[发明专利]一种基于DPDK的Modbus协议实现方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于DPDK的Modbus协议实现方法和装置，该Modbus协议实现方法包括：将Modbus协议模块导入DPDK框架下，将DPDK、通信端口、用户态协议栈和Modbus协议模块关联起来，构建一个完全用户态的程序工作流程；在该程序工作流程中，通过DPDK接收物理通信端口数据，并在用户态直接将数据传递给用户态协议栈，符合要求的数据通过预设通信接口交付给Modbus协议模块，以对接收到的数据进行预设处理。本发明基于DPDK的框架实现，继承了DPDK的高效性以及实时性，可以处理海量的连接关系管理，同时由于减少了数据内核态和用户态的多次交互过程，能够显著的提高整个系统性能。

技术领域

本发明涉及通信数据传输技术领域，特别涉及一种基于DPDK的Modbus协议实现方法和装置。

背景技术

Modbus协议主要用做消息通信，应用场景大多为自动控制场景。自从1979年出现工业串行链路的事实标准以来，Modbus使成千上万的自动化设备能够通信，可以实现不同类型总线或自动化设备之间的连接，提供客户机/服务器通信。

随着互联网络的发展和普及，大多数处理器都集成了TCP/IP协议栈的功能，并且能够使用TCP/IP栈上的保留系统端口502支持Modbus协议自动化设备的接入和控制，如图1所示。而随着通讯网络和处理器的不断发展，海量的数据处理已成为趋势。5G时代的到来，为现有自动化设备实现万物互联提供了可能，同时也对基于Modbus协议的各种应用提出了更高的处理性能要求。

但目前现有的Modbus协议实现方法存在以下缺点：1)基于单片机或其他控制器实现，编码维护人员通过标准接口进行开发，处理能力不足。2)基于系统内核TCP/IP协议栈实现，连接管理受系统影响，操作不灵活。3)频繁的内核态和用户态的数据交互，导致处理性能较低。因此，需要对Modbus协议实现方法进行改进。

发明内容

本发明提供一种基于DPDK的Modbus协议实现方法和装置，以解决现有的Modbus协议实现方法所存在的上述技术问题。

DPDK是一个用户态下的程序框架，该框架中端口数据的收发不经过操作系统的内核，用户态程序直接对通信端口进行操作，并直接和通信设备进行数据交互，如何将Modbus协议模块无缝导入DPDK框架下进行数据收发，减少数据从内核态到用户态的操作，提高系统性能是在大数据场景下一个非常关键的问题。所以本发明的核心思想就是构建一个完全用户态的程序工作流程，将DPDK、网络端口设备、串型总线端口设备、用户态协议栈和Modbus协议模块关联起来，从而实现一个大容量、高性能的MODBUS协议处理设备。

具体地，为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于DPDK的Modbus协议实现方法，其包括：

将Modbus协议模块导入DPDK框架下，以将DPDK、通信设备、用户态协议栈和Modbus协议模块关联起来，构建一个完全用户态的程序工作流程；

通过所述DPDK接收各种通信端口的数据，并在用户态，直接将接收到的数据传递给所述用户态协议栈；其中，符合预设要求的数据通过预设的通信接口，交付给所述Modbus协议模块，以对符合预设要求的数据进行预设处理。

进一步地，所述Modbus协议模块的数量可以为多个。

进一步地，所述通信设备包括网络设备和串型总线设备。

进一步地，将Modbus协议模块导入DPDK框架下，以将DPDK、通信设备、用户态协议栈和Modbus协议模块关联起来，构建一个完全用户态的程序工作流程，包括：在所述DPDK框架里新增预设类型的串口设备的驱动。

进一步地，所述驱动针对232/485/HDLC设备实现。