用于在電子測量裝置和控制計算機之間傳輸數(shù)據(jù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在電子測量裝置和控制計算機之間傳輸數(shù)據(jù)的方法，所述數(shù)據(jù)通過HTTP協(xié)議和TCP/IP傳輸協(xié)議進行傳輸。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子測量裝置中，根據(jù)本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，為測量裝置配備相應(yīng)的通信接口以便傳送測量值和參數(shù)化測量裝置是常見的。
[0003]在不斷增長的電子設(shè)備到優(yōu)越的控制過程的集成和伴隨進行的網(wǎng)絡(luò)的日益形成的進程中，許多這樣的測量裝置具有以太網(wǎng)或無線接口，所述接口被屬于TCP/IP協(xié)議族的傳輸協(xié)議使用。
[0004]術(shù)語“測量裝置”特別地涉及集成到更大電子或機械系統(tǒng)中作為嵌入式系統(tǒng)的電子裝置，并且在電子或機械系統(tǒng)中，通常基于微處理器執(zhí)行具體的測量任務(wù)。
[0005]在應(yīng)用級，有一些特殊的通信協(xié)議，其具有實施的靈活性和簡易性，因此特別適用于嵌入式系統(tǒng)。Modbus協(xié)議是一種已知的且資源友好的傳輸協(xié)議。在其操作變量ModbusTCP中，Modbus協(xié)議使用TCP/IP協(xié)議族作為傳輸導(dǎo)向的傳輸協(xié)議。Modbus協(xié)議是基于客戶機/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的獨立的通信協(xié)議。為了處理和顯示傳送的數(shù)據(jù)，在用戶的控制計算機上必須安裝專門用于測量裝置的軟件(應(yīng)用軟件)。
[0006]一些現(xiàn)代測量裝置，特別是一些嵌入式系統(tǒng)，附加地支持HTTP協(xié)議，以便允許用戶通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問測量裝置。在這種情況下，可以省略在控制計算機上安裝測量裝置的專用軟件。在測量裝置中，實現(xiàn)包括用于通過HTTP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶幚磉壿嫷木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
[0007]如果測量裝置除了 Modbus協(xié)議以外還支持HTTP協(xié)議，則必須將測量裝置中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成與各自的傳輸協(xié)議相對應(yīng)的數(shù)個不同的消息單元。測量裝置還必須能夠解碼接收到的消息，根據(jù)每個消息使用的傳輸協(xié)議，其解碼過程是不同的。
[0008]關(guān)于現(xiàn)有方法的缺點，需要注意的是，對于使用的每個面向應(yīng)用的傳輸協(xié)議，必須在測量裝置中執(zhí)行單獨的處理，所述處理邏輯被配置給測量裝置的數(shù)據(jù)模型，用于根據(jù)協(xié)議進行數(shù)值查詢或者進行參數(shù)化并生成各個消息單元和消息序列。這導(dǎo)致冗余，其消耗內(nèi)存和計算資源，特別地，考慮到嵌入式系統(tǒng)具有有限的內(nèi)存和計算能力，其在嵌入式系統(tǒng)中的實現(xiàn)是不受歡迎的。此外，多個實現(xiàn)構(gòu)成額外的錯誤來源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的是提出一種在電子測量裝置和控制計算機之間傳輸數(shù)據(jù)的方法，與現(xiàn)有技術(shù)中已知的傳輸方法相比，其在測量裝置上需要較少的內(nèi)存和計算資源。
[0010]這個目的通過使用隧道在HTTP協(xié)議中的Modbus協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)而實現(xiàn)。
[0011 ]本申請的主要原理是基于:將HTTP協(xié)議用作外部協(xié)議，以及將Modbus協(xié)議集成到，即隧道到HTTP協(xié)議中作為有效負(fù)載。通過使用隧道Modbus協(xié)議，不再需要在測量裝置中執(zhí)行將測量裝置的數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)映射到相應(yīng)的HTTP消息中或者從接收到的HTTP消息生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)的處理邏輯。僅僅通過測量裝置中實施的Modbus協(xié)議或者通過執(zhí)行Modbus協(xié)議的Modbus驅(qū)動形成到數(shù)據(jù)模型的接口。
[0012]使用本協(xié)議結(jié)構(gòu)，與多個面向應(yīng)用的協(xié)議的并行實施相比，在測量裝置上需要較少的內(nèi)存和計算資源，因為，特別地，不必對每個HTTP執(zhí)行數(shù)值查詢或者參數(shù)化的處理步驟。
[0013]在另一個優(yōu)選實施例中，在測量裝置上通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器執(zhí)行HTTP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器安裝在測量裝置上并且具有最小范圍的功能。
[0014]通過安裝在測量裝置上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在測量裝置上處理HTTP協(xié)議。為此，對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來說，只包含現(xiàn)有技術(shù)中普通的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的功能范圍的資源友好的子集就足夠了。
[0015]在優(yōu)選的實施例中，在測量裝置上通過完整的Modbus協(xié)議實現(xiàn)處理隧道的Modbus協(xié)議。
[0016]在測量裝置上只需要實施資源友好的Modbus協(xié)議，作為到測量裝置內(nèi)部的數(shù)據(jù)模型的唯一接口。通過HTTP進行數(shù)值查詢或參數(shù)化的處理邏輯是不必要的，因為數(shù)據(jù)以Modbus消息的形式以隧道方式傳輸。
