请涉及港机设备技术领域，尤其涉及一种多种总线通讯方法、港机边缘计算设备及相关设备。

背景技术

随着全球化的发展与贸易量的持续增长，港口作为国际贸易的重要节点，对港机设备的智能化与信息化水平提出了更高的要求。在传统模式下，港口的机械设备多依赖于机电控制系统，并未充分整合现代的信息技术，这在一定程度上限制了港口作业效率和设备的智能管理能力。此外，随着智能港口概念的提出，如何提高港机设备的数字化、网络化和智能化水平，已成为该行业亟需解决的问题。

相关技术中，单总线系统由于其简单性和成熟性，在工业应用中得到了广泛应用。然而，随着技术的发展和对效率的追求，单总线系统常常需要升级为更高级的双总线系统，以支持更复杂的数据通讯需求。在这种情况下，总线互转技术被开发出来以实现单总线与双总线之间的无缝切换。这种技术通常涉及硬件适配器和软件协议转换，以确保数据可以在两种总线标准之间正确地传输。

然而，相关技术所提供的通讯速度可能不足以满足高频率通讯的要求。特别是在那些对实时性有严格要求的应用场景中，在高频率通讯要求的场合，尤其是实时性要求较高的港机控制系统中，可能会导致系统响应延迟，从而影响作业效率和设备的运行安全。

发明内容

本申请提供了一种多种总线通讯方法、港机边缘计算设备及相关设备，用于提高通讯速度。

第一方面，本申请提供了一种多种总线通讯方法，包括：

在不同的总线数据处理系统进行通讯的情况下，在本次通讯中负责输出数据的第一总线数据处理系统将通讯数据存储在第一总线数据处理系统中的第一存储区中；总线数据处理系统可以独立工作；工作包括通信、数据的收发、根据脚本编程的内容自行完成数据的采集、转换和重定向；第一总线数据处理系统为一个或多个总线数据处理系统；

将第一存储区中存储通讯数据的区域映射在本次通讯中负责输入数据的第二总线数据处理系统的第二存储区中；第二总线数据处理系统为一个或多个总线数据处理系统；

更新除第一存储区中的全部存储区的数据，至与第一存储区中的数据同步；

第二总线数据处理系统从第二总线数据处理系统中的第二存储区读取通信数据。

在上述实施例中，每个总线数据处理系统配备了专属的独立存储区，避免了多总线数据处理系统间对于存储区排队的现象，减少了互相等待的时间，提升了数据访问速度。当任一总线数据处理系统需要与另一系统通讯时，它的通讯数据被存储与同步至其他系统的相应存储区。确保了数据的实时一致性，避免了在数据交换过程中可能出现的延迟和不一致性问题。由于各总线数据处理系统读取数据时是从各自独立的存储区进行，加快了数据访问速度，和降低了数据处理过程中的冲突和错误，总之，提高了通讯速度，避免系统响应延迟，从而影响作业效率和设备的运行安全的问题产生。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，第二总线数据处理系统从第二总线数据处理系统中的第二存储区读取通信数据的步骤之后，方法还包括：

当业务处理系统与第三总线数据处理系统之间进行通讯的情况下，建立业务处理系统与第三总线数据处理系统之间的隧道；业务处理系统为本次通讯中执行预设任务的处理系统，第三总线数据处理系统为本次通讯中配合执行预设任务的总线数据处理系统，隧道用于业务处理系统与第三总线数据处理系统直接通讯；

在不需要数据共享的情况下，业务处理系统与第三总线数据处理系统进行通讯；

在需要数据共享的情况下，业务处理系统将业务数据存储在业务总线数据处理系统中的业务存储区中；

将业务存储区中存储业务数据的区域映射在第三总线数据处理系统的第三存储区中；

更新除第三存储区中的全部存储区的数据，至与第三存储区中的数据同步。

在上述实施例中，业务处理系统能够针对不同的通信场景灵活地建立直接访问现场总线的路径。利用虚拟隧道，业务处理系统在接收到总线数据后不仅会更新自己的映射存储区，还会广播通知其他总线处理器同步更新它们的映射存储区。这种即时的广播同步机制确保了各个处理器中的数据一致性，避免了数据不一致所导致的业务错误和处理延误。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，第二总线数据处理系统从第二总线数据处理系统中的第二存储区读取通信数据的步骤之后，方法还包括：

将待上传数据保存至预设缓存区；

将缓存区中的待上传数据发送至终端设备；

接收来自终端设备的回复指令；

在根据回复指令确认数据上传成功的情况下，从缓存区中移除待上传数据；

在根据回复指令确认数据上传失败的情况下，将待上传数据加入发送队列。

在上述实施例中，将待上传数据首先保存至预设缓存区，实现了上传前的数据临时存储，从而确保了在数据上传过程中的稳定性和可靠性。接着将缓存区的数据发送至终端设备，并接收来自终端设备的回复指令，这使得上传过程中的数据流向和状态得以监控。在数据上传成功后，从缓存区中移除数据，避免了重复发送，提升了数据处理效率。若数据上传失败，则将待上传数据加入发送队列，确保了上传任务的持续性和数据不丢失的完整性，提高了对于异常情况的容错能力。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，在根据回复指令确认数据上传失败的情况下，将待上传数据加入发送队列的步骤之后，方法还包括：

