边缘计算网关IO接口系统及IO接口调用方法与流程

边缘计算网关io接口系统及io接口调用方法
技术领域
1.本发明属于边缘计算技术领域，具体涉及一种边缘计算网关io接口系统及io接口调用方法。


背景技术：

2.边缘计算网关(又叫物联网边缘计算网关)，简称edge-gateway，是一种可以在设备上运行本地计算、消息通信、数据缓存等功能的工业智能网关，可以在无需联网的情况实现设备的本地联动以及数据处理分析。
3.普遍的边缘计算网关会提供各式各样的io接口，io接口用于连接多种功能设备，现有技术基本均是基于操作系统提供的接口进行接入编程调用个io口连接的功能设备，实现多种功能操作；而现有技术的方法繁琐，接口不统一，并且需要对操作系统及硬件有一定的了解才能进行编程调用，因此使用和开发门槛高且效率低下，即存在使用难度较高的问题。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种边缘计算网关io接口系统，旨在解决现有边缘计算网关的io功能调用难度较高的技术问题。
5.本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：
6.一种边缘计算网关io接口系统，包括：接口层、中间层及io层；
7.接口层用于接收第一信息；
8.中间层用于对第一信息进行分析处理，生成第二信息；
9.io层用于根据第二信息调用对应功能模块；
10.接口层与中间层连接，接口层与中间层进行通信连接，中间层与io层连接，中间层与io层通信连接；
11.接口层将第一信息发送至中间层，中间层根据第一信息生成第二信息，并将第二信息发送至io层，io层根据第二信息调用对应功能模块生成反馈信息，并将反馈信息经由中间层反馈至接口层。
12.进一步地，接口层与中间层之间设有数据通道和命令通道，第一信息包括数据信息和命令信息；
13.数据信息通过数据通道发送至中间层；
14.命令信息通过命令通道发送至中间层。
15.进一步地，中间层包括连接端口和服务端；
16.连接端口的第一端与接口层通信连接，连接端口的第二端与io层通信连接，连接端口的第三端与服务端通信连接
17.连接端口将第一信息发送至服务端，服务端对第一信息进行分析处理，生成第二信息并发送至连接端口。
18.进一步地，连接端口与服务端之间通过tcp协议进行通信。
19.进一步地，io层包括io接口和内核；
20.io接口用于实现内核与中间层的信息交互；
21.内核用于根据第二信息调用对应功能模块生成反馈信息；
22.io接口的第一端与中间层通信连接，io接口的第二端与内核连接。
23.对应地，还公开一种io接口调用方法，包括：
24.接口层获取第一信息，并将第一信息发送至中间层；
25.中间层对第一信息进行分析处理，生成第二信息，并将第二信息发送至io层；
26.io层根据第二信息生成反馈信息。
27.进一步地，中间层对第一信息进行分析处理，生成第二信息，并将第二信息发送至io层的步骤中，包括：
28.中间层将第一信息发送至服务端；
29.服务端对第一信息进行信息提取关键字，根据关键字生成并反馈第二信息至中间层；
30.中间层将第二信息发送至io层。
31.进一步地，io层包括多个io接口；io层根据第二信息生成反馈信息的步骤中，包括：
32.中间层根据第二信息中的接口信息将第二信息发送至对应的io接口；
33.io接口将第二信息发送至对应的功能模块；
34.功能模块根据第二信息执行对应动作，并生成反馈信息。
35.对应地，还公开一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述io接口调用方法。
36.对应地，还公开一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行实现上述io接口调用方法的计算机程序。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
