嵌入式因特网非标设备接入模型 本发明是嵌入式因特网非标设备接入软件。
嵌入式网络技术是在国际上多家处于领导地位公司的集体努力下,从Internet技术的基础上发展起来的。该技术主要用来将各种设备或各类网络接入Internet,将不符合Internet网络协议的、嵌有八位或十六位微处理器的设备信息,集成到使用恰当的nternet标准的管理进程中。
现使用的八位或十六位微处理器设备,包括自动调温器、自动售货机以及安全系统,他们在设计的过程当中都未曾设计网络接口,然而,这些设备当中包含了许多对广泛范围内的商业决定非常有用的信息。Internet嵌入技术的发展提供了全范围内的工具、软件和硬件,用以各式各样的电气设备开发复杂的管理解决方案,从而使他们能够通过网络和任何应用程序进行通信。
Internet嵌入技术的基本实现方法是这样地:在设备所在端的同一网段或同一服务器中包含有服务器端的应用程序,服务器端的应用程序包括Web服务器和设备应用服务器(也被称之为设备嵌入服务器),客户端的应用以Java小程序的方式保存在Web服务器的拟目录中,由Web服务器通过相应的HTML文档将它下载到客户端的Java虚拟机上运行。由于客户端的应用是运行于浏览器上的,且采用Java技术实现,故可以做到与操作系统平台无关。
本发明的主要目的是解决异种网络互连的问题。异种网络在通信时使用不同的传输协议,本发明隐藏网络细节,向用户提供一致的通信服务接口。
本发明的目的是这样实现的:
1.环境的建立
底层网络的FieldBus环境采用我们自行设计的F2001智能接口板为FieldBus的主结点,F2002板作为FieldBus的从结点,建立了一个主从式总线网络。其中在每块F2002板上有16个可读I/O口和8个可写I/O口,共可按24台现场设备。LAN环境包括3台PC机和一台3COM公司的NetServer。其中,一台安装Netscape的Fast Tracker Web服务器。其余二台PC,一台作为WAN客户机,通过Net Server接入校园网,另一台作为Internet客户机。
2.嵌入Internet接入器的设计
该服务器是嵌入式Internet非标设备接入服务器模型的核心部分。采用了并发与同步、动态设备驱动技术、网关技术、Socket通信技术等。
3.LAN/WAN客户机的实现
LAN/WAN客户机的设计采用事件驱动技术和多线程技术。主线程实现各种事件操作以及消息传递等,子线程实现与该服务器的通信。
4.Internet客户机的设计
Internet客户程序是运行在Java的虚拟机上,所以必须通过Web服务器才能建立与本服务器的连接,除此之外,其功能和基于LAN/WAN客户机基本相同,只是实现方式略有差别。
该发明的模型实现了FieldBus到LAN、WAN及Internet的互连,其网络体系结构分为三层:
1.FieldBus层
FieldBus在过程/控制领域中是底层的现场级网络,它直接和现场设备如传感器、施动器、PLC等相连。
FieldBus在体系结构上分为三层:物理层、数据链路层、应用层。在应用层,FieldBus提供一种界面:外部调用接口,如RAC(RemoteAccess and Control)接口,这种外部调用接口使得FieldBus与其他网络的互连成为可能。
2.局域网络(LAN)层/广域网络(WAN)层
网络层连接着本地服务器以及生产管理过程中的客户机,整个局网采用的是开放的TCP/IP协议。LAN上的客户机首先通过TCP/IP协议提供的Socket界面,建立与本地服务器的连接,然后通过本地服务器提供的网关服务,实现与FieldBus的双向通信。
WAN上的客户机首先采用SLIP/PPP协议通过公共通信网或专线,建立起与LAN上的拨号服务器的连接。当连接建立之后,WAN上的客户机就等同于LAN上的客户机。
3.Internet层
Internet层是本模型是最复杂的一层。在企业网络环境中,只要建立Web服务器并申请一个固定的域名,通过路由器就可以把企业网并入Internet中。这样,分布在世界上任何一个角落的客户机,只要安装了Web浏览器,就要以通过HTTP协议建立与Web服务器的连接,连接建立后,从Web服务器上下载并运行Internet Client(Java Applet)应用程序,Web服务器将自动建立起与本地服务器的连接。这样,一条从Internet客户机到FieldBus网络的通信信道就透明地建立起来了。至此,Internet客户就可象在本地客户一样透明地监控、管理、维护FieldBus的现场设备。
本发明的主要优点:
实现了多种不同类型的标准设备同时嵌入到因特网;很好地解决了不同设备的嵌入技术模型的重复开发的问题,避免了系统的多次重复开发和资源的浪费,节省大量开发费用;通过使用Web技术和Java技术,该模型的客户模型和服务器模型都可以运行在不同的操作系统平台上,真正实现了系统的开放性;该模型独特的体系结构和Java Beans组件技术的使用使本模型具有即插即用的功能,即新的设备只要提供相应的网关组件即可以直接嵌入到现有模型之中,而且不需要改变原有模型的客户端和服务器的代码;由于使用了组件技术,本模型的各个组件都可以重用,扩大了现存嵌入技术的使用范围,使之能够真正应用于家庭等民用领域,进一步体现了Internet技术的发展对于人们的生活方式和管理模式的巨大的影响;本模型设计中率先提出了将Fieldbus与Internet互连的思想,它不仅完善了Embedded Internet的概念,使之切实可行,而且带来了FCS新的管理与应用模式;提出了基于开放结构的从Embedded到Internet的互连的设计思想构建了基于多元客户/服务器模式的模型;本模型提出虚拟客户端的概念,使同一个客户端的应用程序,可以在同一个模型的服务器中,根据不同的设备使用不同的组件完成不同的功能。在本模型中,我们可以真正达到从不同子网、不同的物理区域实现对不同的设备的监控、诊断、管理、维护及下载驱动程序等功能。