在检测到网络连接断开的情况下，将缓存区中的全部数据写入预设缓存数据库中；

在网络连接恢复的情况下，从预设缓存数据库中将写入的数据发送给缓存区。

在上述实施例中，在检测到网络连接断开的情况下，不会直接丢弃缓存区中的数据，而是将其写入预设缓存数据库中。这保障了在网络不稳定或中断时数据的安全，防止了数据丢失。一旦网络连接恢复，便能从预设缓存数据库中提取之前的数据并发送至缓存区，继续之前的上传任务，确保了数据上传的连续性。

结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中，更新除第一存储区中的全部存储区的数据，至与第一存储区中的数据同步的步骤之后，方法还包括：

全部总线数据处理系统定期生成各自存储区的验证数据；

全部总线数据处理系统进行交换比对验证数据；

在验证数据不一致的情况下，识别出共享相同验证数据的存储区群组；

将拥有相同验证数据的最大群组中的存储区标识为正确存储区，其余存储区标识为错误存储区；

更新错误存储区，至与正确存储区中的数据同步。

在上述实施例中，所有总线数据处理定期生成并交换比对各自存储区的验证数据，这一过程为数据一致性提供了一种动态监控和自我纠错机制。在验证数据不一致时，能够识别并形成正确的存储区群组，进而将错误存储区的数据更新至与正确存储区同步的状态。这不仅提升了数据一致性的可靠性，还增强了在面对潜在数据不一致错误时的自我修复能力，确保了数据处理的准确性和的稳定运行。

第二方面，本申请实施例提供了一种港机边缘计算设备，包括：若干总线数据处理系统、交换芯片：

其中总线数据处理系统包括：

微控制单元，用于处理对应的总线协议和数据；且进行对应的存储区域的读取和写入数据操作，在对应的存储区域中的数据进行了更改的情况下，广播同步指令给其他总线数据处理系统的微控制单元；接收到同步指令的微控制单元将根据该指令，更新其对应的存储区域数据，以确保与发出指令的微控制单元管理的存储区域保持数据同步。

从站协议栈芯片，用于实现相应从站协议的解析处理；

主控单元，为集成至该主控单元中央处理单元的主站协议栈，用于控制总线数据处理系统以主站模式访问从站设备，并且该主控单元还配置为以从站模式被至少一个外部设备访问；每个控制单元均可以同时工作在主、从站模式下；

存储区域，用于存储数据；

交换芯片，用于不同总线数据处理系统之间的数据交换。

在上述实施例中，通过集成多个总线数据处理系统，每个数据处理系统都能处理不同的总线协议。这样一来，单一设备就可以兼容多种通信协议，适应不同规格电气组件的通信需求，从而大幅度降低了因设备多样性导致的通信协议复杂性。微控制单元在数据发生变更时广播同步指令，确保所有总线数据处理系统中的存储区域数据同步。这种方式减少了因设备个性化设计带来的数据管理难度，简化了数据一致性的维护工作。

结合第二方面的一些实施例，在一些实施例中，港机边缘计算设备还包括：

内网芯片，与交换芯片和内部终端设备连接，用于内部终端与总线数据处理系统之间的数据传输；

外网芯片，与内网芯片和外部平台连接，用于内部终端与外部平台之间的数据传输。

在上述实施例中，内网芯片的引入实现了内部终端与总线数据处理系统之间的高效数据传输。这种设计使得数据在内部网络中的传输更为迅速和安全，减少了对外部网络依赖，提高了数据处理的局部性和响应速度。同时，外网芯片的设置允许内部终端与外部平台之间的数据交换，确保了外部通信的可用性和扩展性。这种内外网芯片的协同工作提供了一种平衡内部处理效率与外部通信需求的解决方案，增强了边缘计算设备在数据传输方面的整体性能。

第三方面，本申请实施例提供了一种港机边缘计算设备，该系统包括：一个或多个处理器和存储器；

该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得该港机边缘计算设备执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当上述计算机程序产品在服务器上运行时，使得上述服务器执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在港机边缘计算设备上运行时，使得上述港机边缘计算设备执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

可以理解地，上述第二方面提供的港机边缘计算设备、第三方面提供的港机边缘计算设备、第四方面提供的计算机程序产品和第五方面提供的计算机存储介质均用于执行本申请实施例所提供的多种总线通讯方法。因此，其所能达到的有益效果可参考对应方法中的有益效果，此处不再赘述。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请提供的多种总线通讯方法，每个总线数据处理系统配备了专属的独立存储区，避免了多总线数据处理系统间对于存储区排队的现象，减少了互相等待的时间，提升了数据访问速度。当任一总线数据处理系统需要与另一系统通讯时，它的通讯数据被存储与同步至其他系统的相应存储区。确保了数据的实时一致性，避免了在数据交换过程中可能出现的延迟和不一致性问题。由于各总线数据处理系统读取数据时是从各自独立的存储区进行，加快了数据访问速度，和降低了数据处理过程中的冲突和错误，总之，提高了通讯速度，避免系统响应延迟，从而影响作业效率和设备的运行安全的问题产生。

