YFIOs是什么？YFIOs的技术特色和优势有什么

　　1 前言
　　在工控领域，组态软件司空见惯，国外的iFix、InTouch、WinCC，国内的组态王、力控、MSCG等等。组态软件的出现彻底解决了软件重复开发的问题，实现模块级复用，好处不仅仅是提高了开发效率，降低了开发周期，更大的优势的是成熟模块的复用，大大提高了系统稳定性和可靠性。
　　所谓组态（Configuration），就是模块化任意组合（类似积木玩具）。组态软件的主要特点有：
　　（1）、延展性。所谓延展性，就是系统的延续和易于扩展性，用组态软件开发的系统，当现场或用户需求发生改变时（包括硬件设备或系统结构的改变），用户无需做很多修改，就可以很方便地完成系统的升级和改造；
　　（2）、易用性。组态软件对底层功能都进行了模块级封装，对于用户，只需掌握简单的编程语言（内嵌的脚本语言，类Basic或类C语言），甚至不需要编程技术，就能很好地，通过组态配置的方式完成一个复杂系统的开发和集成；
　　（3）、通用性。不同用户根据系统的不同，利用组态软件提供的I/O驱动（如PLC、仪表、板卡、智能模块、变频器等等驱动）、数据库和图元，就能完成一个具有动画、实时数据处理、历史数据和图表并存，且具有多媒体功能和网络功能的系统工程，不受领域或行业限制。
　　但是无论是基于PC平台的组态软件还是基于ARM系统的嵌入式组态软件，其组态粒度都显过大，大部分通过串口、网口、CAN等通道把个系统模块连接在一起，在一定程度上增加了系统构建的成本和代价。
　　而以.NET Micro Framework为依托构建的轻量级嵌入式组态软件（YFIOs）就很好的解决了上述问题，除支持常规的串口、网口、CAN外，还支持USB、Wifi、ZigBee、SPI、I2C等通道，SPI、I2C片级总线的支持加上强大的托管代码（C#，VB.net）开发能力，使嵌入式硬件系统真正的组态化、模块化成为可能，这项技术的推出，无疑为快速打造形态各异，功能不同的产品提供了最有力的支撑。
　　2 YFIOs简介
　　YFIOs就是YFSoft I/O Server的简称，在物联网、云计算时代，一切以数据为中心，不同的传感器通过不同的方式接入网络，通过云计算的方式为不同的终端用户提供服务。
　　为了适应这种新形势的发展，加速和降低各种传感器、智能模块的入网代价，以微软成熟的.NET Micro Framework系统为基础，打造出物联网时代的轻量级嵌入式组态系统 —— YFIOs。
　　2.1 技术特色和优势
　　和传统组态或其他物联网、嵌入式等方案相比，有如下优势：
　　（1）、组态式搭建系统，自动添加IO配置数据，驱动和策略开发接口对外开放；
　　（2）、支持远程升级，远程调试。
　　（3）、由于.NET Micro Framework的跨平台特性，所以基于该框架的YFIOs也可以跨平台应用。
　　（4）、采用Microsoft Visual Studio 2010模板进行驱动和策略进行C#开发，开发门槛较低，和windows平台的开发别无二致；
　　（5）、驱动和策略可以在Microsoft Visual Studio 2010开发环境中在线调试；
　　（6）、策略可以和驱动联动，不仅可以直接调用驱动，还可以和驱动进行关联，事件触发的方式执行策略；
　　（7）、策略不仅可以调用驱动，彼此之间还可以互相调用；
　　（8）、驱动和策略可以加密，也可以绑定指定硬件运行，不仅可以保护用户的知识产权，还可以在此基础上为第三方客户提供增值服务。
　　（9）、运行时小巧轻便，不含YFHMI库的运行时仅19.2K，含MiniGUI、中文字库、四套图元库的运行时，也仅355K。
　　2.2 .NET Micro Framework简介
　　Microsoft .NET Micro Framework 将 .NET 的可靠性和效率与 Visual Studio的高生产率结合起来，以针对价格较低、资源受限的小型设备开发应用程序，可帮助人们使用熟悉的 Visual Studio工具来构建托管的嵌入式应用程序。2009年5月，.NET Micro Framework采用Apache 2.0 license，比Linux等开源软件更为彻底的方式实现了源代码完全开放。
　　2.2.1 哪些领域可以采用.NET Micro Framework技术？
　　.NET Micro Framework技术可以应用到：Sideshow、远程控制、智能家电、教育类机器、医疗电子、零售终端以及汽车电子等行业应用场景；此外由于.NET Micro Framework集成了各种接口，如串口、网口、Wifi、Zigbee、I2C、SPI、SDIO、USB等通信接口，加上其应用开发简便，所以在物联网时代，将大有作为。
