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[更新设计]跨平台物联网通讯框架ServerSuperIO 2.0

文章作者:新注册送38元体验金编程 上传时间:2019-08-22

[更新设计]跨平台物联网通讯框架ServerSuperIO 2.0 ,功能、BUG、细节说明,以及升级思考过程!,serversuperiobug

     注:ServerSuperIO 2.0 还没有提交到开源社区,在内部测试!!!

1. ServerSuperIO(SSIO)说明

     SSIO是基于早期工业现场300波特率通讯传输应用场景发展、演化而来。为了适应互联网、物联网的发展趋势,以及不同应用场景的需求,SSIO也在不断的进行更新。

     SSIO是一个跨平台的物联网通讯框架,但是其本质不仅仅是通讯框架,而是设备驱动、串口和网络IO管理器、场景控制器三者之间的协调与调度机制。

物联网是一个发展趋势,如果各种传感器、硬件设备的协议驱动无法统一,那么使用SSIO框架来开发设备驱动,随意挂载到框架运行并且进行通讯和交互,你拥有的是集成能力,以及对用户的承诺;如果是公司内部使用,协议是“标准”的,那么使用SSIO更简单、方便,降低人员成本、提高生产效率。

2. 升级概要

1.1  功能

1.在串口和网络IO中增加接收数据缓存功能,充分利用缓存空间,保证数据的完整性。

2.修改数据分发策略,现在以远程IP或设备编号两种方式分发数据。

3.增加接收数据过滤器,保证数据按一定的规则进行提取,以及保证数据的连续性。

4.增加定时、超时清理网络连接资源,如果网络连接在一定时间范围内没有接到数据,则进行清理。

5.其他代码优化。

1.2 BUG

1.修复:退出软件可能造成的异常。

2.修复:分发数据的逻辑问题。

1.3 细节

1.在协议驱动IProtocolDriver增加GetCode和GetPackageLength接口。GetCode一般为设备的唯一编号;GetPackageLength一般获得本次数据包应该接收的数据长度,在框架中并未实际使用。

2.把CommandCache命令空间改为DataCache,下面增加ISendCache发送缓存接口和IReceiveCache接收缓存接口。
3.把现在设备驱动中的CommandCache改为SendCache发送数据缓存,移植到ProtocolDriver协议驱动中。
4.在ComSession和TcpSocketSession中增加ReceiveCache接收数据缓存。
5.增加IReceiveFilter接收数据过滤器接口。
7.去掉按设备地址分发数据,增加按设备编码分发数据。
8.网络侦听连接的时候,退出软件有可能造成异常。
9.网络异步接收数据时,在逻辑上有可能造成分发错误。
10.对配置文件进行修改,增加StartReceiveDataFliter、ClearSocketSession、ClearSocketSessionInterval和ClearSocketSessionTimeOut。
11.网络通讯时,去掉多少次没有接收到数据进行清理连接的功能。

 

3. 升级考虑

3.1  设备/传感器编码

      SSIO原来是用设备地址(DeviceAddress)来识别设备驱动,而DeviceAddress是int类型,不能满足业务场景的需求了,因为设备编码不仅仅是一个数字类型的数值,有可能是一串字符串,包括数字和字母。设备编码包括设备地址,是识别设备的一个规则编码。有时候设备编码与设备地址是等同的。

      所以在设备驱动中增加了GetCode接口,这个接口也作为网络异步接收数据使用过滤器查找设备的接口,一般需要在配置文件设备StartReceiveDataFliter属性。

      GetCode可以进行模糊查找,并且返回设备编码,如下代码:

public override string GetCode(byte[] data)
{
            int codeIndex = -1;
            byte[] head=new byte[] {0x55,0xaa};
            for (int i = 0; i < data.Length; i  )
            {
                if (data.Mark(0, data.Length, i, head))
                {
                    codeIndex = i;
                    break;
                }
            }

            if (codeIndex == -1)
            {
                return String.Empty;
            }
            else
            {
                return data[codeIndex   head.Length].ToString("00#");
            }
}

 3.2  接收数据缓存

     SSIO以前接收完数据,直接从缓存中提取数据后返回给了设备驱动;也有另外一种方案,就是创建一个更大的缓存对象保存byte数据,但是这种方案有些浪费内存空间,以及效率。

     SSIO现在采用了折中方案,利用现有的缓存空间(byte[]),配合接收数据过滤器,对已经接收到的数据进行管理和过滤提取,并且对未提取的数据有持久存储的能力。代码如下:

