YFIOs技術白皮書
版本
V1.1.0
說明
增加 技術特色和優勢 章節
作者
葉帆
日期
曆史
V1.0.0 葉帆 2012-12-20
文檔清單
<a href="http://www.sky-walker.com.cn/MFRelease/YF_document_list.pdf">http://www.sky-walker.com.cn/MFRelease/YF_document_list.pdf</a>
在工控領域，組态軟體司空見慣，國外的iFix、InTouch、WinCC，國内的組态王、力控、MSCG等等。組态軟體的出現徹底解決了軟體重複開發的問題，實作子產品級複用，好處不僅僅是提高了開發效率，降低了開發周期，更大的優勢的是成熟子產品的複用，大大提高了系統穩定性和可靠性。
所謂組态（Configuration），就是子產品化任意組合（類似積木玩具）。組态軟體的主要特點有：
（1）、延展性。所謂延展性，就是系統的延續和易于擴充性，用組态軟體開發的系統，當現場或使用者需求發生改變時（包括硬體裝置或系統結構的改變），使用者無需做很多修改，就可以很友善地完成系統的更新和改造；
（2）、易用性。組态軟體對底層功能都進行了子產品級封裝，對于使用者，隻需掌握簡單的程式設計語言（内嵌的腳本語言，類Basic或類C語言），甚至不需要程式設計技術，就能很好地，通過組态配置的方式完成一個複雜系統的開發和內建；
（3）、通用性。不同使用者根據系統的不同，利用組态軟體提供的I/O驅動（如PLC、儀表、闆卡、智能子產品、變頻器等等驅動）、資料庫和圖元，就能完成一個具有動畫、實時資料處理、曆史資料和圖表并存，且具有多媒體功能和網絡功能的系統工程，不受領域或行業限制。
但是無論是基于PC平台的組态軟體還是基于ARM系統的嵌入式組态軟體，其組态粒度都顯過大，大部分通過序列槽、網口、CAN等通道把個系統子產品連接配接在一起，在一定程度上增加了系統建構的成本和代價。
而以.NET Micro Framework為依托建構的輕量級嵌入式組态軟體（YFIOs）就很好的解決了上述問題，除支援正常的序列槽、網口、CAN外，還支援USB、Wifi、ZigBee、SPI、I2C等通道，SPI、I2C片級總線的支援加上強大的托管代碼（C#,VB.net）開發能力，使嵌入式硬體系統真正的組态化、子產品化成為可能，這項技術的推出，無疑為快速打造形态各異，功能不同的産品提供了最有力的支撐。
為了适應這種新形勢的發展，加速和降低各種傳感器、智能子產品的入網代價，以微軟成熟的.NET Micro Framework系統為基礎，打造出物聯網時代的輕量級嵌入式組态系統 —— YFIOs。
和傳統組态或其他物聯網、嵌入式等方案相比，有如下優勢：
（2）、支援遠端更新，遠端調試。
（3）、由于.NET Micro Framework的跨平台特性，是以基于該架構的YFIOs也可以跨平台應用。
（5）、驅動和政策可以在MicrosoftVisual Studio 2010開發環境中線上調試；
（6）、政策可以和驅動關聯，不僅可以直接調用驅動，還可以和驅動進行關聯，事件觸發的方式執行政策；
（7）、政策不僅可以調用驅動，彼此之間還可以互相調用；
（8）、驅動和政策可以加密，也可以綁定指定硬體運作，不僅可以保護使用者的知識産權，還可以在此基礎上為第三方客戶提供增值服務。
（9）、運作時小巧輕便，不含YFHMI庫的運作時僅19.2K，含MiniGUI、中文字庫、四套圖元庫的運作時，也僅355K。
Microsoft .NET Micro Framework 将 .NET 的可靠性和效率與 VisualStudio的高生産率結合起來，以針對價格較低、資源受限的小型裝置開發應用程式,可幫助人們使用熟悉的Visual Studio工具來建構托管的嵌入式應用程式。2009年5月，.NET MicroFramework采用Apache 2.0license，比Linux等開源軟體更為徹底的方式實作了源代碼完全開放。
.NET Micro Framework技術可以應用到：Sideshow、遠端控制、智能家電、教育類機器、醫療電子、零售終端以及汽車電子等行業應用場景；此外由于.NET Micro Framework內建了各種接口，如序列槽、網口、Wifi、Zigbee、I2C、SPI、SDIO、USB等通信接口，加上其應用開發簡便，是以在物聯網時代，将大有作為。
.NET Micro Framework對存儲器和處理器的要求更低。開發人員可以在低功耗、低成本的ARM7、ARM9、Blackfin和Cortex-M3處理器上使用該架構（不需要MMU支援），所開發出來的軟體僅需要幾百Kbytes的RAM或Flash/ROM存儲空間。而WindowsEmbedded CE的托管代碼環境需要約10~12Mbytes的存儲空間，基于.NET的應用程式設計裝置隻需要較少的存儲空間，降低了産品成本。
作為.NET家族的一員，.NET MicroFramework是微軟專門針對超輕量級平台設計的軟體架構。與.NET Framework和.NET CompactFramework不同的地方是，.NETMicro Framework具有自啟動的特性，并且在HAL層，微軟将作業系統的必要特性引入，如：啟動管理、中斷處理、線程排程、記憶體管理等。.NET Micro Framework可以單獨使用，不需要依托其它作業系統，是以占用空間很小。