2、本申请提供的多种总线通讯方法，业务处理系统能够针对不同的通信场景灵活地建立直接访问现场总线的路径。利用虚拟隧道，业务处理系统在接收到总线数据后不仅会更新自己的映射存储区，还会广播通知其他总线处理器同步更新它们的映射存储区。这种即时的广播同步机制确保了各个处理器中的数据一致性，避免了数据不一致所导致的业务错误和处理延误。

3、本申请提供的多种总线通讯方法，通过集成多个总线数据处理系统，每个数据处理系统都能处理不同的总线协议。这样一来，单一设备就可以兼容多种通信协议，适应不同规格电气组件的通信需求，从而大幅度降低了因设备多样性导致的通信协议复杂性。微控制单元在数据发生变更时广播同步指令，确保所有总线数据处理系统中的存储区域数据同步。这种方式减少了因设备个性化设计带来的数据管理难度，简化了数据一致性的维护工作。

附图说明

图1为本申请提供的港机边缘计算设备的构架图。

图2为本申请提供的多种总线通讯方法的一个流程示意图。

图3为本申请提供的多种总线通讯方法的一个理解示意图。

图4为本申请提供的多种总线通讯方法的另一个理解示意图。

图5为本申请提供的多种总线通讯方法的另一个理解示意图。

图6为本申请提供的多种总线通讯方法的另一个理解示意图。

图7为本申请提供的港机边缘计算设备的实体装置的示意图。

具体实施方式

本申请以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，本申请中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个所列出项目的任何或所有可能组合。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面对本实施例中港机边缘计算设备进行描述：

现实场景存在如下问题：港机设备需根据各客户的具体需求进行个性化设计，每台设备采用不同规格的电气组件，导致设备组网和现场通信极为复杂。

如图1所示，图1为本申请提供的港机边缘计算设备的构架图。

若干总线数据处理系统（如图中的总线数据处理系统A、总线数据处理系统B、总线数据处理系统C）、交换芯片（图中的以太网交换芯片）：

以本实施例中的总线数据处理系统A为示例，对总线数据处理系统进行详细说明；

总线数据处理系统A包括：

微控制单元（图中的profinet总线数据处理MCU），用于：

1、处理对应的总线协议和数据；

每个微控制单元负责解析和处理通过Profinet总线传输的数据。这包括数据的接收、解码、响应以及对应的总线协议执行。

2、进行对应的存储区域（图中的采集网关监听数据映射存储单元）的读取和写入数据操作；

需要说明的是，微控制单元均有自己独立的存储区域，这个存储区域区域的芯片用于各微控制单元间的数据交换式映射共享。

3、在对应的存储区域中的数据进行了更改的情况下，广播同步指令给其他总线数据处理系统的微控制单元，接收到同步指令的微控制单元将根据该指令，更新其对应的存储区域数据，以确保与发出指令的微控制单元管理的存储区域保持数据同步。

4、接收同步指令，更新存储区域，确保与发出指令的微控制单元管理的存储区域保持数据同步。

从站协议栈芯片（图中的从站芯片），用于实现相应从站协议的解析处理；

需要说明的是，为了优化系统性能并减轻微控制单元的处理压力，每个从站协议栈芯片都是专门设计来处理特定总线的从站协议。这意味着每一种总线协议，如Profinet，都会有一颗对应的从站协议栈芯片来专门处理协议解析，来降低微控制单元的负载。

profinet总线通过从站协议栈芯片连接微控制单元，也就是微控制单元接收的数据是经过从站协议栈芯片处理后的数据。

主控单元，为集成至该主控单元中央处理单元的主站协议栈，用于控制总线数据处理系统以主站模式访问从站设备，并且该主控单元还配置为以从站模式被至少一个外部设备访问，每个控制单元均可以同时工作在主、从站模式下；

在主站模式下，主控单元通过其主站协议栈管理和监控网络上的从站设备。它可以发送指令和数据请求，接收从站的数据报文，并根据从站的状态或数据执行相应的处理和决策。当作为从站时，主控单元可以响应外部设备的请求。这包括接收主站的命令、处理这些命令，并向请求的主站返回相应的数据或状态信息。

在实际的使用过程中，主控单元同时连接两个总线。一条总线用于主控单元作为主站，用于访问和控制从站设备；而另一条总线则用于主控单元作为从站，接收外部设备作为主站的访问请求。

存储区域（图中的采集网关监听数据映射存储单元），用于存储数据；

交换芯片，用于不同总线数据处理系统之间的数据交换。

它负责将存储区域中的数据在不同的总线数据处理系统之间进行传输和转发。在操作过程中，交换芯片首先从一个总线数据处理系统接收数据并将其临时存储在存储单元中。之后，交换芯片会从存储单元中检索相应的数据，并将其发送到全部总线数据处理系统中，完成数据的同步。

需要说明的是，本港机边缘计算设备用于集成在常用的各种现场总线通讯接口上。

在另一些情况下。其中如 modbus 、三菱、等协议主控没有采用从站协议栈芯片，全部集成于微控制单元中。

可见，通过集成多个总线数据处理系统，每个数据处理系统都能处理不同的总线协议。这样一来，单一设备就可以兼容多种通信协议，适应不同规格电气组件的通信需求，从而大幅度降低了因设备多样性导致的通信协议复杂性。微控制单元在数据发生变更时广播同步指令，确保所有总线数据处理系统中的存储区域数据同步。这种方式减少了因设备个性化设计带来的数据管理难度，简化了数据一致性的维护工作。