　　2.2.2 .NET Micro Framework与Window CE和Windows XP Embedded的区别？
　　.NET Micro Framework对存储器和处理器的要求更低。开发人员可以在低功耗、低成本的ARM7、ARM9、Blackfin和Cortex-M3处理器上使用该框架（不需要MMU支持），所开发出来的软件仅需要几百Kbytes的RAM或Flash/ROM存储空间。而Windows Embedded CE的托管代码环境需要约10~12Mbytes的存储空间，基于.NET的应用编程设备只需要较少的存储空间，降低了产品成本。
　　2.2.3 .NET Micro Framework与其他.NET平台的区别？
　　作为.NET家族的一员，.NET Micro Framework是微软专门针对超轻量级平台设计的软件架构。与.NET Framework和.NET Compact Framework不同的地方是，.NET Micro Framework具有自启动的特性，并且在HAL层，微软将操作系统的必要特性引入，如：启动管理、中断处理、线程调度、内存管理等。.NET Micro Framework可以单独使用，不需要依托其它操作系统，因此占用空间很小。
　　2.3 YFIOs系统架构
　　YFIOs由三大部分构成，一是YFIOs运行时，包含YFIODB、YFIOBC、驱动引擎和策略引擎四部分；二是应用模块，包含驱动、策略和IO数据三部分；三是YFIOs IDE环境（YFIOsManager），该工具和Microsoft Visual Studio开发工具一起共同完成驱动、策略的开发、配置及部署工作。
　　系统架构图和YFIOs和.NET Micro Framework 关系图（如下图所示）：
　　
　　
　　2.4 YFIODB
　　YFIODB是一个在内存实现的数据库，主要存放IO数据，供驱动程序、策略程序直接访问，从而起到跨模块交换数据的目的。其IO数据一般可分两类，一种是内部IO数据，该类IO数据不绑定任何设备驱动，主要作为中间变量或临时变量来使用；另一种是设备IO数据，该类IO数据和实际的驱动程序进行绑定，该IO数据的值映射驱动所对应的设备参变量的值。
　　2.4.1 YFIODB库结构
　　
　　2.4.2字段组成
　　YFIODB本身仅仅是一个数据库框架平台，并不包含以上的字段信息，也不包含任何数据。YFIOs启动后，会根据以上字段定义的信息，创建指定大小的内存数据库表，并且把预先定义好的内部IO变量和设备IO变量填充到内存数据库中去。
　　2.4.3 访问接口
　　YFIODB访问接口***作类接口（IOPerate）进一步封装，而操作类接口是驱动和策略标准函数接口的第一个参数，所以任何一个驱动和策略程序都可以操作YFIODB。
　　相关操作接口定义如下：
　　//读数据
　　string IORead（string name）;
　　int IOReadInt（string name）;
　　float IOReadFloat（string name）;
　　//读数据（扩展方式 变量名。字段名）
　　string IOReadEx（string name）;
　　//写数据（内部写）
　　int IOWrite（string name， string data）;
　　int IOWrite（string name， int data）;
　　int IOWrite（string name， float data）;
　　//写数据（扩展方式 变量名。字段名）
　　int IOWriteEx（string name， string data）;
　　//外部写（直接写变量）
　　int Extern_IOWrite（string name， string data）;
　　//变量读写模式
　　string IOReadMode（string name）;
　　需要说明的是，该接口提供的对YFIODB的写操作，并不是直接对YFIODB数据库某表某字段，进行写操作，而是根据一定的逻辑算法，对各表项综合操作（注意：扩展方式写操作，是直接对表中具体的项直接进行操作的）。驱动函数要采用内部写模式，执行后，会自动复位“W”标志位，而对策略函数来说，属于用户层面操作，所以要写YFIODB的时候，要采用外部写函数，执行后，函数会自动置位“W”标志位。
　　写YFIODB分内外的意义在于：策略函数仅仅是把变量的值写入数据库，而驱动才会真正的把该变量的值写入到实际的设备中去。而通过复位和置位“W”标志可以获知是否要写入到实际设备，或是否写入完成。
　　2.5 YFIOBC
