物聯網通訊架構

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C#跨平台物聯網通訊架構ServerSuperIO（SSIO）正式開源... 1

1.      SSIO的特點

2.      SSIO概述

3.      SSIO與SIO的區別

4.      控制模式

5.      跨平台Windows和Linux

 

一.SSIO的特點

1. 輕型高效能通訊架構，適用於多種應用場，輪詢模式、自控模式、併發模式和單例模式。
2. 裝置驅動、IO通道、控制模式情境協調統一。
3. 裝置驅動內軒命令磁碟機、命令緩衝器、自訂參數和即時資料元素。
4. 架構平台支援按裝置命令優先順序別進行調度，保證進階別命令及時發送。
5. 一個裝置驅動同時支援串口和網路兩種通訊方式，可以監視IO通道資料。
6. 一個裝置驅動，在網路通訊時可以支援TCP Server和TCP Client兩種工作模式。
7. 內建顯示視圖介面，滿足不同顯示需求。
8. 內建服務元件介面，可以自訂完成OPC服務、4-20mA輸出、LED大屏顯示、簡訊服務、以及多功能網關服務。
9. 可以建立多服務執行個體，完成不同業務的拆分。
10. 支援跨平台部署，可以運行在Linux和Windows系統。

 

二.SSIO概述

   SSIO通訊架構的設計思想是在SuperIO（SIO）基礎上發展而來，並沒有高大上的技術，主要是工作經驗的積累，適合於不同應用情境的物聯網的資料擷取與互動。SSIO和SIO並不是簡單的對IO高效能的操作，而是裝置驅動、IO通道、控制模式和實際硬體裝置之間的協調機制，各方面之間無縫銜接和運行，也是為瞭解決現實工作和應用情境的一些痛點。

  軟硬體之間的資料互動，並且面臨著複雜的現場環境：

（1）複雜的、多樣的通訊協議。有標準的協議，例如：Modbus等，也有很多根據標準協議修改的協議格式、以及自訂協議格式，並且千差萬別。對於不好的軟體架構，疲於應對，增加裝置或協議要對整個軟體進行梳理，往往在此過程中出現新的問題或BUG。

（2）針對不同使用者對軟體介面或功能的要求有很大不同，使之滿足不同使用者的顯示要求，可以自訂資料顯示介面。那麼就需要提供顯示視圖介面，與裝置驅動進行互動。

（3）既然現場裝置的資料被採集上來，那麼就需要對其進行處理，不僅僅是儲存、查詢、報表等，還有：資料轉寄、資料輸出（OPC、類比量、大屏等）等。那麼就需要提供服務性的介面，與裝置驅動進行互動。

（4）通訊鏈路的多種性，對於同一個裝置可能要支援RS232/RS485/RS422、RJ45、3G/4G等通訊方式，所以對於一個裝置要對應多種通訊方式（串口和網路），也給我們的開發造成很大的障礙。

（5）裝置驅動、IO通道和實際的現場硬體終端之間鏈路複雜，有可能：一個裝置驅動對應一個IO通道、一個裝置驅動對應多個IO通道、多個裝置驅動對應一個IO通道等情況。

（6）既然裝置與服務端進行資料互動，那麼就應該對裝置的通訊狀態、IO狀態、以及裝置本身的狀態進行監控，這樣裝置才處於可維護狀態。

（7）軟體各版本、以及軟體與硬體之間的相容性很差，管理起來錯綜複雜。在架構平台穩定的情況下，只需要更新裝置驅動。

   為瞭解決以上諸多問題，開發一個軟體架構，支援二次開發。在不對軟體架構改動的情況下，能夠很方便的接入裝置、維護裝置、整合裝置、處理裝置業務資料等。軟體架構相對穩定，把容易變化的部分進行靈活設計。

 

三.SSIO與SIO的區別

序號	屬性	SSIO	SIO
1	應用情境	適用於高頻的資料擷取與控制，可以部署在伺服器端。	適用於一般性的上位機資料擷取，例如：區域網路內的廠級服務端應用。
2	控制模式	輪詢模式、自控模式、併發模式、單例模式	輪詢模式、自控模式、併發模式、
3	效能	高效能	效能不如SSIO
4	服務執行個體	一個進程可以建立多個服務執行個體	一個進程只能建立一個服務執行個體
5	跨平台	支援Linux和Windows	只支援Windows各版本作業系統
6	二次開發	方便（不包括介面）	只需要繼承就可以建立一個完整的應用程式
7	代碼結構	更合適	使用的單例模式較多
8	串口組件	SerialPort	PCOMM
9	網路組件	SocketAsyncEventArgs	Socket
10	開源	開源	沒有開源
11	OPC	不支援	支援
12	類比量	不支援	支援
13	外掛程式	需要自己二次開發	完全支援外掛程式化部署

 

四.控制模式

（1）輪詢模式：當串口和網路通訊時都可以使用這種控制模式。當有多個裝置串連到通訊平台時，通訊平台會輪詢調度裝置進行通訊任務。某一時刻只能有一個裝置發送請求命令、等待接收返回資料，這個裝置完成發送、接收（如果遇到逾時情況，則自動返回）後，下一個裝置才進行通訊任務，依次輪詢裝置。如：

 

（2）併發模式：只有網路通訊時可以使用這種控制模式。並發通訊模式是集中發送所有裝置的請求指令，架構是採用迴圈同步方式發送請求命令。還有進一步提高的機會，採用並行非同步方式集中發送請求命令。硬體裝置接收到指令後進行校正，校正成功後返回對應指令的資料，通訊平台非同步監聽到資料資訊後，進行接收操作，然後再進行資料的分發、處理等。如：

 

（3）自控模式：只有網路通訊時可以使用這種控制模式。自控通訊模式與並發通訊模式類似，區別在於發送指令操作交給裝置驅動本身進行控制，或者說交給二次開發人員，二次開發人員可以通過時鐘定時用事件驅動的方式發送指令資料。硬體裝置接收到指令後進行校正，校正成功後返回對應指令的資料，通訊平台非同步監聽到資料資訊後，進行接收操作，然後再進行資料的分發、處理等。

   自控通訊模式可以為二次開發人員提供精確的定時請求即時資料機制，使通訊機制更靈活、自主，如果多個裝置驅動使用同一個IO通道的話，時間控制會有偏差。如：

 

（4）單例模式：只有網路通訊時可以使用這種控制模式。在一個服務執行個體內只能有一個裝置驅動，相當於一個裝置驅動對應著N多個硬體裝置終端。更適合通訊的資料協議有固定的標準，以命令關鍵字處理不同的資料。適用於高並發的硬體終端裝置主動上傳資料，伺服器端根據資料資訊進行處理和返回相應的資料。如：

 

 

五.跨平台Windows和Linux

（1）Windows運行效果

 

（2）Linux運行效果

 

開源地址：https://github.com/wxzz/ServerSuperIO

百度網盤：http://pan.baidu.com/s/1eRy0inK

QQ：504547114

QQ群：54256083

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