在另一些实施例中，总线数据处理系统A还包括：

工控显示屏，与总线连接，用于用户监控和控制连接到港机边缘计算设备的设备。

PLC，与微控制单元连接，用于接收来自微控制单元的控制命令和配置信息，执行具体的逻辑控制任务。

将操作结果和设备状态反馈给微控制单元，以便更新存储区域的数据，并通过主控单元进行同步分发。

传感，与PLC连接，用于实时监测工业现场的各种物理量，如温度、压力、流量等，并将采集到的数据发送至PLC。通过PLC的处理，这些数据可以被转换为可用于监控和控制的信息，也可以通过微控制单元同步到系统的其他部分。

港机边缘计算设备还包括：

内网芯片（图中的内网业务处理），与交换芯片和内部终端设备连接，用于内部终端与总线数据处理系统之间的数据传输；

内网芯片用于实现内部终端设备与总线数据处理系统之间的数据交换和通信。内部终端设备可以是工控机、触摸屏、或者其他监控设备。同时为内部终端设备提供访问存储区域中数据的通道，并允许内部终端设备上传数据至总线数据处理系统。

协调内部网络流量，确保数据在内部终端和总线数据处理系统之间高效、安全地传输。

外网芯片（图中的外部网络处理单元），与内网芯片和外部平台连接，用于内部终端与外部平台之间的数据传输。

外网芯片建立和管理外部平台与总线数据处理系统之间的通信。这个外部平台可以是云服务、远程监控中心或其他企业IT系统，在本实施例中为IOT平台。

外网芯片还能提供安全的数据传输和访问控制，确保只有授权的外部平台能够访问或控制内网的资源。同时转换不同网络协议，使得内网设备能够与外部平台的不同通信标准兼容，保证数据的正确解析和应用。

可见，内网芯片的引入实现了内部终端与总线数据处理系统之间的高效数据传输。这种设计使得数据在内部网络中的传输更为迅速和安全，减少了对外部网络依赖，提高了数据处理的局部性和响应速度。同时，外网芯片的设置允许内部终端与外部平台之间的数据交换，确保了外部通信的可用性和扩展性。这种内外网芯片的协同工作提供了一种平衡内部处理效率与外部通信需求的解决方案，增强了边缘计算设备在数据传输方面的整体性能。

在一些实施例中，内网芯片通过另一个以太网交换芯片与内部终端通讯，同时还具有RAM映射区和断电数据持久功能；

断电数据持久共使用两组功能来实现，一组在现场总线数据处理系统侧有一个具备数据持久的专用芯片，RAM映射区的任一部分数据发生变化（注：多种总线上任一总线RAM映射的内容发生变化时会被实时同步至各总线的RAM映射区），均被实时写入铁电记忆体中（FeRAM的写入次数可以高达10（14）方次和10年的数据保存能力），并同时由内网业务SOC在得到断电信号后写入SSD存储器中。

RAM映射区，用于临时存储从内部终端设备接收的数据，或者是准备发送到内部终端设备的数据。实现内部终端设备的数据共享，允许多个设备访问和使用相同的数据集，从而确保数据的一致性和实时更新。支持高速数据处理和实时任务执行，因为RAM提供的是随机访问，适合频繁的读写操作。

断网数据存储，用于在网络连接丢失的情况下，保存关键数据。这可以确保在网络恢复后能够同步丢失期间的数据，保持数据的完整性和一致性。

在一些实施例中，内网芯片与外网芯片通过网闸模块连接，外网芯片和外部平台通过无线网络连接。

网闸模块用于确保内网和外网之间的安全边界。网闸可以防止潜在的网络攻击和未授权访问，同时允许合法的数据传输。

需要说明的是，在本实施例中，网络通信被细分为三个专门的层次，每个层次都采用特定的网络类型来处理不同的通信需求：

1、是现场总线层网络，此层次专门用于实现总线数据处理系统之间的通信，还负责总线数据处理系统与内网芯片之间的数据交换，所有通信活动在这一层都基于现场总线层网络的协议和技术标准。

2、内部业务处理网络，该网络连接内网芯片与内部终端设备，确保它们之间的高效通信。此外，内网芯片与RAM映射区的交互以及与断网数据存储之间的通信也通过内部业务处理网络进行。这个网络层级专注于数据的采集、处理和安全存储。

3、外部通讯网络，外网芯片利用外部通讯网络与外部各种平台（如物联网平台、视频平台等）进行通信。保障与外界的数据交互安全高效。

下面对本实施例中多种总线通讯方法进行描述：

需要说明的是，由于各profinet、profibus，ethercat、modbus-rtu等总线型协议需要的响应速度非常高（通常需要在1毫秒到20毫秒内完成一个数据包的交换）；