　　和YFIODB不同，YFIOBC是用来供驱动程序和策略程序存储和交换大块数据而用的，如摄像头的图像数据。该结构设计的如同文件系统，可新建、删除和读写，其内容大小仅受设备内存的限制。
　　2.5.1 YFIOBC库结构
　　
　　2.5.2 访问接口
　　和操作YFIODB接口一样，操作YFIOBC的接口也封装到操作类接口（IOPerate）中，所以驱动和策略程序都可以操作YFIOBC。
　　操作接口定义如下：
　　//删除内存数据条目
　　int IOBC_Del（string name）;
　　//size=0 打开，size》0 创建
　　int IOBC_Create（string name， uint size）;
　　//获取指定条目所分配的内存大小
　　int IOBC_GetLength（int hander）;
　　//读写偏移设置
　　int IOBC_Seek（int hander， int offset）;
　　//读内存数据
　　int IOBC_Read（int hander， byte［］ buffer， int offset， int count）;
　　//写内存数据
　　int IOBC_Write（int hander， byte［］ buffer， int offset， int count）;
　　//关闭
　　int IOBC_Close（int hander）;
　　该接口仿照文件操作方式进行操作，其作用类似Windows平台上的共享内存操作，读写都在内存中完成。
　　2.6 驱动开发
　　一个驱动程序可对应一种设备，也可以对应一类设备，关键在于设备支持的协议是私有的，还是公开的，一般公开的协议，如Modbus，不同厂家的通信设备都有不同程度的支持（比如支持3号或16号指令），凡支持该协议的设备，都可以通过同一个设备驱动进行访问，唯一不同的就是设备地址、数据类型、起始地址和数据长度等参变量，我们可以根据实际需要，相应配置即可。
　　2.6.1 驱动接口类
　　public interface IDriver
　　{
　　DriverInfo GetDriverInfo（）;
　　int OnLoad（Device dv， IOperate op， object arg）;
　　int OnRun（Device dv， IOperate op， object arg）;
　　int OnUnload（Device dv， IOperate op， object arg）;
　　}
　　驱动程序必须要实现这四个函数接口，其中GetDriverInfo仅供上位机配置程序调用。
　　（1）、GetDriverInfo – 返回驱动相关信息（请参见2.5.3）。
　　（2）、OnLoad – 驱动被加载时，将自动调用OnLoad方法。用户可以在该函数内，完成一些初始化操作。
　　（3）、OnRun – 根据配置不同，该函数按指定的时间间隔连续被系统调用（如果时间间隔配置为0，则系统不会自动调用OnRun方法）。同一个接口配置的驱动，将共享一个线程，系统将依次调用该方法。
　　（4）、OnUnload – 驱动被卸载时，系统将调用OnUnload。（目前YFIOs系统不支持驱动卸载）。
　　2.6.2 通信接口
　　public enum DeviceConnMode
　　{
　　SerialPort = 0，
　　Ethernet，
　　CAN，
　　USB，
　　SPI，
　　I2C，
　　SDIO，
　　Zigbee，
　　AD，
　　DA，
　　I，
　　Q，
　　PWM，
　　Other，
　　}
　　2.6.3 驱动配置信息类
　　public class DriverInfo { //32byte，驱动名称（要保证唯一）
　　public string Name; //16byte，版本信息
　　public string Ver; //64byte，说明
　　public string Explain; //16byte，开发者
　　public string Developer; //16byte，日期
　　public string Date; //自动化标志 //0 bit 0 - 系统为你初始化通信接口 1 - 由驱动程序本身完成通信接口初始化 //1 bit 0 - 无操作 1 - 由驱动程序本身完成IO变量添加 //2~31 bit 备用
　　public int AutoFlag; //通信方式
　　public DeviceConnMode ConnMode; //64byte，设备制造商
　　public string Manufacturer; //32byte，设备类型
　　public string DeviceType; //设备参数 //硬件端口名称 空为无效项