/// <summary>
/// 获得数据
/// </summary>
 /// <param name="filter"></param>
public IList<byte[]> Get(IReceiveFilter filter)
{
            if (filter == null)
            {
                throw new NullReferenceException("filter引用为空");
            }

            if (DataLength <= 0)
            {
                return new List<byte[]>();
            }

            lock (_SyncLock)
            {
                int lastByteOffset = InitOffset;
                IList<byte[]> listBytes = filter.Filter(ReceiveBuffer, InitOffset, DataLength, ref lastByteOffset);
                if (listBytes != null 
                    && listBytes.Count > 0
                    && lastByteOffset>InitOffset)
                {
                    CurrentOffset = lastByteOffset   1;

                    int gets = CurrentOffset - InitOffset ;
                    DataLength -= gets;

                    MoveLeft(gets);
                }
                return listBytes;
            }
 }

3.3  接收数据过滤器

    接收数据过滤器是按一定的原则在数据缓存中查找、提取数据信息,过滤器接口定义如下代码:

/// <summary>
 /// 过滤数据信息
 /// </summary>
/// <param name="receiveBuffer">缓冲区</param>
 /// <param name="offset">偏移量</param>
 /// <param name="length">有效数据长度</param>
 /// <param name="lastByteOffset">最后一个字节的偏移量</param>
 /// <returns>没有数据返回null</returns>
 IList<byte[]> Filter(byte[] receiveBuffer, int offset, int length, ref int lastByteOffset);

    SSIO在此接口的基础上,实现了5种数据过滤方式,固定结尾的方式(FixedEndReceiveFliter)、固定开头和结尾的方式(FixedHeadAndEndReceiveFliter)、因定开头的方式(FixedHeadReceiveFliter)、固定开头和长度的方式(FixedHeadAndLengthReceiveFliter)、因定长度的方式(FixedLengthReceiveFliter),这几种方式各有利弊,请根据不同设备的协议使用不同的过滤器。

3.4 定时检测,超时清理网络连接

      SSIO以前是设置一个发送和接收次数值,如果超过这个值,还没有接收到数据信息,那么就认为是失效的IO通道,就会关闭、释放掉资源。

      SSIO现在增加了定时检测功能,如果在一定时间范围内(可设备)还没有接收到数据,那么就认为是失效的IO通道,就会关闭、释放掉资源。代码如下:

private void ClearSocketSession(object state)
 {
            if (Monitor.TryEnter(state))
            {
                try
                {
                    ICollection<IChannel> socketChannels = this.ChannelManager.GetChannels(CommunicateType.NET);

                    if (socketChannels == null || socketChannels.Count<=0)
                        return;

                    DateTime now = DateTime.Now;

                    IEnumerable<IChannel> timeoutSessions = socketChannels.Where(c => (now-((ISocketSession)c).LastActiveTime).Seconds>Config.ClearSocketSessionTimeOut);

                    System.Threading.Tasks.Parallel.ForEach(timeoutSessions, c =>
                    {
                       ISocketSession s = ((ISocketSession) c);
                       Logger.Info(true,String.Format("网络连接超时:{0}, 开始时间: {1}, 最后激活时间:{2}!", now.Subtract(s.LastActiveTime).TotalSeconds, s.StartTime, s.LastActiveTime));
                        RemoveTcpSocketSession(s);
                    });
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    this.Logger.Error(true,ex.Message);
                }
                finally
                {
                    Monitor.Exit(state);
                }
            }
}

3.5 数据分发原则

    对于轮询模式通讯,不存在数据分发,因为每次高度设备驱动,都是顺序执行发送和接收操作,接收的数据肯定是这个设备驱动的,就会立即返回。

    但是对于并发模式、自主模式、单例模式的通讯方式(应用场景),是异步接收数据信息,我怎么知道接收过来的数据应该分配哪个设备驱动呢?有两种方式:按IP和按设备编码(原来是按数字类型的设备地址)。接收到的数据,会通过设备协议驱动与设备参数进行比对,并且进行数据分发。如下代码:

/// <summary>
  /// 分发数据模式
  /// </summary>
    public enum DeliveryMode
    {
        [EnumDescription("设备IP分发数据")]
        DeviceIP,
        [EnumDescription("设备编码分发数据")]
        DeviceCode
    }

 

1.[连载]《C#通讯(串口和网络)框架的设计与实现》

2.[开源]C#跨平台物联网通讯框架ServerSuperIO(SSIO)介绍

2.应用SuperIO(SIO)和开源跨平台物联网框架ServerSuperIO(SSIO)构建系统的整体方案

3.C#工业物联网和集成系统解决方案的技术路线(数据源、数据采集、数据上传与接收、ActiveMQ、Mongodb、WebApi、手机App)

5.ServerSuperIO开源地址:

物联网&集成技术(.NET) QQ群:54256083

2.0 ,功能、BUG、细节说明,以及升级思考过程!,serversuperiobug 注:ServerSuperIO 2.0 还没有提交到...

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