因此在一些实施例中，港机边缘计算设备和多种总线通讯方法均采用CPU架构，允许这些不同的总线协议在多个CPU上并行处理，解决上述问题。

但是，又引发一个新技术问题，由于各总线协议分布在各CPU上独立处理因此各CPU间的数据交互也需要设计出相应的高速通信方案。

如图2所示，图2为本申请提供的多种总线通讯方法的一个流程示意图。

S101、在不同的总线数据处理系统进行通讯的情况下，在本次通讯中负责输出数据的第一总线数据处理系统将通讯数据存储在所述第一总线数据处理系统中的第一存储区中；所述总线数据处理系统可以独立工作；所述工作包括通信、数据的收发、根据脚本编程的内容自行完成数据的采集、转换和重定向；所述第一总线数据处理系统为一个或多个总线数据处理系统；

第一总线数据处理系统表示负责输出数据的设备，能够处理特定类型的通信协议并发送数据；第二总线数据处理系统是指负责接收数据的设备，同样能够处理对应的通信协议以获取数据。

需要说明的是，第一总线数据处理系统可以为一种或者多种，第二总线数据处理系统同样也可以为一种或者多种。

参考图3、图3为本申请提供的多种总线通讯方法的一个理解示意图。

在图3中一个总线数据处理系统包括PHY（物理层）、从站协议栈、集成主站协议栈和PHY。需要说明的是，总线数据处理系统设计允许多样化，当时只要包括微控制单元、从站协议栈芯片、主控单元、或与这些硬件功能相同的硬件即可，此处不做限定。

S102、将第一存储区中存储通讯数据的区域映射在本次通讯中负责输入数据的第二总线数据处理系统的第二存储区中；第二总线数据处理系统为一个或多个总线数据处理系统；

映射即共享RAM映射（Shared RAM Mapping）指的是在计算机系统中，两个或多个不同的处理器或设备可以访问同一块物理内存区域的技术。这通常用于在不同的硬件组件或处理单元之间实现快速数据交换和通信。

在多总线数据处理系统通讯系统中，共享RAM映射可以使得数据在不同总线之间高效地共享和传递。这样的映射区通常被设计为在内存中的一个固定区域，所有需要访问共享数据的总线或处理器都被配置为可以访问这个内存区域。

需要说明的是，本步骤不是共享存储区，共享存储区是所有总线数据处理系统共用一个存储区，而本步骤每一个总线数据处理系统都有自己的独立的存储区。

S103、更新除第一存储区中的全部存储区的数据，至与第一存储区中的数据同步。

第一总线数据处理系统会通知或触发其他相关的总线数据处理系统更新它们的存储区数据。这个更新过程是自动的，并且通常与数据同步技术相关，比如发布/订阅机制，以确保所有总线数据处理系统的数据能够与第一存储区中的数据保持一致，从而避免了数据不一致可能导致的错误。

S104、第二总线数据处理系统从第二总线数据处理系统中的第二存储区读取通信数据；

第二总线数据处理系统需要使用或者处理接收到的数据，它会从第二存储区中读取通信数据。这个读取操作可能涉及到数据的解码、验证和进一步的处理，以适应第二总线数据处理系统的应用逻辑。

需要说明的是，在不同的总线数据处理系统中进行通讯时，可以设计成让存储区域共享相同的地址码。这意味着多个系统可以访问同一块内存地址区域，从而实现数据共享。这种设计允许不同系统之间通过读写相同的内存位置，来交换信息和同步状态，优化了数据处理的效率。

可见，每个总线数据处理系统配备了专属的独立存储区，避免了多总线数据处理系统间对于存储区排队的现象，减少了互相等待的时间，提升了数据访问速度。当任一总线数据处理系统需要与另一系统通讯时，它的通讯数据被存储与同步至其他系统的相应存储区。确保了数据的实时一致性，避免了在数据交换过程中可能出现的延迟和不一致性问题。由于各总线数据处理系统读取数据时是从各自独立的存储区进行，加快了数据访问速度，和降低了数据处理过程中的冲突和错误，总之，提高了通讯速度，避免系统响应延迟，从而影响作业效率和设备的运行安全的问题产生。

不同的总线数据处理系统的通讯过程为：

上电初始化同步：

当正常上电时，业务处理系统（参考图1中的内网业务处理）会从固态硬盘（参考图1中的RAM映射区）中读取存储区的内容。

读取后，业务处理系统将这些数据同步给总线数据处理系统中的所有微控制单元（MCU）。这一步骤确保了所有MCU在启动时具有一致的数据。

常规通信模式下的数据同步：

在正常通信过程中，如果任一微控制单元接收到新的数据，该MCU会更新它的共享存储区（存储区）的数据。

在更新数据的同时，该微控制单元会向总线数据处理系统中的其他MCU以及业务处理系统发送同步包。

这个同步包含了更新后的数据，从而保证了所有MCU和业务处理系统的RAM映射区内容的一致性。

读取操作的数据处理：

当任一微控制单元接收到读取或发送数据的请求时，它会直接从自己的存储区读取所需内容，然后立即发送出去。

由于这是一个读取操作，它不会改变存储区的内容，因此不需要进行数据同步操作。

这个步骤确保了数据的快速响应，同时减少了不必要的网络流量和处理延迟，提高了整个系统的效率。

上述通讯过程可以参考图4，图4为本申请提供的多种总线通讯方法的另一个理解示意图。

实线部分为正常通讯的示意图；

当第一总线数据处理系统（上方左侧MCU）与第二总线数据处理系统（上方中侧MCU）之间进行通讯的情况下，将第一总线数据处理系统的通讯数据存储在第一总线数据处理系统中的第一存储区中，第一总线数据处理系统为本次通讯中负责输出数据的总线数据处理系统，第二总线数据处理系统为本次通讯中负责输入数据的总线数据处理系统；

