【開源】C#跨平臺物聯網通信框架ServerSuperIO（SSIO）

[連載]《C#通信（串口和網絡）框架的設計與實現》-1.通信框架介紹

[連載]《C#通信（串口和網絡）框架的設計與實現》-2.框架的整體設計

 

目       錄

C#跨平臺物聯網通信框架ServerSuperIO（SSIO）正式開源... 1

1.      SSIO的特色

2.      SSIO概述

3.      SSIO與SIO的區別

4.      控制模式

5.      跨平臺Windows和Linux

 

一.SSIO的特色

1. 輕型高性能通訊框架，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. 設備驅動、IO通道、控制模式場景協調統一。
3. 設備驅動內軒命令驅動器、命令緩存器、自定義參數和實時數據元素。
4. 框架平臺支持按設備命令優先級別進行調度，保證高級別命令及時發送。
5. 一個設備驅動同時支持串口和網絡兩種通信方式，能夠監視IO通道數據。
6. 一個設備驅動，在網絡通信時能夠支持TCP Server和TCP Client兩種工做模式。
7. 內置顯示視圖接口，知足不一樣顯示需求。
8. 內置服務組件接口，能夠自定義完成OPC服務、4-20mA輸出、LED大屏顯示、短信服務、以及多功能網關服務。
9. 能夠建立多服務實例，完成不一樣業務的拆分。
10. 支持跨平臺部署，能夠運行在Linux和Windows系統。

 

二.SSIO概述

   SSIO通訊框架的設計思想是在SuperIO（SIO）基礎上發展而來，並無高大上的技術，主要是工做經驗的積累，適合於不一樣應用場景的物聯網的數據採集與交互。SSIO和SIO並非簡單的對IO高性能的操做，而是設備驅動、IO通道、控制模式和實際硬件設備之間的協調機制，各方面之間無縫銜接和運行，也是爲了解決現實工做和應用場景的一些痛點。

  軟硬件之間的數據交互，而且面臨着複雜的現場環境：

（1）複雜的、多樣的通信協議。有標準的協議，例如：Modbus等，也有不少根據標準協議修改的協議格式、以及自定義協議格式，而且千差萬別。對於很差的軟件架構，疲於應對，增長設備或協議要對整個軟件進行梳理，每每在此過程當中出現新的問題或BUG。

（2）針對不一樣用戶對軟件界面或功能的要求有很大不一樣，使之知足不一樣用戶的顯示要求，能夠自定義數據顯示界面。那麼就須要提供顯示視圖接口，與設備驅動進行交互。

（3）既然現場設備的數據被採集上來，那麼就須要對其進行處理，不只僅是保存、查詢、報表等，還有：數據轉發、數據輸出（OPC、模擬量、大屏等）等。那麼就須要提供服務性的接口，與設備驅動進行交互。

（4）通信鏈路的多種性，對於同一個設備可能要支持RS232/RS485/RS42二、RJ4五、3G/4G等通信方式，因此對於一個設備要對應多種通信方式（串口和網絡），也給咱們的開發形成很大的障礙。

（5）設備驅動、IO通道和實際的現場硬件終端之間鏈路複雜，有可能：一個設備驅動對應一個IO通道、一個設備驅動對應多個IO通道、多個設備驅動對應一個IO通道等狀況。

（6）既然設備與服務端進行數據交互，那麼就應該對設備的通信狀態、IO狀態、以及設備自己的狀態進行監控，這樣設備才處於可維護狀態。

（7）軟件各版本、以及軟件與硬件之間的兼容性不好，管理起來錯綜複雜。在框架平臺穩定的狀況下，只須要更新設備驅動。

   爲了解決以上諸多問題，開發一個軟件框架，支持二次開發。在不對軟件框架改動的狀況下，可以很方便的接入設備、維護設備、集成設備、處理設備業務數據等。軟件框架相對穩定，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	應用場景	適用於高頻的數據採集與控制，能夠部署在服務器端。	適用於通常性的上位機數據採集，例如：局域網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	性能	高性能	性能不如SSIO
4	服務實例	一個進程能夠建立多個服務實例	一個進程只能建立一個服務實例
5	跨平臺	支持Linux和Windows	只支持Windows各版本操做系統
6	二次開發	方便（不包括界面）	只須要繼承就能夠建立一個完整的應用程序
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	網絡組件	SocketAsyncEventArgs	Socket
10	開源	開源	沒有開源
11	OPC	不支持	支持
12	模擬量	不支持	支持
13	插件	須要本身二次開發	徹底支持插件化部署

 

四.控制模式

（1）輪詢模式：當串口和網絡通信時均可以使用這種控制模式。當有多個設備鏈接到通信平臺時，通信平臺會輪詢調度設備進行通信任務。某一時刻只能有一個設備發送請求命令、等待接收返回數據，這個設備完成發送、接收（若是遇到超時狀況，則自動返回）後，下一個設備才進行通信任務，依次輪詢設備。以下圖：

 

（2）併發模式：只有網絡通信時可使用這種控制模式。併發通信模式是集中發送全部設備的請求指令，框架是採用循環同步方式發送請求命令。還有進一步提升的機會，採用並行異步方式集中發送請求命令。硬件設備接收到指令後進行校驗，校驗成功後返回對應指令的數據，通信平臺異步監聽到數據信息後，進行接收操做，而後再進行數據的分發、處理等。以下圖：

 

（3）自控模式：只有網絡通信時可使用這種控制模式。自控通信模式與併發通信模式相似，區別在於發送指令操做交給設備驅動自己進行控制，或者說交給二次開發者，二次開發者能夠經過時鐘定時用事件驅動的方式發送指令數據。硬件設備接收到指令後進行校驗，校驗成功後返回對應指令的數據，通信平臺異步監聽到數據信息後，進行接收操做，而後再進行數據的分發、處理等。

   自控通信模式能夠爲二次開發者提供精確的定時請求實時數據機制，使通信機制更靈活、自主，若是多個設備驅動使用同一個IO通道的話，時間控制會有誤差。以下圖：

 

（4）單例模式：只有網絡通信時可使用這種控制模式。在一個服務實例內只能有一個設備驅動，至關於一個設備驅動對應着N多個硬件設備終端。更適合通信的數據協議有固定的標準，以命令關鍵字處理不一樣的數據。適用於高併發的硬件終端設備主動上傳數據，服務器端根據數據信息進行處理和返回相應的數據。以下圖：

 

 

五.跨平臺Windows和Linux

（1）Windows運行效果

 

（2）Linux運行效果

 

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

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