一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法与流程

本发明涉及通信系统，尤其涉及一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法。

背景技术：

1、智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，以数字化工厂为基本，利用新兴技术加强信息管理和服务；清晰掌握生产和销售流程，提高生产过程的可控性，减少对生产线的人工干预，及时准确地收集生产线数据，安排合理的生产计划和时间表。通过融合绿色和智能化手段以及智能系统等新兴技术，建设一个高效、节能、环保、舒适的人性化工厂。然而，在工业生产过程中，各种生产识别数据是异构的，并且具有大量的数据。同时，工业生产环境复杂，数据具有实时性特点。对于现场数据处理，往往需要在计算平台上进行具体的数据采集和计算。在大数据时代，复杂而庞大的数据量意味着网络在数据处理过程中要承受巨大的负载，这已成为近年来快速发展的云计算不可避免的问题。就计算机的延迟和带宽负载而言，由于负载和距离过大等因素，云计算往往无法满足设备用户体验和实时应用需求；数据安全方面，云计算虽然具备公有云以及私有云两大类业务服务，但是依旧存在数据隐私安全低、部署成本高等缺点，进行云计算时，因为系统数据全部向云端聚集，云服务器发生了故障常常会导致整个系统瘫痪，如果把所有任务都放在云端处理，延迟将会导致较高的失败率。

2、为此，我们设计出了一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的云计算数据隐私安全低、故障率高、部署成本高等缺点，为了能够让边缘计算在智慧工厂中发挥更好地作用，而提出的一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，相较于维护云服务器的开销成本，维护边缘节点的成本开销是大大减少了，而且数据隐私安全高，故障率也低。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，所述方法主要包括以下步骤：

4、步骤1，检测主从机是否进入注册状态，准备进入；

5、步骤2，进入注册状态，检测发起注册从板；

6、步骤3，进行主板和从板的收发，更新注册表信息；

7、步骤4，检测从板状态，退出注册。

8、进一步优选的，所述步骤1，检测是否进入注册状态，准备进入，包括以下步骤：

9、步骤1.1，初始化串口和485控制设备：

10、调用uart设备函数路径，实现串口的打开，若打开失败，返回失败信息0；通过open函数实现rs485控制设备打开，若打开失败，返回失败信息0；

11、步骤1.2，打开uart设备之后，对于uart设备的端口号、珀特吕、数据位、停止位以及校验位的特定值进行初始化；

12、步骤1.3，初始化和配置gpio：

13、步骤1.3.1，初始化并配置gpiox为输入模式；

14、步骤1.3.2，配置8个cs引脚，并设置为输入模式，判断各个cs引脚的状态，当某个cs引脚的状态为1时，表示从机板卡已拔出，设备表对应位置为0；当某个cs引脚的状态为0时，则表示从机板卡未拔出，进一步判断设备表对应位置是否为0，若为0，则记录对应位为board_reg_pos；

15、步骤1.4：通信并获取设备地址，准备进入注册状态。

16、进一步优选的，所述步骤2，进入注册状态，检测发起注册从板，包括以下步骤：

17、步骤2.1，监测gpiox引脚状态：

18、程序持续检查gpiox引脚的状态，当gpiox引脚的状态为1时，进入正常通信流程，当gpiox引脚的状态为0时，调用register函数读取io板卡的注册表信息；

