CN109756503A - 一种消防机器人的通讯协议设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消防机器人的通讯协议设计方法，通过无线通讯与远程联网通讯协议统一，结构相对简单，并且易于扩展，维护与增改方便；采用解析与执行异步操作，解析与执行的效率都很高，而且由于缓冲区的存在，不存在延时与冲突。本发明使得消防机器人的通讯协议可根据不同通讯方式进行适配，具有良好的可扩展性，减少了处理器的负担，提高了响应速度；而且协议解析架构具有支持多种通讯协议解析的能力，在执行单元可避免多线访问造成的延时和冲突问题。
Description
技术领域
本发明涉及消防机器人的通讯技术领域，尤其涉及一种消防机器人的通讯协议设计方法。
背景技术
现在当前市面消防机器人基本采用近场无线通讯，此方式下通讯协议的解析和处理相对比较简单，并且实时性较好。但随着物联网技术的发展，消防机器人的联网需求日益迫切，并且联网硬件的成本也相对降低。于是支持近场无线通讯和远程联网通讯的消防机器人应运而生，但是在通讯协议和协议解析架构这一块还处于较基础的层级。大部分情况下，由于远程联网设备是后装的，所以导致与近场无线通讯的协议不匹配，不能同时使用，在同一时刻只能选择一种通讯方式进行控制。即便是采用同一种通讯协议，在协议解析架构方面，往往两种通讯协议采用单独的解析架构，两种协议的解析和执行相互独立，造成同时控制时存在延迟甚至冲突。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足，解决消防机器人的近场无线通讯与远程联网通讯协议不统一以及两种通讯方式下控制存在延时与冲突的问题，提供一种消防机器人的通讯协议设计方法。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种消防机器人的通讯协议设计方法，包括以下步骤：
步骤1，列举出消防机器人对控制信息的需求，根据控制信息的需求进行分类，在分类内的控制信息的协议均采用“功能码+控制信息”的结构进行设计；所述的分类包括获取设备状态类、设置设备状态类、设备配置类；所述的获取设备状态类的控制信息包括电池电量、速度、设备状态、传感器数据；所述的设置设备状态类的控制信息包括速度、运行方向、设备开关；所述的设备配置类的控制信息包括设备复位、网络配置；
步骤2，根据不同的通讯方式和应用需求进行补充添加，作为不同通讯方式的通讯协议，解析时两种不同通讯方式解析出的基协议是一致的；如果通讯协议采用的是Lora协议，是点对点传输，则无需做额外的补充，仅需添加通讯头即可，其协议为：通讯头/控制类别/功能码/控制信息；其中通讯头为“T:”，控制类别以数字“1”，“2”，“3”进行区别；如果通讯协议采用的是MQTT协议，存在1对多的情况，而且是订阅和广播的方式，则控制类别分别对应不同的Topic，且Topic里面包含了设备编码，获取设备状态类对应的Topic为：“GetInfo+设备编码”；部分控制类别远程控制后台需要各个指令中添加随机序列，用以做指令区分，其Topic对应的数据内容的协议为：功能码/控制信息/随机序列；
步骤3，如果需要增加新的功能需求，则根据其类别在各个控制类别中增加功能码和控制信息；
步骤4，对协议的解析架构进行设计，采用异步解析，同步执行的方案，具体分为以下过程：
通过近场和远程通讯接收到的数据分别通过各自的解析单元进行解析；
解析的结果由一个执行单元处理；
执行单元分为不同执行器，每个执行器具有一个指令缓冲区；
解析的结果根据指令放到不同执行器的指令缓冲区；
执行器根据先入先出的规则依次处理其缓冲区的指令；
解析单元将指令放到缓冲区以后即开始解析下一包数据。
可选的，所述的消防机器人的近场无线通讯采用Lora协议，远程联网通讯采用基于4G联网的MQTT协议；所述的Lora协议无特定协议规则，可采用透明传输的方式进行双向传输；所述的Mqtt协议采取订阅和广播的方式，节点首先需要订阅相关的Topic，这样当此Topic有新数据出现时，节点就会收到此Topic对应的数据。
本发明具有如下有益效果：本发明的方法使得消防机器人的通讯协议可根据不同通讯方式进行适配，不会存在延时与冲突，并且具有良好的可扩展性，减少了处理器的负担，提高了响应速度；而且协议解析架构具有支持多种通讯协议解析的能力，在执行单元可避免多线访问造成的延时和冲突问题；无线通讯与远程联网通讯协议统一，结构相对简单，并且易于扩展，维护与增改方便；解析与执行异步操作，解析与执行的效率都很高，而且由于缓冲区的存在，两种通讯的方式解析单元不需要等待执行器完成就可以继续解析下一条数据。执行器则只根据缓冲区内的指令执行动作，不会存在冲突。
附图说明
图1为本发明控制信息的分类协议结构示例；
图2为本发明的协议解析架构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例
本实施例提供了一种消防机器人的通讯协议设计方法，包括以下步骤：
步骤1，列举出消防机器人对控制信息的需求，根据控制信息的需求进行分类，在分类内的控制信息的协议均采用“功能码+控制信息”的结构进行设计；所述的分类包括获取设备状态类、设置设备状态类、设备配置类；所述的获取设备状态类的控制信息包括电池电量、速度、设备状态、传感器数据；所述的设置设备状态类的控制信息包括速度、运行方向、设备开关；所述的设备配置类的控制信息包括设备复位、网络配置；图1所示的控制信息为速度、方向的协议结构；