YFIOs由三大部分構成，一是YFIOs運作時，包含YFIODB、YFIOBC、驅動引擎和政策引擎四部分；二是應用子產品，包含驅動、政策和IO資料三部分；三是YFIOsIDE環境（YFIOsManager），該工具和Microsoft Visual Studio開發工具一起共同完成驅動、政策的開發、配置及部署工作。
系統架構圖和YFIOs和.NET Micro Framework關系圖（如下圖所示）：
YFIODB是一個在記憶體實作的資料庫，主要存放IO資料，供驅動程式、政策程式直接通路，進而起到跨子產品交換資料的目的。其IO資料一般可分兩類，一種是内部IO資料，該類IO資料不綁定任何裝置驅動，主要作為中間變量或臨時變量來使用；另一種是裝置IO資料，該類IO資料和實際的驅動程式進行綁定，該IO資料的值映射驅動所對應的裝置參變量的值。
2.4.1 YFIODB庫結構
序号
變量名稱
長度
1
Name
32
變量的名稱
2
Type
資料類型B布爾型I整型F浮點型S 字元串
3
Value
變量的值
4
Comment
26
注釋
5
RWMode
讀寫類型 0 隻讀 1 隻寫 2 讀寫(自動讀) 3 讀寫(手動讀) 4-隻讀(手動)
6
RWFlag
R 自動讀 W 自動寫 r 手動讀 n讀不操作 N 寫不操作
7
LO
16
下限
8
HO
上限
9
DateTime
資料更新時YYYY(2B)MM(1B)DD(1B)HH(1B)mm(1B)SS(1B)
統計
136
1000個點需要 約132.8 K Byte 的記憶體
YFIODB通路接口被操作類接口（IOPerate）進一步封裝，而操作類接口是驅動和政策标準函數接口的第一個參數，是以任何一個驅動和政策程式都可以操作YFIODB。
相關操作接口定義如下：
//讀資料
stringIORead(string name);
intIOReadInt(string name);
floatIOReadFloat(string name);
//讀資料(擴充方式 變量名.字段名)
stringIOReadEx(string name);
//寫資料（内部寫）
intIOWrite(string name, stringdata);
intIOWrite(string name, intdata);
intIOWrite(string name, floatdata);
//寫資料(擴充方式 變量名.字段名)
intIOWriteEx(string name, stringdata);
//外部寫（直接寫變量）
intExtern_IOWrite(string name, string data);
//變量讀寫模式
stringIOReadMode(string name);
需要說明的是，該接口提供的對YFIODB的寫操作，并不是直接對YFIODB資料庫某表某字段，進行寫操作，而是根據一定的邏輯算法，對各表項綜合操作（注意：擴充方式寫操作，是直接對表中具體的項直接進行操作的）。驅動函數要采用内部寫模式，執行後，會自動複位“W”标志位，而對政策函數來說，屬于使用者層面操作，是以要寫YFIODB的時候，要采用外部寫函數，執行後，函數會自動置位“W”标志位。
寫YFIODB分内外的意義在于：政策函數僅僅是把變量的值寫入資料庫，而驅動才會真正的把該變量的值寫入到實際的裝置中去。而通過複位和置位“W”标志可以獲知是否要寫入到實際裝置，或是否寫入完成。
和YFIODB不同，YFIOBC是用來供驅動程式和政策程式存儲和交換大塊資料而用的，如攝像頭的圖像資料。該結構設計的如同檔案系統，可建立、删除和讀寫，其内容大小僅受裝置記憶體的限制。
2.5.2 通路接口
和操作YFIODB接口一樣，操作YFIOBC的接口也封裝到操作類接口（IOPerate）中，是以驅動和政策程式都可以操作YFIOBC。
操作接口定義如下：
//删除記憶體資料條目
intIOBC_Del(string name);
//size=0 打開，size>0 建立
intIOBC_Create(string name, uint size);
//擷取指定條目所配置設定的記憶體大小
intIOBC_GetLength(int hander);
//讀寫偏移設定
intIOBC_Seek(int hander, intoffset);
//讀記憶體資料
intIOBC_Read(int hander, byte[]buffer, int offset, intcount);
//寫記憶體資料
intIOBC_Write(int hander, byte[]buffer, int offset, intcount);
//關閉
intIOBC_Close(int hander);
該接口仿照檔案操作方式進行操作，其作用類似Windows平台上的共享記憶體操作，讀寫都在記憶體中完成。
一個驅動程式可對應一種裝置，也可以對應一類裝置，關鍵在于裝置支援的協定是私有的，還是公開的，一般公開的協定，如Modbus，不同廠家的通信裝置都有不同程度的支援（比如支援3号或16号指令），凡支援該協定的裝置，都可以通過同一個裝置驅動進行通路，唯一不同的就是裝置位址、資料類型、起始位址和資料長度等參變量，我們可以根據實際需要，相應配置即可。
public interface IDriver
{
DriverInfoGetDriverInfo();
intOnLoad(Device dv, IOperateop, object arg);
intOnRun(Device dv, IOperateop, object arg);
intOnUnload(Device dv, IOperateop, object arg);