38.本发明提出的边缘计算网关io接口系统，包括：接口层、中间层及io层；接口层与中间层连接，接口层与中间层进行通信连接，中间层与io层连接，中间层与io层通信连接；接口层用于供用户连接并接收用户输入的第一信息，接口层将第一信息发送至中间层，中间层根据第一信息生成第二信息，中间层起到拦截所有接口层输入的第一信息，并进行分析判断生成io层可快速识别的第二信息，并将第二信息发送至io层，io层根据第二信息调用对应功能模块生成反馈信息，并将反馈信息经由中间层反馈至接口层，使得用户获取反馈信息，通过接口层和中间层的设置使得用户无需直接编程调用io层的功能模块，而是仅需输入带有特征或者关键词的第一信息即可实现调用io层的效果，解决了现有边缘计算网关的io功能调用难度较高的技术问题，实现了可以简易快速的调用io功能的技术效果。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
40.图1为本发明一实施例中边缘计算网关io接口系统的结构示意图；
41.图2为本发明一实施例中io接口调用方法的流程图。
42.附图标记说明：
43.标号名称标号名称1接口层3io层2中间层31io接口21连接端口32内核22服务端
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44.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.参照图1，本发明一实施例提供一种边缘计算网关io接口系统，包括：接口层1、中间层2及io层3；
47.接口层1用于接收第一信息；
48.中间层2用于对第一信息进行分析处理，生成第二信息；
49.io层3用于根据第二信息调用对应功能模块；
50.接口层1与中间层2连接，接口层1与中间层2进行通信连接，中间层2与io层3连接，中间层2与io层3通信连接；
51.接口层1将第一信息发送至中间层2，中间层2根据第一信息生成第二信息，并将第二信息发送至io层3，io层3根据第二信息调用对应功能模块生成反馈信息，并将反馈信息经由中间层2反馈至接口层1。
52.具体地，现有技术中对于边缘计算网关的io功能调用，通常是可以直接向io层3输入标准编程调用指令，其中输入的指令若有错误或者是一些有问题的指令，会导致边缘计算网关报错或者出现一些系统问题，因此存在至少两个问题，一方面是调用io层3功能的难度高，需要对操作系统及硬件有一定的了解才能编写标准编程调用指令，另一方面是边缘计算网关的安全性较低，因为可以直接与io层3进行通讯，使得一些不法分子可以输入一些恶意指令使得与io层3连接的功能设备出现故障等问题；
53.本实施例中接口层1是提供给用户接入的开发接口库，接口层1还包括多种函数方法以供用户直接调用作为第一信息，可以省去自行编辑的困难和时间；用户接入接口层1后可以输入第一信息至接口层1，其中第一信息的内容可以包括多种，如标准编程调用指令、包括关键词的指令、包括具体特征的指令等，所有的第一信息均发送至中间层2；中间层2对接口层1发出的所有信息进行屏蔽拦截，并且将第一信息转化为可供io层3直接识别的第二信息，因此中间层2起到了识别第一信息中的关键词或者特征的效果，同时为io层3起到了过滤和保护的效果，因为所有的第一信息都会被转换为第二信息发送至io层3，因此io层3
不会直接接收接入层的指令，中间层2起到了信息的拦截和筛选的作用，起到了至少两方面的效果，一方面是对第一信息起到了过滤的效果，即使用户是不怎么熟悉操作系统及硬件的，但是只要第一信息中包含了关键信息或者特征就能被中间层2筛选出来，并转换为io层3可识别的第二信息，实现了降低调用io层3功能的难度，另一方面地，由于中间层2回拦截所有的第一信息，筛选出一些关键信息和特征，那么同理会过滤掉一些无用或者是不在预设范围内的信息，例如无用指令或者是对io层3有攻击性的指令等，以此起到了保护io层3不会被一些恶意指令攻击的技术效果。
54.进一步地，接口层1与中间层2之间设有数据通道和命令通道，第一信息包括数据信息和命令信息；
55.数据信息通过数据通道发送至中间层2；
56.命令信息通过命令通道发送至中间层2。
57.具体地，本实施例中是将接口层1与中间层2的消息通信采用消息命令分离通道的方式，使得第一信息中的数据信息通过数据通道发送至中间层2，命令信息通过命令通道发送至中间层2，其中，数据信息可以包括读和写等需要获取io层3的数据或者是写入数据至io层3的信息，命令信息可以包括打开、关闭或者切换等控制io层3进行具体动作响应的信息，将数据信息和命令信息分离进行不同通道传输的好处是当有大量的数据信息通信的情况下，仍然不会影响到命令信道中命令信息的传输，可以有效的保证命令信能够得到及时的处理的，实现了提高命令信息响应速度的技术效果。
