嵌入式实时通信网关服务器的设计与实现

发布时间：2020-08-11 12:36

【摘要】：由于工厂信息化、智能化的发展,生产现场的通讯数量和频率急剧增加,传统系统负载过重,已无法满足用户实时性的要求。同时,为了进一步智能工厂的建设,实现更高效的数据采集和传输,需要对现有的通信系统进行优化调整。本文针对以上问题,研究设计和开发出了一款基于嵌入式的通信网关服务器,使用应用最为广泛的OPC规范作为沟通上下层的基础通信协议,并留出可拓展的数据采集和服务接口,保障市场上大部分设备和系统能够应用。同时针对不同上层系统对底层数据需求的实时性与频率不同,本课题在通信网关服务器中加入了数据缓存功能,可以大大降低上层系统对底层设备的访问频率,提高了通信效率和整个系统的稳定性。本文所设计和开发的嵌入式通信网关服务器将分为三部分。其中数据采集模块以OPCClient为基础,从底层生产设备中获取实时生产数据;数据管理模块的所有功能都被封装在一个类中,对外只提供接口访问,这样便于未来添加更多的数据采集方式和数据服务方式;数据服务模块以OPCServer为基础,对外提供实时数据和历史数据的服务,同时增加了 Socket通信方式,增加应用场景。物联网技术应用进一步发展,沟通不同系统的桥梁将必不可少,未来所有能涉及到控制领域的地方,通信网关服务器都将有其用武之地。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.05
【图文】：

技术介绍,技术

图２．１邋ＯＰＣ技术主要规范一览逡逑２．２逦ＣＯＭ技术介绍逡逑

通信过程,组件,客户,对象

逦＾逡逑图２．２邋ＣＯＭ接口结构逡逑在图２．２中可以看到，接口指针实际上是指向一个ｐＶｔａｂｌｅ的指针，这个指逡逑针能够连接到接口函数表，表中含有对象的这个接口的所有成员函数的指针，通逡逑过这些成员函数指针，就可以调用对象的实际功能。接口的成员函数的信息和状逡逑态直接决定了它的虚函数表ｖｔａｂｌｅ的内容和结构。而且这些都是在二进制一级被逡逑实现的。逡逑所有ＣＯＭ对象都至少实现一个最基本的接口邋：邋ＩＵｎｋｎｏｗｎ接口，客户程序逡逑需要通过它的方法保证与其交互的对象一直在生存期内，当使用完毕之后需要及逡逑时释放掉内存空间。逡逑２．２．３分布式ＣＯＭ邋（ＤＣＯＭ）介绍逡逑ＤＣＯＭ支持ＣＯＭ组件对象在分布式环境下相互通信，这些组件可以通过网逡逑络连接，将ＣＯＭ对象的位置透明性扩展到全网络。客户程序可以像访问本地组逡逑件对象一样访问网络上的组件对象。逡逑ＤＣＯＭ将客户程序的调用请求转换之后

指针,接口结构,对象,成员函数

＾逡逑图２．２邋ＣＯＭ接口结构逡逑在图２．２中可以看到，接口指针实际上是指向一个ｐＶｔａｂｌｅ的指针，这个指逡逑针能够连接到接口函数表，表中含有对象的这个接口的所有成员函数的指针，通逡逑过这些成员函数指针，就可以调用对象的实际功能。接口的成员函数的信息和状逡逑态直接决定了它的虚函数表ｖｔａｂｌｅ的内容和结构。而且这些都是在二进制一级被逡逑实现的。逡逑所有ＣＯＭ对象都至少实现一个最基本的接口邋：邋ＩＵｎｋｎｏｗｎ接口，客户程序逡逑需要通过它的方法保证与其交互的对象一直在生存期内，当使用完毕之后需要及逡逑时释放掉内存空间。逡逑２．２．３分布式ＣＯＭ邋（ＤＣＯＭ）介绍逡逑ＤＣＯＭ支持ＣＯＭ组件对象在分布式环境下相互通信，这些组件可以通过网逡逑络连接，将ＣＯＭ对象的位置透明性扩展到全网络。客户程序可以像访问本地组逡逑件对象一样访问网络上的组件对象。逡逑ＤＣＯＭ将客户程序的调用请求转换之后，屏蔽了网络上的通信细节，传递逡逑到分布式环境下的组件进程中

【参考文献】