[0017]在另一個實施例中，被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是受條件限制的，并且在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器安裝在控制計算機上。
[0018]網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形成在控制計算機上處理和顯示被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用通過隧道Modbus協(xié)議與測量裝置進行通信。
[0019]此外，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用存儲在測量裝置上的非易失性存儲器中，并且按照需求被加載到控制計算機。
[0020]如果用戶想要訪問測量裝置，他們可以通過在控制計算機的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中輸入測量裝置的IP地址，將存儲在測量裝置上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用下載到他們的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中。
[0021]可選地，優(yōu)選地在測量裝置上的非易失性存儲器中存儲包含網(wǎng)站鏈接的加載頁面，按照需求將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從網(wǎng)頁加載到控制計算機。
[0022]因此，保存閃存(FLASH)資源是可行的，因為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是從互聯(lián)網(wǎng)地址下載的，而不是被存儲在測量裝置上的。為此，每個測量裝置固件具有獨特的標(biāo)識符，根據(jù)該標(biāo)識符，從控制計算機下載相匹配的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。在測量裝置上，僅存儲需要少量存儲空間的網(wǎng)站，由此通過該網(wǎng)站，從互聯(lián)網(wǎng)地址加載實際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到控制計算機。當(dāng)使用附加的網(wǎng)絡(luò)資源時，還可以想到通過動態(tài)加載擴展測量裝置功能?？梢栽诓槐馗聹y量裝置固件的情況下更新網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
[0023]在另一個實施例中，將為Modbus協(xié)議保留的502端口用于HTTP協(xié)議。
[0024]通過還使用502端口進行HTTP傳輸，可以節(jié)省與網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(這里指端口)相關(guān)的附加的存儲空間，其中502端口通常是為Modbus應(yīng)用保留的。在這個過程中，最小配置的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器被完整地集成到Modbus驅(qū)動中。
【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在下面的描述和附圖中變得明顯，所述附圖借助于示例示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在附圖中:
[0026]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸；
[0027]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸;以及
[0028]圖3示出包括網(wǎng)絡(luò)連接的根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸。
【具體實施方式】
[0029]附圖中示出說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法和基于本發(fā)明的方法在測量裝置2和控制計算機4之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ苄越M件的框圖。
[0030]圖1示出測量裝置2和控制計算機4之間的通信的原理框圖。為了讀出測量裝置2中可用的數(shù)據(jù)6并配置測量裝置參數(shù)8，控制計算機4與測量裝置2通過HTTP協(xié)議12和TCP/IP連接14借助網(wǎng)絡(luò)瀏覽器10進行通信。在這個過程中，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器10不斷地請求新的網(wǎng)站，安裝在測量裝置2上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器16基于從控制計算機4接收并存儲在測量裝置2上的數(shù)據(jù)持續(xù)地重新計算新網(wǎng)站并其發(fā)送到控制計算機4。
[0031 ] 可選地，可以提供與HTTP和TCP/IP連接12，14獨立的Modbus通信20，并且為了其功能，Modbus驅(qū)動22必須安裝在測量裝置2上，所述Modbus驅(qū)動22反過來需要額外的存儲空間。在控制計算機4上，Modbus應(yīng)用軟件24是必要的，如果網(wǎng)絡(luò)連接可用，可以從安裝介質(zhì)或者從網(wǎng)站上加載Modbus應(yīng)用軟件24。
[0032]Modbus驅(qū)動22和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器16都必須熟悉并且能夠處理測量裝置2的數(shù)據(jù)模型6，8。
[0033]在圖2中，示出根據(jù)本發(fā)明的在測量裝置2和控制計算機4之間進行的數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砜驁D。
[0034]網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用30形成本方法的核心，所述網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用30在安裝在所述控制計算機4上的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器10上執(zhí)行。
