【工业串口和网络软件通讯平台(SuperIO)教程】一.通讯机制

1.1 应用场景

通讯平台的交互对象包括两方面：第一、与硬件产品交互。第二、与软件产品交互。基本这两方面考虑，通讯平台一般会应用在两个场景：

1）通讯平台应用在PC机上

主要应用在自动站的工控机上，通过RS485/RS232、RJ45、4-20mA等方式采集硬件设备的数据信息。同时，通讯平台与服务器端的软件进行交互，负责上传数据信息，以及接收控制命令等。

2）通讯平台应用在服务器端上

终端设备以3G/4G、有线专网、卫星等与通讯平台连接，进行数据交互，终端设备包括：PC机、移动终端（手机）、监测设备等。

1.2 通讯机制概述

对于通讯平台来说，通讯部分始终是软件的核心，要求高实时性、高稳定性。软件架构决定了软件运行的稳定性，以及以后的扩展性，所以需要对通讯机制、控制方式进行良好的设计。

一般采用的通讯机制为呼叫应答方式，或叫主从方式。主机发送请求命令，从机接到命令后进行校验数据的完整性，以及确定是否发给自己的命令，校验成功后，返回指定的数据信息，完成一次完整的通讯。

呼叫应答通讯机制如下图：

1.3 串口、网络的整合

在开发设备驱动或协议驱动的时候，对于同一个驱动模块要同时支持RS485/RS232和RJ45通讯方式，避免因为协议的不同或是通讯方式的不同进行多次重复性的开发。保证业务逻辑统一的情况下，尽量减少工作量。所以，在通讯方式方面要在逻辑上统一接口，以保证整个通讯平台的通用性。

接口设计如下图：

1.4 串口通讯机制

由于串口通讯的特性限制，避免多个硬件设备连接到串口总线出现数据混乱现象，主要采用轮询模式的呼叫应答通迅机制。

（1） 轮询模式

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进行发送请求命令、等待接收返回数据，这个设备完成发送、接收后，下一个设备才进行通讯任务，依次轮询设备。如下图：

1.5 网络通讯机制

轮询通讯机制是保证数据有序的发送、接收，避免并发数据在总线上出现混乱，但是这种通讯机制是以降低性能为代价的，适用于串口通讯，在以太网通讯中显然无法充分利用网络通讯的优势。

以太网是独立信道、可以全双工通讯。为了充分发挥以太网的优势，在轮询通讯机制的基础上增加了并发通讯模式、自控通讯模式通迅机制。一是为了提高通讯的性能，二是为了二次开发有更多自主控制权。

（1） 轮询模式

以太网轮询通讯模式与串口通讯模式一致，如下图：

（2） 并发模式

并发通讯模式是集中发送所有设备的请求指令，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

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本身，或者说交给二次开发者，二次开发者可以自主通过事件驱动发送指令。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。也可以利用自控通讯模式，在不发送任何数据的情况下，进行被动接收数据。如下图：



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