2.2
通信机制设计

通信部分是软件的核心，软件框架决定了软件运行的稳定性及后续的扩展性，所以需要对通信机制、软件框架的控制方式进行良好的设计。

第1章已经对应用场景进行了介绍，软件框架在通信方面的应用有两种方式：主动请求和被动接收。

主动请求通信方式又称为呼叫应答方式或主从方式。也就是说，主动权在软件框架端，只有软件框架主动发送请求命令，从机（硬件设备、传感器等）接收命令后检验数据的完整性，确定是不是发给自己的命令，校验成功后，返回指定的数据信息，完成一次完整的链路通信。这种通信方式的工作原理如图2-9所示。

被动接收通信方式是软件框架实时监测IO通道，只要有数据信息就会提取出来进行数据校验，检验成功后，分析、处理、保存数据信息。例如，设备、传感器等定时发送状态数据。这种通信方式的工作原理如图2-10所示。

在复杂的应用场景中，这两种通信方式有可能同时存在，此类情况一般是采用以太网链路进行通信，只有外接串口的设备可以通过以太网转换模块来接入。

2.2.1
串口通信机制

由于串口通信的特性限制，为避免多个硬件设备连接到串口总线时出现数据混乱现象，一般采用轮询模式的呼叫应答通信机制。

当有多个设备连接到通信平台时，通信平台会轮询调度设备执行通信任务。某一时刻只能有一个设备发送请求命令、等待接收返回数据，这个设备完成发送、接收（如果遇到超时情况，则自动返回）数据的操作后，下一个设备才能执行通信任务，依次轮询设备，如图2-11所示。

2.2.2
网络通信机制

轮询通信机制可以保证数据有序地发送、接收，避免并发数据在串口总线上出现混乱，但是这种通信机制是以降低性能为代价的，只适用于串口通信。

以太网是独立信道，可以全双工通信。为了充分发挥以太网的优势，在轮询通信机制的基础上增加了并发通信模式、自控通信模式，这样做的目的一是提高通信的性能，二是二次开发时有更多自主控制权。

三种通信模式具体介绍如下。

1.轮询通信模式

以太网轮询通信模式与串口通信模式一致，如图2-12所示。

2.并发通信模式

并发通信模式是集中发送所有设备的请求指令，现在的框架是采用循环同步方式集中发送请求命令，也有其他实现方式，如采用并行异步方式集中发送请求命令。并发通信模式的工作流程是硬件设备接收到指令后进行校验，校验成功后返回对应指令的数据，通信平台异步监听到数据信息后进行接收操作，然后再进行数据的分发、处理等，如图2-13所示。

3.自控通信模式

自控通信模式与并发通信模式类似，区别在于，自控通信模式是发送指令给设备本身进行控制，或者说给二次开发者，二次开发者可以通过时钟定时用事件驱动的方式发送指令数据。硬件设备接收到指令后进行校验，校验成功后返回对应指令的数据，通信平台异步监听到数据信息后进行接收操作，然后再进行数据的分发、处理。

自控通信模式可以为二次开发者提供精确的定时请求实时数据机制，使通信机制更灵活、更自主，如图2-14所示。

并发通信模式和自控通信模式都可被动接收数据，应用场景更加灵活，使软件框架和硬件设备的开发工作更自由。