基于Python實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制臺(tái)的集中控制和管理

摘 要：利用Nport6650串口服務(wù)器連接不同通信設(shè)備的控制臺(tái)，把控制臺(tái)的串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為IP信號(hào)送到電腦上，在電腦上安裝Nport 6650 的驅(qū)動(dòng)程序，映射通信設(shè)備的控制臺(tái)為電腦上的虛擬串口。使用Python編寫腳本程序，通過程序打開不同的虛擬串口連到不同設(shè)備的控制臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的集中控制和管理。

關(guān)鍵詞：控制臺(tái)；Python；面向?qū)ο?；線程 ；串口服務(wù)器；串口通信

中圖分類號(hào)：TP393.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引 言

隨著民航的發(fā)展，航班量的迅速增加，對(duì)通信設(shè)備正常率要求的提高，如何快速判斷出運(yùn)行設(shè)備的故障點(diǎn)成為解決故障的關(guān)鍵點(diǎn)。判斷故障的常用方式是通過登錄設(shè)備的控制端，通過對(duì)設(shè)備命令行的操作來(lái)發(fā)現(xiàn)故障。控制臺(tái)方式是最基本、最簡(jiǎn)單的方式，基本智能化的設(shè)備自身都帶有一個(gè)控制臺(tái)。控制臺(tái)物理接口實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)RJ45接口形式的串口，通過console線連接到電腦，使用超級(jí)終端軟件來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置和管理。本文實(shí)現(xiàn)一種通過串口服務(wù)器把通信設(shè)備的控制臺(tái)都集中連接，然后通過串口服務(wù)器把RS232信號(hào)轉(zhuǎn)變成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，通過網(wǎng)線傳到遠(yuǎn)端的電腦，在遠(yuǎn)端的電腦上，通過選擇python編制圖形化程序的菜單，選擇不同菜單切換到不同設(shè)備的控制臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備的集中配置、管理和排故操作。

2 控制系統(tǒng)的架構(gòu)

利用串口服務(wù)器提供的串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)功能，將RS232串口信號(hào)轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)RS232串口與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸，使得串口設(shè)備能夠立即具備TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口功能，連接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，極大的擴(kuò)展串口設(shè)備的通信距離。由于串口服務(wù)器上有32個(gè)串口，很容易增加設(shè)備到系統(tǒng)中，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 硬件組成

系統(tǒng)硬件由一臺(tái)串口服務(wù)器和一臺(tái)電腦組成，使用時(shí)，先要在電腦上安裝串口服務(wù)器的驅(qū)動(dòng)程序、配置電腦和串口服務(wù)器的ip地址，以及配置串口通信參數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)配置：我們使用的串口服務(wù)器是moxa Nport6650，首先配置串口服務(wù)器網(wǎng)口的ip地址和電腦網(wǎng)口的ip地址。配置完后，在電腦上安裝串口服務(wù)器的驅(qū)動(dòng)程序，安裝過程中根據(jù)提示，輸入串口服務(wù)器的ip地址，軟件自動(dòng)找到串口服務(wù)器上串口，正確安裝后，能在電腦的設(shè)備管理器中找到虛擬的串口。

計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化2016年6月

第35卷第2期張西波：基于Python實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制臺(tái)的集中控制和管理

串口服務(wù)器上串口通信參數(shù)的配置：網(wǎng)頁(yè)登錄到串口服務(wù)器，里面可以配置的參數(shù)有很多，主要配置串口的操作模式和通信參數(shù)，其它的參數(shù)可以使用缺省參數(shù)。在serial port setting下選擇操作模式設(shè)置application為device control，設(shè)置mode：RealCOM其余的選擇缺省。串口服務(wù)器上串口的通信參數(shù)設(shè)為9600、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位無(wú)奇偶校驗(yàn)（設(shè)備控制臺(tái)的通信參數(shù)一般是9600bps，具體速率根據(jù)實(shí)際工作情況設(shè)定）。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 界面部分的設(shè)計(jì)

集中控制臺(tái)軟件使用Python開發(fā)，使用圖形界面，方便操作，采用面向?qū)ο蟮姆椒▉?lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，軟件由ConsoleForm.py和monitor_main.py兩個(gè)文件組成。界面的處理部分在ConsoleForm.py中實(shí)現(xiàn)，通信處理和菜單響應(yīng)的實(shí)際處理部分在monitor_main.py中實(shí)現(xiàn)。Python作為一種“膠水性”的語(yǔ)言，提供了眾多圖形界面開發(fā)庫(kù)，非常適合GUI的快速開發(fā)，界面部分我選擇wxPython。wxPython是Python語(yǔ)言下的一套優(yōu)秀GUI圖形庫(kù)，允許程序員很方便的創(chuàng)建完整的、功能健全的GUI用戶界面，它具有非常優(yōu)秀的跨平臺(tái)能力。wxPython應(yīng)用采用事件驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶界面和wxPython系統(tǒng)的交互，通過使用wx.EvtHandler類中的Bind方法可以將綁定事件的類型、事件對(duì)象和事件處理函數(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。事件驅(qū)動(dòng)的流程大致是開始初始化等待，大部分時(shí)間花在等待和響應(yīng)。事件驅(qū)動(dòng)就是不斷的循環(huán)，從隊(duì)列中抓取消息，然后再進(jìn)行處理。

