C#框架的總體設計知識點有哪些

本篇內容介紹了“C#框架的總體設計知識點有哪些”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

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2.1    宿主程序設計

    作為插件式應用框架，要有一個宿主程序來承載、加載插件，為插件、驅動提供可運行的環(huán)境，使宿主程序與插件無縫對接。宿主程序與插件的關系是水和魚的關系，有水沒魚，水就失去了價值；有魚沒水，魚就會死去。從關系的角度來分析，開發(fā)框架的目的是什么？是與其他事物發(fā)生關系，包括：開發(fā)者、二次開發(fā)者、應用者、插件、甚至其他軟件或組件等。發(fā)生的關系越多、相處越融洽，證明這個框架的價值越高。所以說，一個好的框架平臺，不僅體現(xiàn)了開發(fā)者的技術，同時反應了開發(fā)者的情商。

    SuperIO框架使用NET反射技術開發(fā)插件管理機制，在本章中不詳細介紹具體的技術細節(jié)，在《第8章 插件引擎設計》中再進行詳細的介紹技術應用。

    那么一個框架的宿主程序應該怎么樣去設計呢？或是說從哪些方面去考慮設計問題？在開發(fā)SuperIO框架的時候，一直在思考這個問題。首先，這個問題不應該從技術角度去考慮，而應該從人的角度去考慮如何做，應用者的角度、二次開發(fā)者的角度來規(guī)劃宿主程序。

    從應用角度來分析，宿主程序應該包括：用戶管理、設備驅動管理、設備狀態(tài)監(jiān)視方式、自定義UI插件顯示方式、自定義輸出數(shù)據插件操作方式、服務插件的服務方式、軟件運行的監(jiān)視方式、串口IO通道監(jiān)視方式、網絡IO通道監(jiān)視方式等等。這些是我們從大的方向規(guī)劃的，還需要再進一步細化，指引我們的開發(fā)工作。

    用戶管理，要支持多用戶以及用戶權限分配。針對實時數(shù)據采集框架，面對現(xiàn)場應用的時候，肯定會涉及到兩個角色：使用人員、工程師人員。針對使用人員的權限定位：可以查看參數(shù)和數(shù)據信息。針對工程師人員的權限定位：不僅擁有使用人員的權限，還可以修改參數(shù)。用戶管理的菜單，如下圖：

     設備驅動管理，設備驅動（插件）是通過接口、抽象類設計的框架核心部分之一，可以把二次開發(fā)好的設備插件加載到框架中運行，完成數(shù)據采集、校驗、解析、處理等相關操作，以及進行命令、數(shù)據的交互。同時，設備驅動管理還應該具體刪除相關的設備插件的功能。增加設備插件，如下圖：

     設備狀態(tài)監(jiān)視方式，我們可以把它稱為“設備運行器”，它并不是對不同類型設備驅動的所有參數(shù)、屬性等數(shù)據進行簡單顯示，而是對設備通用參數(shù)、屬性、實時狀態(tài)等數(shù)據進行顯示、監(jiān)視，例如：設備ID、設備名稱、地址、通訊類型、IO參數(shù)、IO狀態(tài)、通訊狀態(tài)、設備狀態(tài)、報警狀態(tài)、設備類型和編號等。如下圖：

     自定義UI插件顯示方式，二次開發(fā)者在規(guī)范的接口基礎上開發(fā)數(shù)據顯示方式，掛載到框架的配置文件中，當用戶單擊某一個顯示視圖的時候，以Tab Form的形式顯示，并且可以單擊按鈕進行關閉，如下圖：

     自定義輸出數(shù)據插件操作方式，這種輸出數(shù)據的是對實時數(shù)據的導出，更多的是以事務性的服務存在，可以把一類的設備數(shù)據輸出成多種數(shù)據格式。輸出數(shù)據插件可以通過配置文件進行加載，只要設備驅動有數(shù)據更新，就把數(shù)據通過接口傳遞給輸出數(shù)據插件，進行輸出操作。不在配置文件中配置插件信息，則程序不進行加載，不進行輸出操作。所以，這種事務性的服務不需要界面來完成，可以在宿主程序啟動時通過代碼來完成。

     服務插件的服務方式，這種服務是長期運行的事務性任務，所以更復雜一些。有些服務需要隨宿主程序啟動而自動運行，有些服務需要人工手動啟動才運行。在宿主程序啟動的時候要把服務的信息加載到菜單上，菜單里顯示的這些服務可能有些已經啟動了，有些需要通過單擊操作，顯示窗體并填寫必要的信息后才可能啟動。所以，宿主程序與服務插件不是單向交互，而是雙向數(shù)據、事件交互。例如：把設備的數(shù)據采集上來、處理之后，要把數(shù)據上傳到服務中心或其他區(qū)域，就可以開發(fā)一個插件來完成這項任務，如下圖：

     軟件運行的監(jiān)視方式，這是一種實時日志監(jiān)視器，可以監(jiān)視框架運行情況、以及設備的運行情況。把異常的信息可以友好的顯示出來，把異常的詳細信息保存到日志文件。我們可以把它稱為“運行監(jiān)測器”，對于實時數(shù)據采集框架的運行是很有幫助的。如下圖：

     串口IO通道監(jiān)視方式，當某一個設備驅動以串口方式通訊時，當串口參數(shù)動態(tài)發(fā)生改變時會在串口監(jiān)視器反映當前串口IO狀態(tài)，例如：增加串口、刪除串口、串口號和波特率的改變等。如下圖：

     網絡IO通道監(jiān)視方式，相對好設計一些，只需要對Socket實例的連接和斷開進行事件反映，Socket實例有效時把信息增加到網絡監(jiān)視器中，Socket實例無效時，并釋放了相關資源后，從網絡監(jiān)視器刪除相關信息。如下圖：

