[发明专利]一种基于机床物联网的邮箱调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及物联网领域中任务间的通信方法，具体地说是一种基于机床物联网的邮箱调度方法。

背景技术

传统机床传感器网络由于使用线缆连接传感器与控制器，常常会带来线缆折断，传感器布置困难等问题。通过使用基于无线传感器网络的机床物联网系统可以解决上述问题(如图1所示)：机床物联网中的传感器节点可以通过无线的方式将采集到的传感信息发送给汇聚节点；汇聚节点将原始数据经过处理之后发送到本地局域网或GPRS网络上。在这一过程中，汇聚节点主要通过邮箱完成任务之间的通信和同步：射频中断处理程序通过邮箱将数据包的地址发送给数据处理任务；数据处理任务处理完原始数据之后，将新数据包的地址通过两个不同的邮箱分别发给网口发送任务以及GPRS发送任务。邮箱通过循环队列存储4字节邮件，具有开销低、效率高等优点。

但是传统的邮箱机制也存在某些缺点：当邮箱里存满邮件时，无法将新数据覆盖到旧数据上；邮件在优先级上没有差异，邮箱只能通过先入先出方式处理邮件。先入先出方式根据邮件到达邮箱的时间顺序发送邮件，实现起来比较简单：邮箱从队列首部的邮件开始发送邮件，同时将后接收的邮件依次放在循环队列的尾部。虽然先入先出方式在时序上保证了普通邮件的公平性，但无法兼顾带有突发故障信息的紧急邮件。如果按照先入先出的方式处理这些紧急邮件，可能由于它们正处于队列的尾部而使状态监测系统不能实时响应突发故障。所以，需要改进传统的邮箱机制使得这些需要优先处理的邮件能够“插队”到邮箱队列的队首。当负责邮件接收的任务由于某种原因阻塞时，邮箱会被邮件填满而不能继续接收新消息，这时，传统的邮箱机制会丢弃这些新消息，但是对于状态监测系统来说，新数据要比老数据实时性更强，更有价值。以机床物联网中的GPRS网络为例，由于GPRS传输的不稳定性，负责同步数据的邮箱可能由于邮件已满而无法继续接收射频中断服务程序发送的新数据。这时如果不能及时将汇聚节点接收到的新数据覆盖到邮箱中的旧数据上，那么当GPRS网络恢复时，网络另一端的上位机收到的监测数据将会是时效性较低的旧数据。为了解决上述两类问题，发明一种基于机床物联网的邮箱调度方法变得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种基于机床物联网的邮箱调度方法，实现邮箱已满时新数据对旧数据的覆盖更新，同时能够优先处理采集到的紧急故障信息。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于机床物联网的邮箱调度方法，包括以下步骤：

当普通邮件到来时，判断邮箱数组是否填满；如果邮箱数组未填满，则以先进先出的方式处理新邮件；如果邮箱数组已填满，则更新邮箱中到达时间最早的普通邮件为新邮件，在邮箱中没有紧急邮件的情况下入队指针和出队指针指向新邮件的后一个位置，在邮箱中有紧急邮件的情况下入队指针和出队指针指向需要优先处理的紧急邮件；

当紧急邮件到来时，出队指针先向前移动一个位置，随后紧急邮件被放入出队指针对应的邮箱数组元素中，出队指针的紧急邮件标志位置建立紧急标志，判断邮箱数组是否填满；如果邮箱数组未填满，则邮件总数自加一次；如果邮箱数组已填满，则入队指针指向出队指针所在的位置，以使入队指针指向紧急邮件出队之后邮箱留出的空位；

数据包处理任务读取邮箱中的邮件。

所述以先进先出的方式接收新邮件，包括以下步骤：

把新邮件放入入队指针对应的数组元素中，相应位置的邮件到达时间被更新为系统的当前时间，入队指针对应的紧急邮件标志位消除紧急标志，同时将入队指针向后移动一位，邮件总数自加一次。

所述数据包处理任务读取邮箱中的邮件，包括以下步骤：

当数据包处理任务从邮箱中读取邮件时出队指针指向即将出队的邮件，处理任务直接读取出队指针对应的数组元素的邮件，同时出队指针指向的紧急邮件标志位置清除，邮件总数自减一次。出队指针向前移动一个位置以指向下一个需要出栈的邮件。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.实现了机床物联网对于突发性故障的优先响应。当机床出现某种突发性故障时，包含突发性故障信息的紧急邮件将会被插入到当前邮件队列队首之前。如果此时邮箱已满，紧急邮件仍将替换位于邮箱队首前一个位置的邮件。

2.实现了机床物联网中普通邮件在阻塞状况下的LRU邮箱调度算法，使邮箱满时新到来的普通邮件可以替换到达时间最早的普通邮件，保证了邮箱中传感数据的时效性，从而使系统能够实时监测机床的运行状态。