第一总线数据处理系统向其他全部第一总线数据处理系统发送公告，更新除第一存储区中的全部存储区的数据，至与第一存储区中的数据同步。

第二总线数据处理系统从第二总线数据处理系统中的第二存储区读取通信数据。

当时在实际的使用过程中，会出现多种通信场景，即一个环境中存在着不同类型的网络通信需求。

步骤S104之后，所述方法还包括：

参考图4，S105、当业务处理系统与第三总线数据处理系统之间进行通讯的情况下，建立业务处理系统与第三总线数据处理系统之间的隧道；业务处理系统为本次通讯中执行预设任务的处理系统，第三总线数据处理系统为本次通讯中配合执行预设任务的总线数据处理系统，隧道用于业务处理系统与第三总线数据处理系统直接通讯；

在另一些实施例中，业务处理系统为任一总线数据处理系统，他需要通过上述实施例中的内网芯片（参考图1）与其他第三总线数据处理系统建立隧道。

因为内网芯片可以提供专门的安全功能，如硬件级别的加密和认证机制，以确保建立在总线数据处理系统之间的隧道是安全的。

在一些实施例中，业务处理系统为上述实施例中的内网芯片（参考图1）。

内网芯片用于实现内部终端设备与总线数据处理系统之间的数据交换和通信。内部终端设备可以是工控机、触摸屏、或者其他监控设备。同时为内部终端设备提供访问存储区域中数据的通道，并允许内部终端设备上传数据至总线数据处理系统。

在实际的使用过程中，在使用隧道通信模式时，根据执行的脚本指令，数据传输有两种可能性：一种是数据仅在两条总线数据处理系统之间直接传递，不通过任何映射到RAM的共享区域；另一种是数据在两条总线数据处理系统之间传输的同时，还会被发送到RAM的共享区域，以便与连接到其他总线数据处理系统的系统共享。

第一种情况：S106、在不需要数据共享的情况下，业务处理系统与第三总线数据处理系统进行通讯；

这种方式可以通过直接内存访问（DMA）或专用的数据通道来实现，数据传输不需要CPU的干预，也不占用共享RAM区域。

第二种情况：S107、在需要数据共享的情况下，业务处理系统将业务数据存储在业务总线数据处理系统中的业务存储区中；

需要说明的是，第二种情况也包括步骤S106。

业务数据通过一个隧道直接从业务处理系统传输到第三总线数据处理系统种。

S108、将业务存储区中存储业务数据的区域映射在第三总线数据处理系统的第三存储区中；

数据也被写入一个预先定义的RAM共享区域。

其他总线数据处理系统可以访问这个RAM共享区域来读取数据。

S109、更新除第三存储区中的全部存储区的数据，至与第三存储区中的数据同步。

可见，业务处理系统能够针对不同的通信场景灵活地建立直接访问现场总线的路径。利用虚拟隧道，业务处理系统在接收到总线数据后不仅会更新自己的映射存储区，还会广播通知其他总线处理器同步更新它们的映射存储区。这种即时的广播同步机制确保了各个处理器中的数据一致性，避免了数据不一致所导致的业务错误和处理延误。

参考图5，图5为本申请提供的多种总线通讯方法的另一个理解示意图。在一些实施例中，还具有如下步骤：

1、在电源波动或断电时触发警告信号；

2、响应警告信号发出中断信号；

3、中断当前任务并调用中断服务程序；

4、优先处理所有的写缓存数据，确保所有待写入数据回写到存储介质中。

对应的，港机边缘计算设备包括电源、后备电源、电源检测模块、SSD数据存储模块、内网芯片（图中的内网业务SOC）、RAM存储（总线数据处理系统的一部分，在这里代指工作端）

电源连接到港口的电网，为边缘计算设备提供稳定的电力供应。

后备电源在主电源故障时提供短暂的电力，以便设备安全关机或维持关键操作。

电源检测模块能够检测电源中断和电压波动，并通过内部逻辑触发应急响应程序。

内网芯片中断当前任务并调用中断服务程序。

SSD数据存储模块提供快速的数据缓存，支持高速数据处理和临时存储工作数据。

参考图6，图6为本申请提供的多种总线通讯方法的另一个理解示意图。在一些实施例中，还具有如下步骤：

3、将待上传数据保存至预设缓存区（图中的缓存线程）；

4、将缓存区中的待上传数据发送至终端设备；

5、接收来自终端设备的回复指令；

6、在根据回复指令确认数据上传成功的情况下，从缓存区中移除待上传数据；

7、在根据回复指令确认数据上传失败的情况下，将待上传数据加入发送队列。

可见，将待上传数据首先保存至预设缓存区，实现了上传前的数据临时存储，从而确保了在数据上传过程中的稳定性和可靠性。接着将缓存区的数据发送至终端设备，并接收来自终端设备的回复指令，这使得上传过程中的数据流向和状态得以监控。在数据上传成功后，从缓存区中移除数据，避免了重复发送，提升了数据处理效率。若数据上传失败，则将待上传数据加入发送队列，确保了上传任务的持续性和数据不丢失的完整性，提高了对于异常情况的容错能力。