步骤2，根据不同的通讯方式和应用需求进行补充添加，作为不同通讯方式的通讯协议，解析时两种不同通讯方式解析出的基协议是一致的；本实施例中的消防机器人的近场无线通讯采用Lora协议，远程联网通讯采用基于4G联网的MQTT协议；所述的Lora协议无特定协议规则，可采用透明传输的方式进行双向传输；所述的Mqtt协议采取订阅和广播的方式，节点首先需要订阅相关的Topic，这样当此Topic有新数据出现时，节点就会收到此Topic对应的数据；
对于通讯协议采用的是Lora协议，是点对点传输，则无需做额外的补充，仅需添加通讯头即可，其协议为：通讯头/控制类别/功能码/控制信息；其中通讯头为“T:”，控制类别以数字“1”，“2”，“3”进行区别；对于通讯协议采用的是MQTT协议，存在1对多的情况，而且是订阅和广播的方式，则控制类别分别对应不同的Topic，且Topic里面包含了设备编码，获取设备状态类对应的Topic为：“GetInfo+设备编码”；部分控制类别远程控制后台需要各个指令中添加随机序列，用以做指令区分，其Topic对应的数据内容的协议为：功能码/控制信息/随机序列；
步骤3，如果需要增加新的功能需求，则根据其类别在各个控制类别中增加功能码和控制信息；
步骤4，对协议的解析架构进行设计，采用异步解析，同步执行的方案，具体分为以下过程，如图2所示：
通过近场和远程通讯接收到的数据分别通过各自的解析单元进行解析；
解析的结果由一个执行单元处理；
执行单元分为不同执行器，每个执行器具有一个指令缓冲区；
解析的结果根据指令放到不同执行器的指令缓冲区；
执行器根据先入先出的规则依次处理其缓冲区的指令；
解析单元将指令放到缓冲区以后即开始解析下一包数据。
本实施例采用无线通讯与远程联网通讯协议统一，结构相对简单，并且易于扩展，维护与增改方便；解析与执行异步操作，解析与执行的效率都很高，而且由于缓冲区的存在，两种通讯的方式解析单元不需要等待执行器完成就可以继续解析下一条数据。执行器则只根据缓冲区内的指令执行动作，不会存在冲突；本发明的方法使得消防机器人的通讯协议可根据不同通讯方式进行适配，不会存在延时与冲突，并且具有良好的可扩展性，减少了处理器的负担，提高了响应速度；而且协议解析架构具有支持多种通讯协议解析的能力，在执行单元可避免多线访问造成的延时和冲突问题。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种消防机器人的通讯协议设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，列举出消防机器人对控制信息的需求，根据控制信息的需求进行分类，在分类内的控制信息的协议均采用“功能码+控制信息”的结构进行设计；
步骤2，根据不同的通讯方式和应用需求进行补充添加，作为不同通讯方式的通讯协议，解析时两种不同通讯方式解析出的基协议是一致的；
步骤3，如果需要增加新的功能需求，则根据其类别在各个控制类别中增加功能码和控制信息。
2.根据权利要求1所述的一种消防机器人的通讯协议设计方法，其特征在于，步骤1中所述的分类包括获取设备状态类、设置设备状态类、设备配置类；所述的获取设备状态类的控制信息包括电池电量、速度、设备状态、传感器数据；所述的设置设备状态类的控制信息包括速度、运行方向、设备开关；所述的设备配置类的控制信息包括设备复位、网络配置。
3.根据权利要求2所述的一种消防机器人的通讯协议设计方法，其特征在于，在步骤2中，如果通讯协议采用的是Lora协议，是点对点传输，则无需做额外的补充，仅需添加通讯头即可，其协议为：通讯头/控制类别/功能码/控制信息；其中通讯头为“T:”，控制类别以数字“1”，“2”，“3”进行区别。
4.根据权利要求3所述的一种消防机器人的通讯协议设计方法，其特征在于，在步骤2中，如果通讯协议采用的是MQTT协议，存在1对多的情况，而且是订阅和广播的方式，则控制类别分别对应不同的Topic，且Topic里面包含了设备编码，获取设备状态类对应的Topic为：“GetInfo+设备编码”；部分控制类别远程控制后台需要各个指令中添加随机序列，用以做指令区分，其Topic对应的数据内容的协议为：功能码/控制信息/随机序列。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的一种消防机器人的通讯协议设计方法，其特征在于，所述方法还包括步骤4，对协议的解析架构进行设计，采用异步解析，同步执行的方案。
6.根据权利要求5所述的一种消防机器人的通讯协议设计方法，其特征在于，所述的步骤4分为以下过程：
通过近场和远程通讯接收到的数据分别通过各自的解析单元进行解析；
解析的结果由一个执行单元处理；
执行单元分为不同执行器，每个执行器具有一个指令缓冲区；
解析的结果根据指令放到不同执行器的指令缓冲区；
执行器根据先入先出的规则依次处理其缓冲区的指令；
解析单元将指令放到缓冲区以后即开始解析下一包数据。
7.根据权利要求6所述的一种消防机器人的通讯协议设计方法，其特征在于，所述的消防机器人的近场无线通讯采用Lora协议，远程联网通讯采用基于4G联网的MQTT协议；所述的Lora协议无特定协议规则，可采用透明传输的方式进行双向传输；所述的Mqtt协议采取订阅和广播的方式，节点首先需要订阅相关的Topic，这样当此Topic有新数据出现时，节点就会收到此Topic对应的数据。
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