}
驅動程式必須要實作這四個函數接口，其中GetDriverInfo僅供上位機配置程式調用。
（1）、GetDriverInfo – 傳回驅動相關資訊（請參見2.5.3）。
（2）、OnLoad – 驅動被加載時，将自動調用OnLoad方法。使用者可以在該函數内，完成一些初始化操作。
（3）、OnRun – 根據配置不同，該函數按指定的時間間隔連續被系統調用（如果時間間隔配置為0，則系統不會自動調用OnRun方法）。同一個接口配置的驅動，将共享一個線程，系統将依次調用該方法。
（4）、OnUnload – 驅動被解除安裝時，系統将調用OnUnload。（目前YFIOs系統不支援驅動解除安裝）。
public enum DeviceConnMode
SerialPort = 0,
Ethernet,
CAN,
USB,
SPI,
I2C,
SDIO,
Zigbee,
AD,
DA,
I,
Q,
PWM,
Other,
}
{
//32byte,驅動名稱（要保證唯一）
public string Name;
//16byte,版本資訊
public string Ver;
//64byte,說明
public stringExplain;
//16byte,開發者
public stringDeveloper;
//16byte,日期
public string Date;
//自動化标志
//0 bit 0 - 系統為你初始化通信接口 1 - 由驅動程式本身完成通信接口初始化
//1 bit 0 - 無操作 1 - 由驅動程式本身完成IO變量添加
//2~31 bit 備用
public int AutoFlag;
//通信方式
public DeviceConnMode ConnMode;
//64byte,裝置制造商
public stringManufacturer;
//32byte,裝置類型
public string DeviceType;
//裝置參數
//硬體端口名稱 空為無效項
public string PortAddrExplain;
//硬體端口預設值項選擇（如果有的話）用"|" 分隔開，預設項為第一個
public string PortAddrValue;
//端口參數名稱 空為無效項
public string PortConfigExplain;
//端口參數預設值項選擇（如果有的話）用"|" 分隔開，預設項為第一個
public string PortConfigValue;
//裝置位址名稱 空為無效項
public string DeviceAddrExplain;
//裝置位址預設值項選擇（如果有的話）用"|" 分隔開，預設項為第一個
public string DeviceAddrValue;
//裝置參數名稱 空為無效項
public string DeviceConfigExplain;
//裝置參數預設值項選擇（如果有的話）用"|" 分隔開，預設項為第一個
public string DeviceConfigValue;
//項參數
//8*32 byte,連接配接項名稱
public string[] ItemExplain;
//8*4 byte 預設值項選擇（如果有的話）用"|" 分隔開，預設項為第一個
public string[] ItemValue;
//擴充配置資訊的長度如果為0，則表示沒有（上位機管理程式使用）
如果驅動程式提供的标準配置項，不足以配置驅動，則可以自行定制驅動配置頁，自行生成配置資料，驅動自行解析。
DriverInfo資訊類中的最後一項ConfigSize，就是定義該配置資訊的大小。驅動的執行個體類中會含有一個Config位元組數組，存放上位機管理程式配置的資訊。
（【接口說明】選項就是選擇該驅動後，自動出現的頁面，不過該頁面并沒有配置任何資料，僅僅起到提示說明的作用）
public interface IConfig
//建議面闆大小319*203
Panel[]GetPanel(byte[] InitConfig,ConfigParameter parameter);
byte[]GetConfig();
public class ConfigParameter
public string[] IODataNames;
public string[] DeviceNames;
public string[] StrategyNames;
public object Sender;
上位機管理程式會向驅動配置面闆提供目前所有IO記憶體變量名稱，驅動名稱和政策名稱等等資訊。
驅動程式除了按設定的掃描時間周期執行外，還可以把掃描時間設定為0，表示不會自動運作。設定為該模式的驅動，一般被政策程式直接調用而得以執行。
另外驅動還可以設定為Disabled，這樣該驅動任何方式的調用将被禁止，如該驅動不存在一樣。
可以把YFIOs運作時想象成一個支援多任務的作業系統，這樣每個政策的OnRun接口，都可以當成一個程序的Main函數，唯一不同的是，這個Main函數被調用的機制多種多樣（參見政策執行模式）。
政策就是一段代碼，一段标準的.NETMicro Framework程式，可以根據項目的需求充分通路.NET Micro Framework已有的開發資源(如各類庫函數)，編寫任意功能的代碼子產品。
public interface IStrategy
StrategyInfoGetStrategyInfo();
intOnLoad(IOperate op, objectarg);