在另一些实施例中，步骤7之后，方法还包括：

8、在检测到网络连接断开的情况下，将缓存区中的全部数据写入预设缓存数据库中；

9、在网络连接恢复的情况下，从预设缓存数据库中将写入的数据发送给缓存区。

可见，在检测到网络连接断开的情况下，不会直接丢弃缓存区中的数据，而是将其写入预设缓存数据库中。这保障了在网络不稳定或中断时数据的安全，防止了数据丢失。一旦网络连接恢复，便能从预设缓存数据库中提取之前的数据并发送至缓存区，继续之前的上传任务，确保了数据上传的连续性。

在另一些实施例中，步骤S203之后，方法还包括：

1、全部总线数据处理系统定期生成各自存储区的验证数据；

每个总线数据处理系统都定期对自己负责的存储区内的数据计算哈希值。哈希值是一种数据指纹，通常由哈希函数计算得到，对于同一份数据，总是生成同样的哈希值。

2、全部总线数据处理系统进行交换比对验证数据；

生成哈希值后，各个总线数据处理系统将自己计算出的哈希值发送给其他系统，以便进行比对。每个系统接收到来自其他系统的哈希值，并将它们与自己的哈希值进行比较。

3、在验证数据不一致的情况下，识别出共享相同验证数据的存储区群组；

如果在比对过程中发现所有哈希值都匹配，则认为所有节点的数据是一致的。如果哈希值不匹配，那么系统会根据哈希值将存储区分成若干群组，每个群组中的存储区都有相同的哈希值，意味着它们的数据当前是一致的。

4、将拥有相同验证数据的最大群组中的存储区标识为正确存储区，其余存储区标识为错误存储区；

在有多个群组的情况下，系统会认为数量最多的群组（即拥有相同哈希值的最大群组）代表了正确的数据状态，因为在多数投票原则下，这是最可能正确的数据。其余的存储区，即那些不在最大群组中的存储区，会被标识为错误存储区，因为它们的数据与多数存储区的数据不一致。

5、更新错误存储区，至与正确存储区中的数据同步。

一旦错误存储区被识别，将这些错误存储区中的数据更新，使之与正确存储区的数据同步。

在上述实施例中，采用的是多数一致原则。在另一些实施例中，可以将权重和多数一致原则结合起来进一步检查。

方法还包括如下步骤：

1、为每个总线数据处理系统分配一个权重，权重可以基于多种因素，比如节点的历史可靠性、处理能力、网络带宽、地理位置等。权重信息在所有节点之间共享，以便在比对验证数据时使用。

2、每个总线数据处理系统定期对其存储区内的数据计算哈希值，并将此哈希值与自己的权重一同记录。

3、每个总线数据处理系统收集来自其他节点的信息，并将所有哈希值进行比较。

4、总线数据处理系统对于独特的哈希值，计算其对应的总权重得分，即所有提供此哈希值的节点的权重之和。

5、选择节点数量多的群组作为正确存储区群组。

可见，所有总线数据处理定期生成并交换比对各自存储区的验证数据，这一过程为数据一致性提供了一种动态监控和自我纠错机制。在验证数据不一致时，能够识别并形成正确的存储区群组，进而将错误存储区的数据更新至与正确存储区同步的状态。这不仅提升了数据一致性的可靠性，还增强了在面对潜在数据不一致错误时的自我修复能力，确保了数据处理的准确性和的稳定运行。

参考图7，本申请实施例提供了一种港机边缘计算设备，港机边缘计算设备包括：

本申请还公开一种港机边缘计算设备。参照图7，为本申请提供的港机边缘计算设备的实体装置的示意图。该计算机700可以包括：至少一个处理器701，至少一个网络总线数据处理系统704，用户总线数据处理系统703，存储器705，至少一个通信总线702。

其中，通信总线702用于实现这些组件之间的连接通信。

其中，用户总线数据处理系统703可以包括显示屏（Display）、摄像头（Camera），可选用户总线数据处理系统703还可以包括标准的有线总线数据处理系统、无线总线数据处理系统。

其中，网络总线数据处理系统704可选的可以包括标准的有线总线数据处理系统、无线总线数据处理系统（如WI-FI总线数据处理系统）。

其中，处理器701可以包括一个或者多个处理核心。处理器701利用各种总线数据处理系统和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器705内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器705内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器701可以采用数字信号处理（DigitalSignalProcessing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-ProgrammableGateArray，FPGA）、可编程逻辑阵列（ProgrammableLogicArray，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。处理器701可集成中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）、图像处理器（GraphicsProcessingUnit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏第三要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器701中，单独通过一块芯片进行实现。

其中，存储器705可以包括随机存储器（RandomAccessMemory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-OnlyMemory）。可选的，该存储器705包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitorycomputer-readablestoragemedium）。存储器705可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器705可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器705可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器701的存储装置。参照图7，作为一种计算机存储介质的存储器705中可以包括操作系统、网络通信模块、用户总线数据处理系统模块以及多种总线通讯的应用程序。

在图7所示的计算机700中，用户总线数据处理系统703主要用于为用户提供输入的总线数据处理系统，获取用户输入的数据；而处理器701可以用于调用存储器705中存储的多种总线通讯的应用程序，当由一个或多个处理器701执行时，使得计算机700执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几种实施方式中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务总线数据处理系统，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。