58.进一步地，中间层2包括连接端口21和服务端22；
59.连接端口21的第一端与接口层1通信连接，连接端口21的第二端与io层3通信连接，连接端口21的第三端与服务端22通信连接；
60.连接端口21将第一信息发送至服务端22，服务端22对第一信息进行分析处理，生成第二信息并发送至连接端口21。
61.具体地，本实施例中的中间层2包括连接端口21和服务端22，中间层2主要起到信息获取和信息发送的作用，用于获取接口层1的第一信息并将第二信息发送至io层3的作用，而服务端22则是用于对第一信息进行分析处理生成第二信息的作用，服务端22解析第一信息的特点和关键字，生成与第一信息的特点和关键字对应的第二信息，第二信息可被io层3直接识别，起到了控制io层3在预设的运行范围内稳定运行的效果。
62.进一步地，连接端口21与服务端22之间通过tcp协议进行通信。
63.具体地，tcp为传输控制协议(tcp，transmission control protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议；本实施例中的连接端口21与服务端22采用tcp通讯，因为服务端22是可以不属于边缘计算网关系统的设备，可以是外接多种类型的服务端22，因此需要通过tcp进行一种面向广域网的通信协议，实现跨越多个网络通信的效果。
64.进一步地，io层3包括io接口31和内核32；
65.io接口31用于实现内核32与中间层2的信息交互；
66.内核32用于根据第二信息调用对应功能模块生成反馈信息；
67.io接口31的第一端与中间层2通信连接，io接口31的第二端与内核32连接。
68.具体地，本实施例中包括多个io接口31即对应内核32，io接口31可以包括can/
serial port/di/do等接口，内核32则是与io接口31连接的功能设备，中间层2生成第二信息后会根据第二信息的属性发送至对应的io接口31，例如中间层2生成的第二信息为can接口的类型信息，则会发送至can接口，其他类型信息也是类似；io接口31用于实现内核32与中间层2的信息交互，第二信息经过io接口31发送至内核32中，内核32根据第二信息进行对应的功能动作，例如打开或关闭某功能接口、读写某数据信息等，并将生成反馈信息通过io接口31返回至中间层2，中间层2再将反馈信息发送至接口层1，用户通过接口层1获取到反馈信息，完成一次io接口31的完整调用过程。
69.因此，通过本技术的边缘计算网关io接口31系统，用户在调用io接口31时不需要考虑io接口31实现的专业细节，只要接入接口层1调用接口层1提供的函数方法即可，就像是在调用系统本地api一样，并且接口层1提供类似于文件操作的通用方法，open/close/read/write等，可以有效降低api使用的学习成本。
70.作为普通的用户通常不了解硬件的细节，通过本方法实现的软件可以让用户不必去花费大量的时间学习硬件接口及操作系统api的细节，并有效提高开发效率，以及减少调试硬件所需的时间。
71.对应地，参照图1，还公开一种io接口31调用方法，包括：
72.步骤s100，接口层1获取第一信息，并将第一信息发送至中间层2；
73.步骤s200，中间层2对第一信息进行分析处理，生成第二信息，并将第二信息发送至io层3；
74.步骤s300，io层3根据第二信息生成反馈信息。
75.接口层1是提供给用户接入的开发接口库，接口层1还包括多种函数方法以供用户直接调用作为第一信息，可以省去自行编辑的困难和时间；用户接入接口层1后可以输入第一信息至接口层1，其中第一信息的内容可以包括多种，如标准编程调用指令、包括关键词的指令、包括具体特征的指令等，所有的第一信息均发送至中间层2；中间层2对接口层1发出的所有信息进行屏蔽拦截，并且将第一信息转化为可供io层3直接识别的第二信息，因此中间层2起到了识别第一信息中的关键词或者特征的效果，同时为io层3起到了过滤和保护的效果，因为所有的第一信息都会被转换为第二信息发送至io层3，因此io层3不会直接接收接入层的指令，中间层2起到了信息的拦截和筛选的作用，起到了至少两方面的效果，一方面是对第一信息起到了过滤的效果，即使用户是不怎么熟悉操作系统及硬件的，但是只要第一信息中包含了关键信息或者特征就能被中间层2筛选出来，并转换为io层3可识别的第二信息，实现了降低调用io层3功能的难度，另一方面地，由于中间层2回拦截所有的第一信息，筛选出一些关键信息和特征，那么同理会过滤掉一些无用或者是不在预设范围内的信息，例如无用指令或者是对io层3有攻击性的指令等，以此起到了保护io层3不会被一些恶意指令攻击的技术效果。
