老年人健康监测系统通讯框架的设计与实现.doc

摘  要：在当今物联网行业的蓬勃发展的势头下，物联网领域的产品也逐渐深入到我们的生活中，从小米科技的小米手环到大疆的无人机，这无不显示着物联网在社会中的地位正在逐步提升。然而物联网行业尚未形成完善的产业链以及行业标准，这就导致了服务端对于物联网设备的数据采集工作难度大大提升，复杂多样的数据协议与不同的通讯链路的问题使当前的通信框架疲于应对。老年人健康监测系统采用丰富多样的物联网设备来对老年人健康信息进行采集工作，这就迫切的需要一套高可用、高并发、高兼容的物联网通信框架。针对以上状况，本文设计并实现了一个物联网通讯框架。

本文设计的通讯框架是在.NET Framework开发平台，使用C#开发语言来设计并实现的。本系统主要包括设备驱动、插件引擎以及IO通讯三大主体模块。其中，设备驱动模块主要负责与设备交互，使用协议驱动来应对复杂多样的数据协议，设备要发送的命令数据临时存储在设备驱动的命令缓存中，同时设备驱动采用数据持久化来实现数据的容错性处理。IO通讯将串口与网络口统一设计，采用通讯控制器来对设备驱动、IO通道进行调度，并以此为基础实现通讯模式的调度。插件引擎模块采用接口与抽象类的方式来识别插件的类型，并使用反射机制来动态创建对象。插件是采用宿主程序作为依赖平台，宿主程序主要负责插件的创建与加载、UI界面视图的加载以及数据的导出处理。

本框架关键技术紧随当前通讯技术发展潮流，其实现的通讯框架能够应对复杂多样的通讯场景，并且具备较高的可扩展性允许针对实际应用场景的二次开发。因此，本文实现的老年人健康监测系统通讯框架具备较高的实现价值。

关键词：通讯；设备驱动；插件；C#；IO

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究目标-1

1.2 国内外现状和发展趋势-2

1.3 课题拟解决的关键问题-2

1.4 论文组织结构-3

2 系统开发工具及相关技术-4

2.1 开发平台选择.NET-4

2.2 开发语言选用C#-4

2.3 IDE选择Visual Studio 2012-5

3 系统需求分析与设计-6

3.1 系统需求分析-6

3.1.1 功能需求分析-6

3.1.2 系统需求分析-6

3.2 系统设计-8

3.2.1 系统结构设计-8

3.2.2 系统流程设计-12

4 系统实现-15

4.1 设备驱动-15

4.1.1 设备驱动接口-15

4.1.2 运行与虚拟设备接口-16

4.1.3 协议驱动-17

4.1.4 命令缓存-19

4.1.5 运行优先级-21

4.2 IO通讯-22

4.2.1 串口和网络统一IO设计-22

4.2.2 IO管理器-25

4.3 通讯控制器-29

4.3.1 控制器接口-29

4.3.2 串口控制器-30

4.3.3 网络控制器-31

4.3.4 通讯控制管理器-32

4.4 插件引擎-32

4.4.1 实现插件接口-32

4.4.2 反射机制-33

4.4.3 宿主程序-34

5 系统部署与展示-37

5.1 系统的部署-37

5.2 系统的展示-37

5.2.1 IO通信-37

5.2.2 设备驱动-39

6 总结-40

参 考 文 献-41

致 谢-42