【開源】C#跨平臺物聯網通訊框架ServerSuperIO（SSIO）

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C#跨平臺物聯網通訊框架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.      跨平臺Windows和Linux

 

一.SSIO的特點

1. 輕型高效能通訊框架，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. 裝置驅動、IO通道、控制模式場景協調統一。
3. 裝置驅動內軒命令驅動器、命令快取器、自定義引數和實時資料元素。
4. 框架平臺支援按裝置命令優先順序別進行排程，保證高階別命令及時傳送。
5. 一個裝置驅動同時支援串列埠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. 內建顯示檢視介面，滿足不同顯示需求。
8. 內建服務元件介面，可以自定義完成OPC服務、4-20mA輸出、LED大屏顯示、簡訊服務、以及多功能閘道器服務。
9. 可以建立多服務例項，完成不同業務的拆分。
10. 支援跨平臺部署，可以執行在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，適合於不同應用場景的物聯網的資料採集與互動。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執行，也是為了解決現實工作和應用場景的一些痛點。

  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、以及自定義協議格式，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，可以自定義資料顯示介面。那麼就需要提供顯示檢視介面，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：資料轉發、資料輸出（OPC、模擬量、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（串列埠和網路），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。在框架平臺穩定的情況下，只需要更新裝置驅動。

   為了解決以上諸多問題，開發一個軟體框架，支援二次開發。在不對軟體框架改動的情況下，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	適用於高頻的資料採集與控制，可以部署在伺服器端。	適用於一般性的上位機資料採集，例如：區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	效能	高效能	效能不如SSIO
4	服務例項	一個程式可以建立多個服務例項	一個程式只能建立一個服務例項
5	跨平臺	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	程式碼結構	更合適	使用的單例模式較多
8	串列埠元件	SerialPort	PCOMM
9	網路元件	SocketAsyncEventArgs	Socket
10	開源	開源	沒有開源
11	OPC	不支援	支援
12	模擬量	不支援	支援
13	外掛	需要自己二次開發	完全支援外掛化部署

 

四.控制模式

（1）輪詢模式：當串列埠和網路通訊時都可以使用這種控制模式。當有多個裝置連線到通訊平臺時，通訊平臺會輪詢排程裝置進行通訊任務。某一時刻只能有一個裝置傳送請求命令、等待接收返回資料，這個裝置完成傳送、接收（如果遇到超時情況，則自動返回）後，下一個裝置才進行通訊任務，依次輪詢裝置。如下圖：

 

（2）併發模式：只有網路通訊時可以使用這種控制模式。併發通訊模式是集中傳送所有裝置的請求指令，框架是採用迴圈同步方式傳送請求命令。還有進一步提高的機會，採用並行非同步方式集中傳送請求命令。硬體裝置接收到指令後進行校驗，校驗成功後返回對應指令的資料，通訊平臺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。如下圖：

 

（3）自控模式：只有網路通訊時可以使用這種控制模式。自控通訊模式與併發通訊模式類似，區別在於傳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者，二次開發者可以通過時鐘定時用事件驅動的方式傳送指令資料。硬體裝置接收到指令後進行校驗，校驗成功後返回對應指令的資料，通訊平臺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者提供精確的定時請求實時資料機制，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。如下圖：

 

（4）單例模式：只有網路通訊時可以使用這種控制模式。在一個服務例項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。適用於高併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。如下圖：

 

 

五.跨平臺Windows和Linux

（1）Windows執行效果

 

（2）Linux執行效果

 

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

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