[0035]通過HTTP和TCP/IP連接12，14進行通信，Modbus協(xié)議20作為隧道被集成到HTTP協(xié)議12中。
[0036]在測量裝置2的一側(cè)上實現(xiàn)具備最小范圍功能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器16。到測量裝置2的數(shù)據(jù)模型6，8的接口僅由Modbus驅(qū)動22形成，通過HTTP 12接收的Modbus消息20直接被處理。
[0037]一旦已經(jīng)通過HTTP和TCP/IP連接12，14借助網(wǎng)絡(luò)瀏覽器10從測量裝置2的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器16加載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用30，測量的數(shù)據(jù)6和參數(shù)8可以作為有效負(fù)載通過隧道在HTTP協(xié)議12中的Modbus協(xié)議20進行傳輸。
[0038]被集成作為Modbus消息20的測量的數(shù)據(jù)6和參數(shù)8在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器10中是可視的并且受條件限制的。
[0039]通過隧道Modbus協(xié)議20，實現(xiàn)測量裝置2中所需要的存儲空間和計算負(fù)載的顯著降低。
[0040]在圖3中，通過控制計算機4的互聯(lián)網(wǎng)連接32，擴展根據(jù)圖2的發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸。在這個群集(constellat1n)中，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用30的代碼不被存儲在測量裝置2的存儲器中，而是通過互聯(lián)網(wǎng)連接32從互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器34加載到控制計算機4上。只有加載頁面存儲在測量裝置2上，加載頁面通過傳輸將實際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器34加載到控制計算機4。
【主權(quán)項】
1.一種用于在電子測量裝置(2)和控制計算機(4)之間傳輸數(shù)據(jù)的方法，所述數(shù)據(jù)通過HTTP協(xié)議(12)和TCP/IP傳輸協(xié)議(14)進行傳輸，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通過隧道在所述HTTP協(xié)議(12)中的Modbus協(xié)議(20)進行傳輸，Modbus消息(20)被直接集成到所述HTTP協(xié)議中作為有效負(fù)載，而不執(zhí)行將數(shù)據(jù)映射到HTTP消息中的處理邏輯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述HTTP協(xié)議(12)由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(16)在所述測量裝置(2)上執(zhí)行，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(16)安裝在所述測量裝置(2)上并且具有最小范圍的功能。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述測量裝置(2)上通過完整的Modbus協(xié)議實現(xiàn)(22)處理隧道Modbus協(xié)議(20)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，被傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)是受條件限制的，并且在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器(10)中通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(30)處理所述數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡(luò)瀏覽器安裝在所述控制計算機(4)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(30)存儲在所述測量裝置(2)上的非易失性存儲器中，并且按照需求被加載到所述控制計算機(4)。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，包含網(wǎng)站鏈接的加載頁面存儲在所述測量裝置(2)上的非易失性存儲器中，按照需求將所述網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(30)從所述網(wǎng)站加載到所述控制計算機(4)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，將為所述Modbus協(xié)議(20)保留的502端口用于所述HTTP協(xié)議(12)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在電子測量裝置(2)和控制計算機(4)之間傳輸數(shù)據(jù)的方法，數(shù)據(jù)通過隧道在與TCP/IP傳輸協(xié)議(14)相連的HTTP協(xié)議(12)中的Modbus協(xié)議(20)進行傳輸。本發(fā)明的主要思想是基于：將HTTP協(xié)議(12)用作外部協(xié)議，以及將Modbus協(xié)議(20)集成到，即隧道到HTTP協(xié)議中作為有效負(fù)載HTTP協(xié)議中。
【IPC分類】G08C19/00, H04L29/08
【公開號】CN105632154
【申請?zhí)枴緾N201510809603
【發(fā)明人】馬庫斯·克雷默, 丹尼爾·施密特
【申請人】本德爾有限兩合公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月20日
【公告號】DE102014223717A1, US20160149989