intOnRun(IOperate op, StrategyModemode, object arg);
intOnUnload(IOperate op, object arg);
政策程式必須要實作這四個函數接口，其中GetStrategyInfo僅供上位機配置程式調用。
（1）、GetDriverInfo – 傳回政策相關資訊（請參見2.5.3）。
（2）、OnLoad – 政策被加載時，将自動調用OnLoad方法。使用者可以在該函數内，完成一些初始化操作。
（3）、OnRun – 根據配置不同，該函數以事件、循環等等方式被系統自動調用。
（4）、OnUnload – 政策被解除安裝時，系統将調用OnUnload。（目前YFIOs系統不支援政策解除安裝）。
public enum StrategyRunMode
None = 0, //無動作
Loop, //循環執行
System_Loop, //系統循環執行
//事件驅動
Event_System_Launch_After,
Event_System_Error_Process,
Event_Driver_Run_Before,
Event_Driver_Run_After,
和最初的定義的執行模式不同，新版政策執行子產品簡化了許多。
（1） None – 政策定義為該模式，意味着需要其它政策來調用才能被執行。系統本身隻負責加載政策和調用政策的初始化接口，
（2） Loop – 系統自動為政策建立一個線程，然後按指定的間隔，連續調用政策的OnRun的接口。
（3） System_Loop – 系統不會另外為政策建立線程，而是在主線程裡（也就是Main函數中的while循環裡）不斷調用政策的OnRun接口，如果多個政策配置了該模式，則這些政策的OnRun接口将依次執行。建議包含界面的政策配置成這種執行模式，并且僅且隻有一個這樣的政策配置成這種模式。
（5） Event_System_Launch_After – 政策将在YFIOs執行Launch函數之後執行。
（6） Event_System_Error_Process – 當系統出現異常和錯誤的時候，将會自動調用配置為該模式的政策。
（7） Event_Driver_Run_Before – 該政策執行模式需要指定關聯觸發的驅動，在系統調用驅動OnRun接口之前，會自動執行配置該模式的政策。注意，當政策調用DriverRun接口來執行驅動的OnRun函數時，該事件也會被觸發。
（8） Event_Driver_Run_After – 和Event_Driver_Run_Before執行模式類似，隻是在調用驅動的OnRun接口之後，觸發該事件。
注意：政策并不僅支援一種政策執行模式，同一個政策可以配置多個執行模式，隻要符合條件，該政策将會被調用。
政策除了按政策執行模式執行外，政策之間還可以互相調用，并且還可以直接調用指定名稱的驅動程式的接口函數。
政策在配置的時候，也可以設定為Disabled，這樣該政策的所有接口将無法通路，和該政策不存在一樣。
和驅動程式的擴充配置接口相同，請參見2.5.4項的介紹。
public class ApplicationHead
public string Flag = "YFIOs"; //标志 YFIOs 8 byte
public uint Ver; //版本
public uint ApplicationHeadSize; //ApplicationHead大小
public uint ChannelHeadSize; //ChannelHead大小
public uint DeviceHeadSize; //DeviceHead大小
public uint StrategyHeadSize; //StrategyHeadSize大小
public uint StrategyModeSize; //StrategyModeSize大小
public uint IOItemSize; //IOItem大小
public uint IODataSize; //IOData大小
public string Name=""; //應用名稱 32 byte
//伺服器URL，128byte 既可以是IP+端口模式 192.168.0.1:80 ,也可以是标準url格式
public string Server = "http://192.168.1.100";
public int MaxDBCount = 256; //IO資料最大條目數
public int MaxBCCount = 8; //IO資料塊最大個數
public uint IODataCount; //IO資料個數
public uint ChannelCount; //信道個數
public uint StrategyCount; //政策個數
//總調試模式開關，驅動中的debugmode為單個控制
public uint DebugMode = 0xEC;
public uint ConfigSize; //擴充配置資訊
public class ChannelHead
{
//禁止執行 0 - 允許執行 1 - 禁止執行
public int Disabled;
//通道模式 0 - 分别打開端口 1 - 統一打開端口
public int ChannelMode = 0;
//通信方式
public DeviceConnMode ConnMode;
//端口位址 序列槽：1.序列槽：1...n 網絡：端口号 ...
