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主题:以.NET MF为依托,打造物联网时代轻量级嵌入式组态系统

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1 前言
在工控领域,组态软件司空见惯,国外的ifix、intouch、wincc,国内的组态王、力控、mscg等等。组态软件的出现彻底解决了软件重复开发的问题,实现模块级复用,好处不仅仅是提高了开发效率,降低了开发周期,更大的优势的是成熟模块的复用,大大提高了系统稳定性和可靠性。
所谓组态(configuration),就是模块化任意组合(类似积木玩具)。组态软件的主要特点有:
(1)、延展性。所谓延展性,就是系统的延续和易于扩展性,用组态软件开发的系统,当现场或用户需求发生改变时(包括硬件设备或系统结构的改变),用户无需做很多修改,就可以很方便地完成系统的升级和改造;
(2)、易用性。组态软件对底层功能都进行了模块级封装,对于用户,只需掌握简单的编程语言(内嵌的脚本语言,类basic或类c语言),甚至不需要编程技术,就能很好地,通过组态配置的方式完成一个复杂系统的开发和集成;
(3)、通用性。不同用户根据系统的不同,利用组态软件提供的i/o驱动(如plc、仪表、板卡、智能模块、变频器等等驱动)、数据库和图元,就能完成一个具有动画、实时数据处理、历史数据和图表并存,且具有多媒体功能和网络功能的系统工程,不受领域或行业限制。
但是无论是基于pc平台的组态软件还是基于arm系统的嵌入式组态软件,其组态粒度都显过大,大部分通过串口、网口、can等通道把个系统模块连接在一起,在一定程度上增加了系统构建的成本和代价。
而以.net mf为依托构建的轻量级嵌入式组态软件(tinyios)就很好的解决了上述问题,除支持常规的串口、网口、can外,还支持usb、wifi、zigbee、spi、i2c等通道,spi、i2c片级总线的支持加上强大的托管代码(c#)开发能力,使嵌入式硬件系统真正的组态化、模块化成为可能,这项技术的推出,无疑为快速打造形态各异,功能不同的产品提供了最有力的支撑,完全符合新时代科技、绿色、环保的发展理念。
2 tinyios简介
tinyios,就是tiny i/o server的简称,在物联网、云计算时代,一切以数据为中心,不同的传感器通过不同的方式联入网络,通过云计算的方式为不同的终端用户提供服务。为了适应这种新形势的发展,加速和降低各种传感器、智能模块的入网代价,以微软成熟的.net micro framework系统为基础,打造出物联网时代的轻量级嵌入式组态系统 —— tinyios
2.1 .net micro framework简介(略)
2.2 tinyios系统架构
tinyios由三大部分构成,一是tinyios运行时,包含iodb、iobc、驱动引擎和策略引擎四部分;二是应用模块,包含驱动、策略和io数据三部分;三是tinyios ide环境,该工具和microsoft visual studio开发工具一起共同完成驱动、策略的开发、配置及部署工作。
系统架构图(如下图所示):
 