76.进一步地，步骤s200，中间层2对第一信息进行分析处理，生成第二信息，并将第二信息发送至io层3的步骤中，包括：
77.步骤s210，中间层2将第一信息发送至服务端22；
78.步骤s220，服务端22对第一信息进行信息提取关键字，根据关键字生成并反馈第二信息至中间层2；
79.步骤s230，中间层2将第二信息发送至io层3。
80.具体地，本实施例中的中间层2包括连接端口21和服务端22，中间层2主要起到信息获取和信息发送的作用，用于获取接口层1的第一信息并将第二信息发送至io层3的作用，而服务端22则是用于对第一信息进行分析处理生成第二信息的作用，服务端22解析第一信息的特点和关键字，生成与第一信息的特点和关键字对应的第二信息，第二信息可被io层3直接识别，起到了控制io层3在预设的运行范围内稳定运行的效果。
81.进一步地，io层3包括多个io接口31；步骤s300，io层3根据第二信息生成反馈信息的步骤中，包括：
82.步骤s310，中间层2根据第二信息中的接口信息将第二信息发送至对应的io接口31；
83.步骤s320，io接口31将第二信息发送至对应的功能模块；
84.步骤s330，功能模块根据第二信息执行对应动作，并生成反馈信息。
85.具体地，本实施例中包括多个io接口31即对应内核32，io接口31可以包括can/serial port/di/do等接口，内核32则是与io接口31连接的功能设备，中间层2生成第二信息后会根据第二信息的属性发送至对应的io接口31，例如中间层2生成的第二信息为can接口的类型信息，则会发送至can接口，其他类型信息也是类似；io接口31用于实现内核32与中间层2的信息交互，第二信息经过io接口31发送至内核32中，内核32根据第二信息进行对应的功能动作，例如打开或关闭某功能接口、读写某数据信息等，并将生成反馈信息通过io接口31返回至中间层2，中间层2再将反馈信息发送至接口层1，用户通过接口层1获取到反馈信息，完成一次io接口31的完整调用过程。
86.因此，通过本技术的边缘计算网关io接口31系统，用户在调用io接口31时不需要考虑io接口31实现的专业细节，只要接入接口层1调用接口层1提供的函数方法即可，就像是在调用系统本地api一样，并且接口层1提供类似于文件操作的通用方法，open/close/read/write等，可以有效降低api使用的学习成本。
87.作为普通的用户通常不了解硬件的细节，通过本方法实现的软件可以让用户不必去花费大量的时间学习硬件接口及操作系统api的细节，并有效提高开发效率，以及减少调试硬件所需的时间。
88.对应地，还公开一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述io接口31调用方法。
89.对应地，还公开一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行实现上述io接口31调用方法的计算机程序。
90.需要说明的是，本发明公开的边缘计算网关io接口31系统的其它内容可参见现有技术，在此不再赘述。
91.另外，需要说明的是，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
92.另外，需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之
间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
93.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。