一种上位机对下位机的控制软件设计方法和控制方法与流程

本发明涉及工业控制领域，特别是涉及一种上位机对下位机的控制软件设计方法和控制方法。

背景技术：

1、随着信息技术的快速发展，软件已成为人们生活中不可或缺的一部分。然而，由于软件系统的复杂性，设计一款高质量、高效且可靠的软件一直是个挑战。现有的软件设计方法往往侧重于特定的应用领域或特定的技术栈，缺乏一种通用的、可复用的软件设计框架，以提高软件开发的效率和可靠性。

2、在控制软件的实际使用中，上位机会存在多种不同的系统平台或界面库，上位机和下位机之间也存在多种通信通道或通信协议，在系统平台或通信通道发生变化时，相应的功能代码也需要发生变化，同时，控制软件中与变化的代码关联的内容也需要进行改变，整个工程代码需要大量重写，开发时间大幅度增加。并且，由于代码大量改动，还会引发一些bug，无法保证软件产品的稳定性，会带给用户极差的体验。甚至造成财务上的损失。

3、鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决控制软件中部分功能变化导致的软件整体维护困难的现象，是本技术领域待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明解决了控制软件中部分功能变化导致的软件整体维护困难的问题。

2、本发明实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种上位机对下位机的控制软件设计方法，具体为：获取与下位机通信时可用的通信协议，将所有可用的通信协议封装为统一的私有通信协议；获取与下位机通信时可用的通道，根据私有通信协议，将每个通道的数据读写过程分别封装为相应的通信模块，在通信模块中保留统一的通信接口，并根据下位机的通道调用相应的通信模块；根据可用的系统平台和/或界面库构造相应的数据交互模块，并为数据交互模块保留统一的数据交互接口，以便通过数据交互模块完成通信模块和显示控件之间的数据交互；根据可能的显示需要构造相应的显示控件，根据下位机的显示需要调用相应的显示控件；按照业务逻辑，将通信模块和数据交互模块间通过通信接口进行组合，将数据交互模块和显示控件间通过数据交互接口进行组合，以将通信模块、数据交互模块和显示控件封装为完整的控制软件。

4、优选的，所述将所有可用的通信协议封装为统一的私有通信协议，具体包括：定义私有通信协议类，在私有通信协议类中为所有通信协议定义统一的命令解析接口和命令转换接口，以便完成不同通信协议中命令的解析，并将不同通信协议中命令的格式转换为统一的私有命令格式；为每个通信协议定义私有通信协议类的相应子类，获取通信协议中每个命令的格式，根据命令的格式，在每个子类中实现相应通信协议的命令解析接口和命令转换接口。

5、优选的，所述将所有可用的通信协议封装为统一的私有通信协议，还包括：在私有通信协议类中创建任务队列，用于将命令解析后获取到的数据帧进行缓存，以便命令同步处理接口进行调度；在私有通信协议类中定义命令同步处理接口，用于根据通信协议的同步规则对任务队列中的数据帧进行同步通信的调度；在私有通信协议类中数据收发接口，用于根据命令同步处理接口完成数据帧的收发。

6、优选的，所述将每个通道的数据读写过程分别封装为相应的通信模块，在通信模块中保留统一的通信接口，具体包括：对于每一个通道，获取该通道的控制接口；根据私有通信协议，将所有通道的控制接口封装为统一的控制接口；使用统一的控制接口，生成每个通道的通信模块。

7、优选的，所述根据可用的系统平台和/或界面库构造相应的数据交互模块，并为数据交互模块保留统一的数据交互接口，具体包括：获取每个系统平台和/或每个界面库中的交互接口，为每一组相同功能的交互接口定义一个统一的数据交互接口；对于每一个系统平台和/或界面库，使用统一的数据交互接口构造相应的数据交互模块。

8、优选的，所述根据可能的显示需要构造相应的显示控件，具体包括：使用数据交互模块的数据交互接口，生成显示数据获取接口和显示配置接口；获取每个系统平台和每个界面库中的绘制接口，使用获取到的绘制接口生成相应的数据绘制接口；使用显示数据获取接口、显示配置接口和数据绘制接口，为每种可能的显示需要构造相应的显示控件。

9、优选的，所述方法还包括：根据可用的系统平台，构造至少一种辅助功能模块，在辅助功能模块中保留统一的功能调用接口；根据业务逻辑，将辅助功能模块通过功能调用接口与通信模块、数据交互模块或显示控件进行组合。

10、另一方面，本发明提供了一种上位机对下位机的控制方法，具体为：下位机的控制软件根据第一方面提供的上位机对下位机的控制软件设计方法进行设计，具体包括：数据交互模块获取用户输入的命令，将命令通过与下位机相应的通信模块传输至下位机，并通过通信模块获取下位机返回的数据；通信模块将下位机返回的数据通过数据交互模块发送至显示控件，以便显示控件对下位机对命令的响应结果进行显示。