tinyios和.net mf关系图(如下图所示)
2.3 iodb(略)
2.4 iobc(略)
2.5驱动开发
一个驱动程序可对应一种设备,也可以对应一类设备,关键在于设备支持的协议是私有的,还是公开的,一般公开的协议,如modbus,不同厂家的智能设备都有不同程度的支持,凡支持该协议的设备,都可以通过共同的设备驱动进行访问,唯一不同的就是访问的数据类型,起始地址,数据长度等参变量的不同而已。
2.5.1 驱动接口类
   public interface idriver
   {
       deviceinfo getdriverinfo();
       int onstart(device device, ideviceoperate operate);
       int onscan(device device, ideviceoperate operate);
       int onend(device device, ideviceoperate operate);
}
2.5.2 通信方式
   public enum deviceconnmode
   {
       serialport = 0,
       ethernet,
       can,
       usb,
       spi,
       i2c,
       sdio,
       zigbee,
       ad,
       da,
       i,
       q,
       pwm,
       other,
}
2.5.3 驱动配置信息类
public class deviceinfo
   {
       public string name;                         //32byte,驱动名称(要保证唯一)
       public string ver;                          //16byte,版本信息
       public string explain;                      //64byte,说明
       public string developer;                    //16byte,开发者
       public string date;                         //16byte,日期
       public int autoflag;                        //自动化标志 0 - 系统为你初始化通信接口
1 - 由驱动程序本身完成通信接口初始化
       public deviceconnmode connmode;             //通信方式
       public string manufacturer;                 //64byte,设备制造商
       public string devicetype;                   //32byte,设备类型
       //设备参数
       public string portaddrexplain;              //硬件端口名称   空为无效项
       public string portaddrvalue;                //硬件端口默认值 项选择(如果有的话)用|
分隔开,默认项为第一个
       public string portconfigexplain;            //端口参数名称   空为无效项
       public string portconfigvalue;              //端口参数默认值 项选择(如果有的话)用|
分隔开,默认项为第一个
       public string deviceaddrexplain;            //设备地址名称   空为无效项
       public string deviceaddrvalue;              //设备地址默认值 项选择(如果有的话)用|
分隔开,默认项为第一个
       public string deviceconfigexplain;         //设备参数名称   空为无效项
       public string deviceconfigvalue;            //设备参数默认值 项选择(如果有的话)用|
分隔开,默认项为第一个
       //项参数
       public string[] itemexplain;                //8*32 byte,连接项名称
       public string[] itemvalue;                  //8*4 byte 默认值 项选择(如果有的话)用
| 分隔开,默认项为第一个
}
2.5.4 驱动的执行
驱动除了按设定的扫描时间周期执行外,还可以把扫描时间设置为0,表示不会自动运行。设置为该模式的驱动,一般被策略程序直接调用而得以执行。
2.6 策略开发
可以把tinyios运行时想象成一个支持多任务的操作系统,这样每个策略的onrun接口,都可以当成一个进程的main函数,唯一不同的是,这个main函数被调用的机制多种多样(参见策略执行模式)。
策略就是一段代码,一段标准的.net micro framework程序,可以根据项目的需求充分访问.net micro framework已有的开发资源(如各类库函数),编写实现任意功能的代码模块。
2.6.1 策略接口类
   public interface istrategy
   {
       string getstrategyname();
       int onrun(ideviceoperate operate, int parameter);
}
2.6.2 策略执行模式
public enum strategyrunmode
   {
       none = 0,      //无动作  
       loop,          //循环执行
       system_loop,   //系统循环执行
//事件驱动
       event_system_start_before,      
       event_system_start_after,
       event_system_end_before,
       event_system_end_after,
       event_system_error_process,
       event_driver_scan_before,
       event_driver_scan_after,
       event_driver_start_before,
       event_driver_start_after,
       event_driver_end_before,
       event_driver_end_after,
}
2.6.3 策略另类功能
    策略除了按策略执行模式执行外,策略之间还可以互相调用,并且还可以直接调用指定名称的驱动程序的执行。
2.7 tinyios项目存储(略)
3 tinyios ide简介
详情请观看视频:
[URL=http://video.sina.com.cn/v/b/38583321-1804832611.html]
http://video.sina.com.cn/v/b/38583321-1804832611.html
[/URL]

4 tinyios应用实例(远程医疗系统)
5相关资源
1、官方网址
[URL=http://www.microsoft.com/netmf/default.mspx]
http://www.microsoft.com/netmf/default.mspx
[/URL]
2、官方博客
[URL=http://blogs.msdn.com/netmfteam/]
http://blogs.msdn.com/netmfteam/
[/URL]
3、中文博客
[URL=http://blog.csdn.net/yefanqiu]
http://blog.csdn.net/yefanqiu
[/URL]
[URL=http://www.cnblogs.com/yefanqiu]
http://www.cnblogs.com/yefanqiu
[/URL]
4、中文论坛
[URL=http://space.cnblogs.com/group/mfsoft]
http://space.cnblogs.com/group/mfsoft
[/URL]
[URL=http://social.msdn.microsoft.com/forums/zh-cn/microframeworkzhchs/threads]
http://social.msdn.microsoft.com/forums/zh-cn/microframeworkzhchs/threads
[/URL]
5、v4.0 sdk下载
[URL=http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=77dbfc46-14a1-4dcf-a809-eda7ccfe376b&displaylang=en]
http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=77dbfc46-14a1-4dcf-a809-eda7ccfe376b&displaylang=en
[/URL]
6、v4.0 portingkit(源码)下载
[URL=http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?displaylang=en&familyid=16fa5d31-a583-4c0d-af74-f4d5e235d5bc]
http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?displaylang=en&familyid=16fa5d31-a583-4c0d-af74-f4d5e235d5bc
[/URL]
7、.net micro framework低价开发板
 
[URL=http://item.taobao.com/item.htm?id=7117999726]
http://item.taobao.com/item.htm?id=7117999726
[/URL]
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10-09-20 22:55

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