4.2 與設(shè)備console口交互部分的設(shè)計(jì)

控制臺(tái)工作的模式基本都是采用命令和響應(yīng)模式，用戶輸入一行命令然后回車，設(shè)備就根據(jù)你的輸入來(lái)響應(yīng)你，執(zhí)行成功或者失敗都有信息發(fā)給你，在程序的實(shí)現(xiàn)上就是一個(gè)串口接收和處理程序，為了提高程序的響應(yīng)速度，對(duì)接收的處理使用線程方式，只要接收到數(shù)據(jù)就產(chǎn)生一個(gè)接收事件，程序就馬上把接收到的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。對(duì)不同設(shè)備控制臺(tái)的切換實(shí)際就是打開串口服務(wù)器映射到電腦上的不同虛擬串口。異步串口通信使用pySerial模塊，pySerial封裝了對(duì)串口的訪問。在windows和linux操作系統(tǒng)平臺(tái)上都有統(tǒng)一的調(diào)用接口。通過python屬性訪問串口設(shè)置，通信支持不同的字節(jié)大小、停止位、校驗(yàn)位和流控設(shè)置，可以有或者沒有接收超時(shí)，有類似文件操作的API：read和write。支持二進(jìn)制傳輸，沒有null消除，沒有cr-lf轉(zhuǎn)換。線程使用threading模塊，ComPortThread工作線程不停查詢被監(jiān)視串口，如果接收到數(shù)據(jù)，就產(chǎn)生串口接收事件，接收事件處理程序?qū)?shù)據(jù)在文本控件窗口顯示。同線程的協(xié)調(diào)使用threading.Event， threading.Event可以使一個(gè)線程等待其它線程的通知機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)工作線程的操作，一旦一個(gè)線程開始執(zhí)行，它就處于"alive"狀態(tài)，除非線程執(zhí)行完畢，或者引發(fā)了一個(gè)未處理的異常。

4.3 程序關(guān)鍵處理部分

class TerminalFrame（consoleForm.MyFrame1）：

def OnNorth（self，event）： #切換到華北語(yǔ)音數(shù)據(jù)網(wǎng)

self.__changeConsole（'com5'）

def OnOa（self，event）： #切換到OA路由器

self.__changeConsole（'com2'）

def OnKey（self，event）：

if self.serial.isOpen（）：#judge port is open？

code=event.GetKeyCode（）

if code<256：

if code==13：

self.serial.write（'＼＼r'）

else：

char=chr（code）

self.serial.write（char）

def OnSerialRead（self，event）：

text=event.data

self.text_ctrl_output.AppendText（text）

def ComPortThread（self）：

while self.alive.isSet（）： #loop while alive event is true

text=self.serial.read（1） #read one，with timeout

if text：

n=self.serial.inWaiting（）

if n：

text=text+self.serial.read（n）

event=SerialRxEvent（self.GetId（），text）

self.GetEventHandler（）.AddPendingEvent（event）

#～self.OnSerialRead（text）

5 結(jié)束語(yǔ)

使用該設(shè)計(jì)方案完成OA路由器、華北語(yǔ)音數(shù)據(jù)網(wǎng)和ATM交換機(jī)控制臺(tái)的集中連接，在實(shí)際的應(yīng)用中運(yùn)行良好，使用方便。由于串口服務(wù)器有很多的串口，可以很容易接入更多基于串口通信設(shè)備的控制臺(tái)，實(shí)現(xiàn)更多設(shè)備的集中配置和管理。方案中使用ip技術(shù)，有效解決機(jī)房和機(jī)務(wù)值班室距離遠(yuǎn)，在故障時(shí)，機(jī)務(wù)員不能及時(shí)分析、查找和處理故障的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬宏杰.附錄一.ASCII字符碼/十六進(jìn)/十進(jìn)制對(duì)照表[J].微機(jī)通信原理與實(shí)用技術(shù)，1994，10：313.

[2] 周偉.Python的GUI程序設(shè)計(jì)[J].python開發(fā)技術(shù)詳解，2009，8：192-217.

[3] pyserial在線文檔[DB/OL].http：//pythonhosted.org/pyserial/