11、优选的，，所述将命令通过与下位机相应的通信模块传输至下位机，并通过通信模块获取下位机返回的数据，具体包括：通信模块将用户输入的命令转换为私有命令格式，并将转换后的命令发送至私有通信协议类的数据缓冲器，私有通信协议类的命令解析接口将数据缓冲器中的命令解析为与下位机的通道相应的写数据帧，按照通道的通信时序，使用命令同步接口对写数据帧进行调度，并通过通信模块的写数据接口将调度出的写数据帧写入下位机中；通信模块通过读数据接口获取下位机返回的读数据帧，命令解析接口将读数据帧转换为私有命令格式的命令，通信模块将转换后的命令返回值数据交互模块。

12、优选的，当通道为串口时，所述私有通信协议类的命令解析接口将数据缓冲器中的命令解析为与下位机的通道相应的写数据帧，具体包括：按照串口的通信协议，在写数据帧中的相应比特位设置起始字符；获取命令中的操作功能模块代码、操作类型代码和操作数据，按照串口的通信协议将操作功能模块代码、操作类型代码和操作数据写入相应的比特位；根据操作功能模块代码、操作类型代码和操作数据计算数据长度和校验位，将数据长度和校验位写入相应的比特位。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：将不同的通信协议封装为统一为私有通信协议，将不同的通信通道数据读写动作封装为统一的通信接口，将不同平台的数据交互动作封装为统一的数据交互接口，将不同平台的数据显示需要封装为统一的显示控件，进行控制软件设置时，可以使用统一的接口调用相应的功能模块，通过功能模块的组合完成所需的业务逻辑。通过功能模块的封装和分层设计，实现不同通道或平台的代码复用，提高开发效率。同时，当单个模块进行升级迭代时，统一的接口不会发生变化，无需修改控制软件的其它部分，也不会不影响软件产品的使用。

14、另一方面，本发明提供的上位机对下位机的控制方法，使用统一的私有通信协议和通信模块完成上位机和下位机之间的通信，并通过统一的数据交互模块和显示模块完成用户命令的获取和下位机响应结果的展示，使得用户在不同的上位机和下位机软硬件环境中获得同样的使用体验。

技术特征：

1.一种上位机对下位机的控制软件设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的上位机对下位机的控制软件设计方法，其特征在于，所述将所有可用的通信协议封装为统一的私有通信协议，具体包括：

3.根据权利要求2所述的上位机对下位机的控制软件设计方法，其特征在于，所述将所有可用的通信协议封装为统一的私有通信协议，还包括：

4.根据权利要求1所述的上位机对下位机的控制软件设计方法，其特征在于，所述将每个通道的数据读写过程分别封装为相应的通信模块，在通信模块中保留统一的通信接口，具体包括：

5.根据权利要求1所述的上位机对下位机的控制软件设计方法，其特征在于，所述根据可用的系统平台和/或界面库构造相应的数据交互模块，并为数据交互模块保留统一的数据交互接口，具体包括：

6.根据权利要求1所述的上位机对下位机的控制软件设计方法，其特征在于，所述根据可能的显示需要构造相应的显示控件，具体包括：

7.根据权利要求1所述的上位机对下位机的控制软件设计方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种上位机对下位机的控制方法，其特征在于，下位机的控制软件根据权利要求1-7中任一项所述的上位机对下位机的控制软件设计方法进行设计，具体包括：

9.根据权利要求8所述的上位机对下位机的控制方法，其特征在于，所述将命令通过与下位机相应的通信模块传输至下位机，并通过通信模块获取下位机返回的数据，具体包括：

10.根据权利要求9所述的上位机对下位机的控制方法，其特征在于，当通道为串口时，所述私有通信协议类的命令解析接口将数据缓冲器中的命令解析为与下位机的通道相应的写数据帧，具体包括：

技术总结
本发明涉及工业控制领域，特别是涉及一种上位机对下位机的控制软件设计方法和控制方法。主要包括：将所有可用的通信协议封装为统一的私有通信协议；获取与下位机通信时可用的通道，将每个通道的数据读写过程分别封装为相应的通信模块，在通信模块中保留统一的通信接口；根据可用的系统平台和/或界面库构造相应的数据交互模块，并为数据交互模块保留统一的数据交互接口；根据可能的显示需要构造相应的显示控件；按照业务逻辑，将通信模块和数据交互模块间通过通信接口进行组合，将数据交互模块和显示控件间通过数据交互接口进行组合，封装为完整的控制软件。本发明可以实现不同平台的代码复用，单个模块进行升级迭代时也无需修改软件的其它部分。

技术研发人员：刘晓东
受保护的技术使用者：中科酷原科技（武汉）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17