本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种多种总线通讯方法，其特征在于，包括：

在不同的总线数据处理系统进行通讯的情况下，在本次通讯中负责输出数据的第一总线数据处理系统将通讯数据存储在所述第一总线数据处理系统中的第一存储区中；所述总线数据处理系统可以独立工作；所述工作包括通信、数据的收发、根据脚本编程的内容自行完成数据的采集、转换和重定向；所述第一总线数据处理系统为一个或多个总线数据处理系统；

将所述第一存储区中存储通讯数据的区域映射在本次通讯中负责输入数据的第二总线数据处理系统的第二存储区中；所述第二总线数据处理系统为一个或多个总线数据处理系统；

更新除所述第一存储区中的全部存储区的数据，至与所述第一存储区中的数据同步；

所述第二总线数据处理系统从所述第二总线数据处理系统中的第二存储区读取所述通信数据。

2.根据权利要求1所述的多种总线通讯方法，其特征在于，所述第二总线数据处理系统从所述第二总线数据处理系统中的第二存储区读取所述通信数据的步骤之后，所述方法还包括：

当业务处理系统与第三总线数据处理系统之间进行通讯的情况下，建立所述业务处理系统与所述第三总线数据处理系统之间的隧道；所述业务处理系统为本次通讯中执行预设任务的处理系统，所述第三总线数据处理系统为本次通讯中配合执行预设任务的总线数据处理系统，所述隧道用于所述业务处理系统与所述第三总线数据处理系统直接通讯；

在不需要数据共享的情况下，所述业务处理系统与所述第三总线数据处理系统进行通讯；

在需要数据共享的情况下，所述业务处理系统将业务数据存储在所述业务总线数据处理系统中的业务存储区中；

将所述业务存储区中存储业务数据的区域映射在第三总线数据处理系统的第三存储区中；

更新除所述第三存储区中的全部存储区的数据，至与所述第三存储区中的数据同步。

3.根据权利要求1所述的多种总线通讯方法，其特征在于，所述第二总线数据处理系统从所述第二总线数据处理系统中的第二存储区读取所述通信数据的步骤之后，所述方法还包括：

将待上传数据保存至预设缓存区；

将所述缓存区中的待上传数据发送至终端设备；

接收来自所述终端设备的回复指令；

在根据所述回复指令确认数据上传成功的情况下，从所述缓存区中移除所述待上传数据；

在根据所述回复指令确认数据上传失败的情况下，将所述待上传数据加入发送队列。

4.根据权利要求3所述的多种总线通讯方法，其特征在于，所述在根据所述回复指令确认数据上传失败的情况下，将所述待上传数据加入发送队列的步骤之后，所述方法还包括：

在检测到网络连接断开的情况下，将所述缓存区中的全部数据写入预设缓存数据库中；

在网络连接恢复的情况下，从所述预设缓存数据库中将写入的数据发送给所述缓存区。

5.根据权利要求1所述的多种总线通讯方法，其特征在于，所述更新除所述第一存储区中的全部存储区的数据，至与所述第一存储区中的数据同步的步骤之后，所述方法还包括：

全部总线数据处理系统定期生成各自存储区的验证数据；

全部总线数据处理系统进行交换比对所述验证数据；

在所述验证数据不一致的情况下，识别出共享相同验证数据的存储区群组；

将拥有相同验证数据的最大群组中的存储区标识为正确存储区，其余存储区标识为错误存储区；

更新所述错误存储区，至与所述正确存储区中的数据同步。

6.一种港机边缘计算设备，应用于如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，港机边缘计算设备包括若干总线数据处理系统、交换芯片：

其中所述总线数据处理系统包括：

微控制单元，用于处理对应的总线协议和数据；且进行对应的存储区域的读取和写入数据操作，在对应的存储区域中的数据进行了更改的情况下，广播同步指令给其他总线数据处理系统的微控制单元；接收到同步指令的微控制单元将根据该指令，更新其对应的存储区域数据，以确保与发出指令的微控制单元管理的存储区域保持数据同步；

从站协议栈芯片，用于实现相应从站协议的解析处理；

主控单元，为集成至该主控单元中央处理单元的主站协议栈，用于控制所述总线数据处理系统以主站模式访问从站设备，并且该主控单元还配置为以从站模式被至少一个外部设备访问；每个控制单元均可以同时工作在主、从站模式下；

存储区域，用于存储数据；

交换芯片，用于不同所述总线数据处理系统之间的数据交换。

7.根据权利要求6所述的多种总线通讯方法，其特征在于，港机边缘计算设备还包括：

内网芯片，与所述交换芯片和内部终端设备连接，用于所述内部终端与所述总线数据处理系统之间的数据传输；

外网芯片，与所述内网芯片和外部平台连接，用于所述内部终端与所述外部平台之间的数据传输。

8.一种港机边缘计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器和存储器；

所述存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，所述一个或多个处理器调用所述计算机指令以使得所述港机边缘计算设备执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，包括指令，其特征在于，当所述指令在港机边缘计算设备上运行时，使得所述港机边缘计算设备执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在港机边缘计算设备上运行时，使得所述港机边缘计算设备执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。