public int PortAddr;
//32byte,端口參數 如序列槽：波特率,資料位,校驗方式,停止位如9600,N,8,1
public string PortConfig;
//裝置個數
public uint DeviceCount;
}
public class DeviceHead
{
public int Disabled; //0- 執行 1 - 禁止執行不調用相關函數
public string Name; //32byte,裝置名稱
public int AutoFlag; //自動化标志
public DeviceConnMode ConnMode; //通信方式
public int PortAddr; //端口位址 1.序列槽：1...n 網絡：端口号 ...
public string PortConfig; //32byte,端口參數
public int DeviceAddr; //裝置位址
public string DeviceConfig; //32byte,裝置參數
public int Scantime; //掃描周期(ms) 如果為0，則禁止掃描
public int Overtime; //逾時時間(ms)
public int ErrorScantime; //故障掃描周期(s
public int ErrorMaxScantime; //最長故障掃描周期(s)
public int AcceptBufferLength; //接收緩沖區大小
public int SendBufferLength; //發送緩沖區大小
public int ReadDataBufferLength; //一次從端口讀取的字元數
public int DebugMode; //debug模式，控制驅動是否顯示一些調試資訊
public uint IOItemCount; //裝置連接配接項個數
public uint PeSize; //pe檔案的大小
public uint PeAddr; //pe檔案存放的位址（相對位址）
public class StrategyHead
public int Disabled; //禁止執行，不調用相關函數
public string Name; //32byte,政策名稱
public uintModeCount; //政策運作模式個數
public uint ConfigSize; //擴充配置資訊
public uint PeSize; //pe檔案的大小
public uint PeAddr; //pe檔案存放的位址（相對位址）
public class IOItem
{
public string Name; //32byte,記憶體變量名稱（對數組，僅指數組名）
public int[] Param = new int[8]; //中間傳遞變量，由驅動程式自己設定，自己解釋
}
public class IOData
public string Name = ""; //32 資料名稱
public string Type = ""; //2 資料類型 B布爾型 I整型 F浮點型 S 字元串
public string Value = ""; //32 變量的值
public string Comment = ""; //26 注釋
//2 讀寫模式 0 隻讀 1 隻寫 2 讀寫(自動讀) 3 讀
public string RWMode = ""; 寫(手動讀) 4-隻讀(手動)
//2 R自動讀 W 自動寫 r 手動讀 n讀不操作 N 寫不操作
public string RWFlag = "";
public string LO = ""; //16 下限
public string HO = ""; //16 上限
public string DateTime = ""; //8 資料更新時間
<a href="http://v.youku.com/v_show/id_XNDg2MjMxODI4.html"></a>
<a href="http://v.youku.com/v_show/id_XNDg2MjM4MTQw.html"></a>
1、.NET Micro Framework官方網址
<a href="http://www.microsoft.com/netmf/default.mspx">http://www.microsoft.com/netmf/default.mspx</a>
2、.NET Micro Framework官方部落格
<a href="http://blogs.msdn.com/netmfteam/">http://blogs.msdn.com/netmfteam/</a>
3、中文部落格
<a href="http://blog.csdn.net/yefanqiu">http://blog.csdn.net/yefanqiu</a>
<a href="http://www.cnblogs.com/yefanqiu">http://www.cnblogs.com/yefanqiu</a>
4、葉帆科技
<a href="http://www.sky-walker.com.cn/">http://www.sky-walker.com.cn/</a>
5、物聯網中間件技術開發論壇
<a href="http://weibo.com/1804832611?s=6uyXnP"></a>
從2012-12-21起YFIOs和YFHMI将開展為期半年的免費試用活動，符合申請條件的使用者，将依次擷取YFIOs和YFHMI的試用機會。
![2021年危險化學品經營機關安全管理人員考試題庫及危險化學品經營機關安全管理人員考試技巧[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)