19、步骤2.2，读取注册表信息以确定io板卡的型号，

20、通过与io板卡通信，从而读取io板卡的注册表信息，获取到io板卡的型号，进入注册流程，发起注册从板。

21、进一步优选的，所述步骤3，进行主板和从板的收发，更新注册表信息，包括以下步骤：

22、步骤3.1，主机设定发送模式为串口发送，修改主机发送的相关端口信息和进制信息，发送连接请求到从机，请求从机返回对应注册表信息，并等待数据传输完成；

23、步骤3.2，主机设定接收模式为串口接收，读取从机返回信息；

24、步骤3.3，判断主机是否成功接收数据，不成功则返回步骤3.1，继续发送连接请求；

25、步骤3.4，判断接收数据是否格式正确，若正确，则打印主机打印接收到的信息内容，并将信息内容循环显示在主机屏幕上；

26、步骤3.5，主机确认接收信息准确，获取对应从机的板卡型号，更新主机注册表当中对应位置的从机板卡信息内容。

27、进一步优选的，所述步骤4，检测从板状态，退出注册，包括以下步骤：

28、步骤4.1，主机完成注册，修改标志符，及board_reg_pos最后一位设置为1，表示注册完成；

29、步骤4.2，循环检测8个从板gpiox引脚状态，当从板gpiox引脚状态为1时，表明退出注册状态，进入正常通信流程，当从板gpiox引脚状态为0时，表明退出失败，等待延迟之后重新检测gpiox状态；

30、步骤4.3，若循环检测8个从板gpiox引脚状态多次均发现未退出注册状态，则主机设定发送模式为串口发送，并向从机发送强制退出信号表示预警；

31、步骤4.4，从机设定接收模式为串口接收，收到预警信号后，修改状态为注册强制退出状态；

32、步骤4.5，从机设定发送模式为串口发送，主机设定接收模式为串口接收，从机向主机发送注册强制退出状态，从机进入休眠状态，主机返回步骤1进行检测。

33、进一步优选的，所述步骤3.1步骤中，修改主机发送的相关端口信息和进制信息，发送连接请求到从机，主机的发送帧格式为：0xff board_reg_pos 0x00 0x05 0xfa；所述步骤3.2步骤中，从机返回信息帧格式为：0xff board_reg_pos板卡类型 0x05 0xfa。

34、进一步优选的，所述步骤3.4中，判断接收数据是否格式正确，格式判断内容为：帧开始符号、帧结束符号、板卡类型是否和注册表中对应内容符合以及位置信息。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过硬件gpiox引脚、rs485总线485总线以及自定义的通讯协议能实现一主机对多从机的在线实时快速组网，实现了边缘计算网关主机从机自适应快速组网，该方法通过稳定的发送和接收机制，完善的状态检测机制，实现主机和多个从机之间的稳定通信和实时注册，极大的提高了数据传输的稳定性和安全性；并能实时判断从机的接入及退出状态，实现从机的活性检测，降低故障率；该方法可实现从机的即插即用，无需给从机通过拨码开关分配地址，新从机实时智能接入，无需重启主机，降低系统设备的部署成本。

技术特征：

1.一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，其特征在于，所述步骤1，检测是否进入注册状态，准备进入，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，其特征在于，所述步骤2，进入注册状态，检测发起注册从板，包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，其特征在于，所述步骤3，进行主板和从板的收发，更新注册表信息，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，其特征在于，所述步骤4，检测从板状态，退出注册，包括以下步骤：

6.根据权利要求4所述的一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，其特征在于，所述步骤3.1步骤中，修改主机发送的相关端口信息和进制信息，发送连接请求到从机，主机的发送帧格式为：0xff board_reg_pos 0x00 0x05 0xfa；所述步骤3.2步骤中，从机返回信息帧格式为：0xff board_reg_pos板卡类型 0x05 0xfa。

7.根据权利要求4所述的一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，其特征在于，所述步骤3.4中，判断接收数据是否格式正确，格式判断内容为：帧开始符号、帧结束符号、板卡类型是否和注册表中对应内容符合以及位置信息。

技术总结
本发明公开了一种面向边缘计算网关主从机自适应快速组网方法，涉及通信系统技术领域，主要包含了以下步骤：步骤1：检测是否进入注册状态，准备进入；步骤2：进入注册状态，检测发起注册从板；步骤3：进行主板和从板的收发，更新注册表信息；步骤4：检测从板状态，退出注册；该方案主要采用主板和多个从板构成的边缘计算网管技术，通过硬件GPIOX引脚、RS485总线以及自定义的通讯协议能实现一主机对多从机的在线实时快速组网，实现了边缘计算网关主机从机自适应快速组网，该方法通过稳定的发送和接收机制，完善的状态检测机制，实现主机和多个从机之间的稳定通信和实时注册。

技术研发人员：杨鹏,颜孙斌,张尚,黄永明,周文琅,李卓蓉,张涵
受保护的技术使用者：南京群顶科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25