[发明专利]一种基于MQTT通信协议的串口复用方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于MQTT通信协议的串口复用方法和装置，涉及计算机技术领域，方法包括：应用进程、串口管理进程与MQTT服务器建立链接；应用进程向MQTT服务器订阅“串口服务返回”主题，串口管理进程向MQTT服务器订阅“串口服务发布”主题，实现串口复用。采用本发明提出的方法和装置，设计专职的串口管理进程，负责控制所有的串口，发布者不需要关注串口当前工作状态，由串口管理进程进行统一管理；使需要收发串口数据的进程与实际的串口控制解耦，在不增加硬件设备的前提下，解决了多任务/进程同时操作同一个串口时的互斥问题。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种借助MQTT通信协议实现串口复用的方法以及实现串口复用的装置。

背景技术

随着物联网技术的推广，以及智能化设备的迅速发展，采集类终端设备的接入数量越来越多。电力系统中，常规的端设备多为一些传感器或其他微小感知设备，通过串口接入管理终端（大多数为RS485通信，少量为RS232通信）。管理终端的串口数量有限，当需要接入的端设备种类较多，且串口通信参数不同时，无法实现串口复用，导致端设备无法正常接入。

目前的解决方法有：

1、新增外置转换设备（有多个通信串口），实现多种端设备的接入和数据采集，然后将端设备数据整合处理后，通过特定的通信方式（网口或串口），接入智能化管理终端。

上述解决方法，一定程度上缓解了由于智能管理终端串口数量不足，导致的端设备无法接入问题。但外置转换模块增加了成本和开发工作量，不利于大规模推广使用。另外，新增转换模块，需要对接入的端设备信息进行汇总处理后，再上送智能管理终端，增加了工作量。

2、通过软件设计，使用管道或套接字实现信息的传递。管道通信是一种半双工的通信方式，只支持单向数据流。如果通过管道实现信息交互，则每个应用任务需要与串口管理任务建立2个通道，而且管道操作容易出现管道破裂，其可靠性低。

无论是管道方式通信，还是套接字方式通信，串口管理任务需要与所有的应用任务建立管道或socket，并需要对管道或socket维护，使得程序的耦合度变高，稳定性较差。

中国专利申请CN 105785406 A披露的GNSS主板串口复用数据分发的方法与系统，进程间通信使用的是套接字方式。

3、强行获取串口的控制权，排他使用，如中国专利申请CN 112256513 A披露了一种调试串口和数据串口复用的方法、装置和控制器，其实现方式是终止其它进程对串口的读取，在一定时间内独占串口使用权。该种方式需要控制所有涉及串口读取的进程。

发明内容

本发明的目的是在不增加硬件的前提下，通过软件技术解决单串口复用、多串口统一管理的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于MQTT通信协议的串口复用方法，由MQTT服务器、串口管理进程以及需要操作串口的应用进程协同完成；

应用进程、串口管理进程与MQTT 服务器建立链接；应用进程向MQTT 服务器订阅“串口服务返回”主题，串口管理进程向MQTT 服务器订阅“串口服务发布”主题；

串口复用方法包括以下步骤：

数据发送：

1.1、当有串口发送信息需求时，应用进程发送“串口服务发布”主题至MQTT服务器；主题中包含该应用进程的name，负载包括串口信息、待发送的数据信息、超时时间；

1.2、MQTT 服务器收到“串口服务发布”后，将“串口服务发布”主题转发至串口管理进程；

1.3、串口管理进程收到“串口服务发布”主题后，记录发布该主题的应用进程name并解析负载内容；按照负载内容要求，设置串口参数，然后将数据发送出去；按照要求的超时时间，等待接收回复内容；