详解框架设计

13.2 框架设计

13.2.1 程序层次

如下图所示：

①程序总体划分为：LVGL前台程序，后台程序。这使得GUI和后台程序分开，可以很容易升级、替换GUI程序。

②LVGL程序：显示界面，是用户和后台程序的桥梁，把用户的指令下发给后台程序，把后台上报的数据在界面显示出来。

③后台程序（控制中心）：根据前台程序的指示去操作设备，比如把用户设置的参数传递给MQTT程序、通知 modbus_tcp_server、通过RS485接口操作传感器。

④MQTT程序：根据后台程序的指示连接MQTT服务器、发布消息，订阅消息。

⑤modbus_tcp_server：根据后台程序的指示操作本地传感器

13.2.2 后台程序（控制中心）功能

后台程序（控制中心），是程序的核心。它实现了各类RPC接口（远程调用接口），供前台程序、MQTT程序使用，比如：

①前台程序启动后，咨询后台程序，显示出上次用户配置的“点”

②前台程序通过RPC接口对“点”进行读、写操作

③前台程序增加、删除点时，也是调用RPC接口

④前台程序进行MQTT设置、升级操作时，也是使用RPC接口通知后台程序

⑤MQTT程序通过RPC接口获得MQTT设置信息、要操作的“点”的信息

⑥MQTT程序通过RPC接口读、写“点”

1. 两个核心操作对象

一个是PointInfo结构体，用来表示“点”。另一个是MQTTInfo结构体，用来表示MQTT信息。

在工业控制领域，通过modbus操作传感器时，核心单位是“点”。它包含这些信息：

①使用什么协议？Modbus RTU还是Modbus TCP？

对于Modbus RTU，使用哪个串口？数据格式（数据位/检验位/停止位）是什么？

对于Modbus TCP，IP和端口是什么？

②设备地址是？

③寄存器地址是？

④寄存器类型是？

针对“点”，本项目定义了一个结构体来表示“点的信息”，如下：

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typedef struct PointInfo {
 int point;
 char port_info[100];
 int dev_addr;
 int reg_addr;
 char reg_type[4];
 int period; /* ms */
}PointInfo, *PPointInfo;

 

point：点的索引，一个唯一的整数，通过它可以找到某个“点”。

port_info：端口信息，表示串口时格式为“/dev/ttyUSB0,115200,8N1”；表示网络时格式为“192.168.5.89:1052”。

dev_addr：设备地址

reg_addr：寄存器地址

reg_type：寄存器类型，有“0x”、“1x”、“4x”、“3x”四种取值。

period：读取周期（单位ms）。

结构体的信息，跟前台程序对应，用一个PointInfo结构体描述界面里这一个元素：

在前台程序增加、修改、删除、读取、写“点”时，操作的就是对应的PointInfo结构体。所有的“点”信息，会保存在PointInfo结构体数组里。

前台程序设置MQTT信息时，mqtt_client_app获得MQTT 信息时，这些信息都使用一个结构体表示：

 

typedef struct MQTTInfo {
 char broker[100];
 int port;
 char client_id[100];
 char user[100];
 char password[100];
 char publish[100];
 char subcribe[100];
}MQTTInfo, *PMQTTInfo;

 

2. 交互示例

RPC是远程过程调用（Remote Procedure Call）的意思，而json是比较流行的传递信息的格式。

前台程序和后台程序之间使用“json-rpc”进行远程调用：前台程序发出请求，后台程序处理请求返回结果。

比如前台程序增加一个点时，调用如下函数通知后台程序：

这会导致后台程序调用如下函数：

它把cJSON格式的参数解析出来后，调用本地函数：

3. RPC接口

定义好RPC接口后，前台程序、后台程序就可以独立开发。在“controle_center”程序的rpc.h里定义了如下RPC接口。

①询问后台程序有多少个点：

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/* 询问后台程序有多少个点
* 返回值:(-1)错误, (>=0) 点的个数
*/
int rpc_get_point_count(int iSocketClient);

 

②询问后台程序取出下一个点：

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/* 询问后台程序取出下一个点(point > pre_point 的第 1 个点)
* 返回值:(-1)错误, (>=0) 点的个数
*/
int rpc_get_next_point(int iSocketClient, int pre_point, PPointInfo pInfo);

 

使用①②，就可以得到所有的点的信息，示例代码为：

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int cnt = rpc_get_point_count(fd);
if (cnt > 0)
{
printf("point count = %d
", cnt);
}
int pre_point = -1;
PointInfo tInfo;
for (int i = 0; i < cnt; i++)
{
 err = rpc_get_next_point(fd, pre_point, &tInfo);
 if (!err)
 {
 printf("Point %d:
", tInfo.point);
 printf("port_info: %s
", tInfo.port_info);
 printf("dev_addr: %d
", tInfo.dev_addr);
 printf("reg_addr: %d
", tInfo.reg_addr);
 printf("reg_type: %s
", tInfo.reg_type);
 printf("period: %d
", tInfo.period);
 }
 pre_point = tInfo.point;
}

 

③增加点：

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/* port_info: "/dev/ttyUSB0,115200,8n1" or "192.168.0.123:234"
* dev_addr: modbus device address
* reg_addr: register address
* reg_type: "0x" - Coils, "1x" - Discrete Inputs, "4x" - Holding Registers, "3x" - I
nput Registers
* period: 访问周期(ms)
* 返回值: -1 失败, 其他值:唯一的句柄
*/
int rpc_add_point(int iSocketClient, char *port_info, int dev_addr, int reg_addr, cha
r *reg_type, int period);

 

④删除点：

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/* 移除一个点
* point: 要移除的点
*/
int rpc_remove_point(int iSocketClient, int point);

 

⑤修改点：

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/* 修改点
* point: 要修改的点
*
* port_info: "/dev/ttyUSB0,115200,8n1" or "192.168.0.123:234"
* dev_addr: modbus device address
* reg_addr: register address
* reg_type: "0x" - Coils, "1x" - Discrete Inputs, "4x" - Holding Registers, "3x" - I
nput Registers
* period: 访问周期(ms)
* 返回值: -1 失败, 其他值:唯一的句柄
*/
int rpc_modify_point(int iSocketClient, int point, char *port_info, int dev_addr, int
reg_addr, char *reg_type, int period);

 

⑥读点：

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/* 读数据
* point: 哪个点
*/
int rpc_read_point(int iSocketClient, int point, int *val);

 

⑦写点：

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/* 写数据
* point: 哪个点
* val: 要写入的数值
*/
int rpc_write_point(int iSocketClient, int point, int val);

 

⑧升级功能：

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/* 开始升级传感器
*/
int rpc_start_update(int iSocketClient, PUpdateInfo ptUpdateInfo);
/* 询问后台程序升级进度
* 返回值:(-1)错误, (>=0) 进度(0~100)
*/
int rpc_get_update_percent(int iSocketClient);

 

⑨MQTT配置：

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/* 询问后台程序获得 MQTT 信息
*/
int rpc_get_mqttinfo(int iSocketClient, PMQTTInfo ptMQTTInfo);
/* 设置后台程序的 MQTT 信息
*/
int rpc_set_mqttinfo(int iSocketClient, PMQTTInfo ptMQTTInfo);