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C#跨平台物联网通讯框架 ServerSuperIO

ServerSuperIO 简称 SSIO ,是一个 C# 跨平台物联网通讯框架。

一.SSIO的特点

  1. 轻型高性能通信框架,适用于多种应用场,轮询模式、自控模式、并发模式和单例模式。

  2. 设备驱动、IO通道、控制模式场景协调统一。

  3. 设备驱动内轩命令驱动器、命令缓存器、自定义参数和实时数据元素。

  4. 框架平台支持按设备命令优先级别进行调度,保证高级别命令及时发送。

  5. 一个设备驱动同时支持串口和网络两种通讯方式,可以监视IO通道数据。

  6. 一个设备驱动,在网络通讯时可以支持TCP Server和TCP Client两种工作模式。

  7. 内置显示视图接口,满足不同显示需求。

  8. 内置服务组件接口,可以自定义完成OPC服务、4-20mA输出、LED大屏显示、短信服务、以及多功能网关服务。

  9. 可以创建多服务实例,完成不同业务的拆分。

  10. 支持跨平台部署,可以运行在Linux和Windows系统。

二.SSIO概述

  
SSIO通信框架的设计思想是在SuperIO(SIO)基础上发展而来,并没有高大上的技术,主要是工作经验的积累,适合于不同应用场景的物联网的数据
采集与交互。SSIO和SIO并不是简单的对IO高性能的操作,而是设备驱动、IO通道、控制模式和实际硬件设备之间的协调机制,各方面之间无缝衔接和运
行,也是为了解决现实工作和应用场景的一些痛点。

  软硬件之间的数据交互,并且面临着复杂的现场环境:

(1)复杂的、多样的通讯协议。有标准的协议,例如:Modbus等,也有很多根据标准协议修改的协议格式、以及自定义协议格式,并且千差万别。对于不好的软件架构,疲于应对,增加设备或协议要对整个软件进行梳理,往往在此过程中出现新的问题或BUG。

(2)针对不同用户对软件界面或功能的要求有很大不同,使之满足不同用户的显示要求,可以自定义数据显示界面。那么就需要提供显示视图接口,与设备驱动进行交互。

(3)既然现场设备的数据被采集上来,那么就需要对其进行处理,不仅仅是保存、查询、报表等,还有:数据转发、数据输出(OPC、模拟量、大屏等)等。那么就需要提供服务性的接口,与设备驱动进行交互。

(4)通讯链路的多种性,对于同一个设备可能要支持RS232/RS485/RS422、RJ45、3G/4G等通讯方式,所以对于一个设备要对应多种通讯方式(串口和网络),也给我们的开发造成很大的障碍。

(5)设备驱动、IO通道和实际的现场硬件终端之间链路复杂,有可能:一个设备驱动对应一个IO通道、一个设备驱动对应多个IO通道、多个设备驱动对应一个IO通道等情况。

(6)既然设备与服务端进行数据交互,那么就应该对设备的通讯状态、IO状态、以及设备本身的状态进行监控,这样设备才处于可维护状态。

(7)软件各版本、以及软件与硬件之间的兼容性很差,管理起来错综复杂。在框架平台稳定的情况下,只需要更新设备驱动。

   为了解决以上诸多问题,开发一个软件框架,支持二次开发。在不对软件框架改动的情况下,能够很方便的接入设备、维护设备、集成设备、处理设备业务数据等。软件框架相对稳定,把容易变化的部分进行灵活设计。

三.控制模式

(1)轮询模式:当串口和网络通讯时都可以使用这种控制模式。当有多个设备
连接到通讯平台时,通讯平台会轮询调度设备进行通讯任务。某一时刻只能有一个设备发送请求命令、等待接收返回数据,这个设备完成发送、接收(如果遇到超时
情况,则自动返回)后,下一个设备才进行通讯任务,依次轮询设备。如下图:

 

(2)并发模式:只有网络通讯时可以使用这种控制模式。并发通讯模式是集中
发送所有设备的请求指令,框架是采用循环同步方式发送请求命令。还有进一步提高的机会,采用并行异步方式集中发送请求命令。硬件设备接收到指令后进行校
验,校验成功后返回对应指令的数据,通讯平台异步监听到数据信息后,进行接收操作,然后再进行数据的分发、处理等。如下图:

 

(3)自控模式:只有网络通讯时可以使用这种控制模式。自控通讯模式与并发
通讯模式类似,区别在于发送指令操作交给设备驱动本身进行控制,或者说交给二次开发者,二次开发者可以通过时钟定时用事件驱动的方式发送指令数据。硬件设
备接收到指令后进行校验,校验成功后返回对应指令的数据,通讯平台异步监听到数据信息后,进行接收操作,然后再进行数据的分发、处理等。

   自控通讯模式可以为二次开发者提供精确的定时请求实时数据机制,使通讯机制更灵活、自主,如果多个设备驱动使用同一个IO通道的话,时间控制会有偏差。如下图:

 

(4)单例模式:只有网络通讯时可以使用这种控制模式。在一个服务实例内只
能有一个设备驱动,相当于一个设备驱动对应着N多个硬件设备终端。更适合通讯的数据协议有固定的标准,以命令关键字处理不同的数据。适用于高并发的硬件终
端设备主动上传数据,服务器端根据数据信息进行处理和返回相应的数据。如下图:

 

 

四.跨平台Windows和Linux

(1)Windows运行效果

 

(2)Linux运行效果

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