13.2 框架設計

13.2.1 程序層次

如下圖所示：

①程序總體劃分為：LVGL前臺程序，后臺程序。這使得GUI和后臺程序分開，可以很容易升級、替換GUI程序。

②LVGL程序：顯示界面，是用戶和后臺程序的橋梁，把用戶的指令下發給后臺程序，把后臺上報的數據在界面顯示出來。

③后臺程序（控制中心）：根據前臺程序的指示去操作設備，比如把用戶設置的參數傳遞給MQTT程序、通知 modbus_tcp_server、通過RS485接口操作傳感器。

④MQTT程序：根據后臺程序的指示連接MQTT服務器、發布消息，訂閱消息。

⑤modbus_tcp_server：根據后臺程序的指示操作本地傳感器

13.2.2 后臺程序（控制中心）功能

后臺程序（控制中心），是程序的核心。它實現了各類RPC接口（遠程調用接口），供前臺程序、MQTT程序使用，比如：

①前臺程序啟動后，咨詢后臺程序，顯示出上次用戶配置的“點”

②前臺程序通過RPC接口對“點”進行讀、寫操作

③前臺程序增加、刪除點時，也是調用RPC接口

④前臺程序進行MQTT設置、升級操作時，也是使用RPC接口通知后臺程序

⑤MQTT程序通過RPC接口獲得MQTT設置信息、要操作的“點”的信息

⑥MQTT程序通過RPC接口讀、寫“點”

1. 兩個核心操作對象

一個是PointInfo結構體，用來表示“點”。另一個是MQTTInfo結構體，用來表示MQTT信息。

在工業控制領域，通過modbus操作傳感器時，核心單位是“點”。它包含這些信息：

①使用什么協議？Modbus RTU還是Modbus TCP？

對于Modbus RTU，使用哪個串口？數據格式（數據位/檢驗位/停止位）是什么？

對于Modbus TCP，IP和端口是什么？

②設備地址是？

③寄存器地址是？

④寄存器類型是？

針對“點”，本項目定義了一個結構體來表示“點的信息”，如下：

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typedef struct PointInfo {
 int point;
 char port_info[100];
 int dev_addr;
 int reg_addr;
 char reg_type[4];
 int period; /* ms */
}PointInfo, *PPointInfo;

point：點的索引，一個唯一的整數，通過它可以找到某個“點”。

port_info：端口信息，表示串口時格式為“/dev/ttyUSB0,115200,8N1”；表示網絡時格式為“192.168.5.89:1052”。

dev_addr：設備地址

reg_addr：寄存器地址

reg_type：寄存器類型，有“0x”、“1x”、“4x”、“3x”四種取值。

period：讀取周期（單位ms）。

結構體的信息，跟前臺程序對應，用一個PointInfo結構體描述界面里這一個元素：

在前臺程序增加、修改、刪除、讀取、寫“點”時，操作的就是對應的PointInfo結構體。所有的“點”信息，會保存在PointInfo結構體數組里。

前臺程序設置MQTT信息時，mqtt_client_app獲得MQTT 信息時，這些信息都使用一個結構體表示：

typedef struct MQTTInfo {
 char broker[100];
 int port;
 char client_id[100];
 char user[100];
 char password[100];
 char publish[100];
 char subcribe[100];
}MQTTInfo, *PMQTTInfo;

2. 交互示例

RPC是遠程過程調用（Remote Procedure Call）的意思，而json是比較流行的傳遞信息的格式。

前臺程序和后臺程序之間使用“json-rpc”進行遠程調用：前臺程序發出請求，后臺程序處理請求返回結果。

比如前臺程序增加一個點時，調用如下函數通知后臺程序：

這會導致后臺程序調用如下函數：

它把cJSON格式的參數解析出來后，調用本地函數：

3. RPC接口

定義好RPC接口后，前臺程序、后臺程序就可以獨立開發。在“controle_center”程序的rpc.h里定義了如下RPC接口。

①詢問后臺程序有多少個點：

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/* 詢問后臺程序有多少個點
* 返回值:(-1)錯誤, (>=0) 點的個數
*/
int rpc_get_point_count(int iSocketClient);

②詢問后臺程序取出下一個點：

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/* 詢問后臺程序取出下一個點(point > pre_point 的第 1 個點)
* 返回值:(-1)錯誤, (>=0) 點的個數
*/
int rpc_get_next_point(int iSocketClient, int pre_point, PPointInfo pInfo);

使用①②，就可以得到所有的點的信息，示例代碼為：

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int cnt = rpc_get_point_count(fd);
if (cnt > 0)
{
printf("point count = %d
", cnt);
}
int pre_point = -1;
PointInfo tInfo;
for (int i = 0; i < cnt; i++)
{
 err = rpc_get_next_point(fd, pre_point, &tInfo);
 if (!err)
 {
 printf("Point %d:
", tInfo.point);
 printf("port_info: %s
", tInfo.port_info);
 printf("dev_addr: %d
", tInfo.dev_addr);
 printf("reg_addr: %d
", tInfo.reg_addr);
 printf("reg_type: %s
", tInfo.reg_type);
 printf("period: %d
", tInfo.period);
 }
 pre_point = tInfo.point;
}

③增加點：

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/* port_info: "/dev/ttyUSB0,115200,8n1" or "192.168.0.123:234"
* dev_addr: modbus device address
* reg_addr: register address
* reg_type: "0x" - Coils, "1x" - Discrete Inputs, "4x" - Holding Registers, "3x" - I
nput Registers
* period: 訪問周期(ms)
* 返回值: -1 失敗, 其他值:唯一的句柄
*/
int rpc_add_point(int iSocketClient, char *port_info, int dev_addr, int reg_addr, cha
r *reg_type, int period);

④刪除點：

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/* 移除一個點
* point: 要移除的點
*/
int rpc_remove_point(int iSocketClient, int point);

⑤修改點：

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/* 修改點
* point: 要修改的點
*
* port_info: "/dev/ttyUSB0,115200,8n1" or "192.168.0.123:234"
* dev_addr: modbus device address
* reg_addr: register address
* reg_type: "0x" - Coils, "1x" - Discrete Inputs, "4x" - Holding Registers, "3x" - I
nput Registers
* period: 訪問周期(ms)
* 返回值: -1 失敗, 其他值:唯一的句柄
*/
int rpc_modify_point(int iSocketClient, int point, char *port_info, int dev_addr, int
reg_addr, char *reg_type, int period);

⑥讀點：

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/* 讀數據
* point: 哪個點
*/
int rpc_read_point(int iSocketClient, int point, int *val);

⑦寫點：

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/* 寫數據
* point: 哪個點
* val: 要寫入的數值
*/
int rpc_write_point(int iSocketClient, int point, int val);

⑧升級功能：

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/* 開始升級傳感器
*/
int rpc_start_update(int iSocketClient, PUpdateInfo ptUpdateInfo);
/* 詢問后臺程序升級進度
* 返回值:(-1)錯誤, (>=0) 進度(0~100)
*/
int rpc_get_update_percent(int iSocketClient);

⑨MQTT配置：

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/* 詢問后臺程序獲得 MQTT 信息
*/
int rpc_get_mqttinfo(int iSocketClient, PMQTTInfo ptMQTTInfo);
/* 設置后臺程序的 MQTT 信息
*/
int rpc_set_mqttinfo(int iSocketClient, PMQTTInfo ptMQTTInfo);