      基于以上的分析，我們需要構建一個完整的宿主程序，必要的功能要有，但是這個程序不一定很復雜，因為有些功能、響應、屬性、數(shù)據等可以放到設備插件中完成，在《第3章   設備驅動的設計》中詳細介紹設計情況。構建的宿主程序，如下圖：

     如果光有了宿主程序，那么還沒有分析全面。還需要以二次開發(fā)者的角度分析宿主程序是否能夠與二次開發(fā)者保持良好的關系。這里涉及到宿主程序存在的形式問題，宿主程序作為SuperIO框架的一部分，是一個整體的組件。希望二次開發(fā)者繼承宿主程序就可以快速構建一個自己的主程序，可以在此基礎上擴展功能，這樣的話，需要把宿主程序的關鍵控件的訪問權限設置成protected。另外，宿主程序還需要一個配置文件，把二次開發(fā)者關心的參數(shù)可設置，例如：標題、版本號、公司名稱等。

    經過上述的過程，我們就對宿主程序有一個清晰認識和規(guī)劃。界面的骨架已經搭建出來，在后期的開發(fā)過程序中從細節(jié)著手，逐步實現(xiàn)這些功能。但是，這樣一個簡單的界面需要很多類、模塊等支撐。以后章節(jié)會對每個模塊進行詳細設計說明。                                

2.2    通訊機制設計

    對于實時數(shù)據采集框架，通訊部分始終是軟件的核心，要求高實時性、高穩(wěn)定性。軟件框架決定了軟件運行的穩(wěn)定性，以及以后的擴展性，所以需要對通訊機制、控制方式進行良好的設計。

    在《1.通訊框架介紹》中的已經對應用場景進行了介紹，所以決定了軟件框架在通訊方面的應用有兩種方式：主動請求和被動接收。

    主動請求方式又可以稱之為呼叫應答方式或主從方式。也就是說，主動權在軟件框架端，只有軟件框架主動發(fā)送請求命令，從機（硬件設備、傳感器等）接收到命令后并且檢驗數(shù)據的完整性，以及確定是否發(fā)給自己的命令，校驗成功后，返回指定的數(shù)據信息，完成一次完整的鏈路通訊過程。呼叫應答通訊方式，如下圖：

   被動接收方式是軟件框架實時監(jiān)測IO通道，只要有數(shù)據信息就會提取出來，進行數(shù)據校驗，檢驗成功后，分析、處理、保存數(shù)據信息。例如設備、傳感器等定時發(fā)送狀態(tài)數(shù)據。這種通訊方式，如下圖：

    在復雜的應用場景中，這兩種通訊方式都有可能存在，此類情況一般是采用以太網鏈路進行通訊。針對只有外接串口的設備可以通過以太網轉換模塊來接入。

2.1.1    串口通訊機制

由于串口通訊的特性限制，避免多個硬件設備連接到串口總線出現(xiàn)數(shù)據混亂

現(xiàn)象，一般采用輪詢模式的呼叫應答通訊機制。

2.1.1.1     輪詢模式

當有多個設備連接到通訊平臺時，通訊平臺會輪詢調度設備進行通訊任務。某一時刻只能有一個設備發(fā)送請求命令、等待接收返回數(shù)據，這個設備完成發(fā)送、接收（如果遇到超時情況，則自動返回）后，下一個設備才進行通訊任務，依次輪詢設備。如下圖：

2.2.2    網絡通訊機制

   輪詢通訊機制是保證數(shù)據有序的發(fā)送、接收，避免并發(fā)數(shù)據在串口總線上出現(xiàn)混亂，但是這種通訊機制是以降低性能為代價的，適用于串口通訊，在以太網通訊中顯然無法充分利用網絡通訊的優(yōu)勢。以太網是獨立信道、可以全雙工通訊。為了充分發(fā)揮以太網的優(yōu)勢，在輪詢通訊機制的基礎上增加了并發(fā)通訊模式、自控通訊模式。一是為了提高通訊的性能，二是為了二次開發(fā)有更多自主控制權。

2.2.2.1     輪詢模式

   以太網輪詢通訊模式與串口通訊模式一致，如下圖：

2.2.2.2    并發(fā)模式

     并發(fā)通訊模式是集中發(fā)送所有設備的請求指令，現(xiàn)在SuperIO框架是采用循環(huán)同步方式發(fā)送請求命令。還有進一步提高的機會，采用并行異步方式集中發(fā)送請求命令。硬件設備接收到指令后進行校驗，校驗成功后返回對應指令的數(shù)據，通訊平臺異步監(jiān)聽到數(shù)據信息后，進行接收操作，然后再進行數(shù)據的分發(fā)、處理等。如下圖：

2.2.2.3    自控模式

     自控通訊模式與并發(fā)通訊模式類似，區(qū)別在于發(fā)送指令操作交給設備驅動本身進行控制，或者說交給二次開發(fā)者，二次開發(fā)者可以通過時鐘定時用事件驅動的方式發(fā)送指令數(shù)據。硬件設備接收到指令后進行校驗，校驗成功后返回對應指令的數(shù)據，通訊平臺異步監(jiān)聽到數(shù)據信息后，進行接收操作，然后再進行數(shù)據的分發(fā)、處理等。

      自控通訊模式可以為二次開發(fā)者提供精確的定時請求實時數(shù)據機制，使通訊機制更靈活、自主。如下圖：

      并發(fā)模式和自控模式都可被動接收數(shù)據，應用場景更加靈活，使軟件框架和硬件設備的開發(fā)過工作更自由。

2.3   層次示意圖

2.4    模型對象示意圖

“C#框架的總體設計知識點有哪些”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關的知識可以關注創(chuàng)新互聯(lián)網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！

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