　　public string PortAddrExplain; //硬件端口默认值 项选择（如果有的话）用“|” 分隔开，默认项为第一个
　　public string PortAddrValue; //端口参数名称 空为无效项
　　public string PortConfigExplain; //端口参数默认值 项选择（如果有的话）用“|” 分隔开，默认项为第一个
　　public string PortConfigValue; //设备地址名称 空为无效项
　　public string DeviceAddrExplain; //设备地址默认值 项选择（如果有的话）用“|” 分隔开，默认项为第一个
　　public string DeviceAddrValue; //设备参数名称 空为无效项
　　public string DeviceConfigExplain; //设备参数默认值 项选择（如果有的话）用“|” 分隔开，默认项为第一个
　　public string DeviceConfigValue; //项参数 //8*32 byte，连接项名称
　　public string［］ ItemExplain; //8*4 byte 默认值 项选择（如果有的话）用“|” 分隔开，默认项为第一个
　　public string［］ ItemValue; //扩展配置信息的长度 如果为0，则表示没有（上位机管理程序使用）
　　public int ConfigSize; }
　　2.6.4 扩展配置接口
　　
　　如果驱动程序提供的标准配置项，不足以配置驱动，则可以自行定制驱动配置页，自行生成配置数据，驱动自行解析。
　　DriverInfo信息类中的最后一项ConfigSize，就是定义该配置信息的大小。驱动的实例类中会含有一个Config字节数组，存放上位机管理程序配置的信息。
　　（【接口说明】选项就是选择该驱动后，自动出现的页面，不过该页面并没有配置任何数据，仅仅起到提示说明的作用）
　　public interface IConfig
　　{
　　//建议面板大小319*203
　　Panel［］ GetPanel（byte［］ InitConfig，ConfigParameter parameter）;
　　byte［］ GetConfig（）;
　　}
　　public class ConfigParameter
　　{
　　public string［］ IODataNames;
　　public string［］ DeviceNames;
　　public string［］ StrategyNames;
　　public object Sender;
　　}
　　上位机管理程序会向驱动配置面板提供当前所有IO内存变量名称，驱动名称和策略名称等等信息。
　　2.6.5 驱动的执行
　　驱动程序除了按设定的扫描时间周期执行外，还可以把扫描时间设置为0，表示不会自动运行。设置为该模式的驱动，一般被策略程序直接调用而得以执行。
　　另外驱动还可以设置为Disabled，这样该驱动任何方式的调用将被禁止，如该驱动不存在一样。
　　2.7 策略开发
　　可以把YFIOs运行时想象成一个支持多任务的操作系统，这样每个策略的OnRun接口，都可以当成一个进程的Main函数，唯一不同的是，这个Main函数被调用的机制多种多样（参见策略执行模式）。
　　策略就是一段代码，一段标准的.NET Micro Framework程序，可以根据项目的需求充分访问.NET Micro Framework已有的开发资源（如各类库函数），编写任意功能的代码模块。
　　2.7.1 策略接口类
　　public interface IStrategy
　　{
　　StrategyInfo GetStrategyInfo（）;
　　int OnLoad（IOperate op， object arg）;
　　int OnRun（IOperate op， StrategyMode mode， object arg）;
　　int OnUnload（IOperate op， object arg）;
　　}
　　策略程序必须要实现这四个函数接口，其中GetStrategyInfo仅供上位机配置程序调用。
　　（1）、GetDriverInfo – 返回策略相关信息（请参见2.5.3）。
　　（2）、OnLoad – 策略被加载时，将自动调用OnLoad方法。用户可以在该函数内，完成一些初始化操作。
　　（3）、OnRun – 根据配置不同，该函数以事件、循环等等方式被系统自动调用。
　　（4）、OnUnload – 策略被卸载时，系统将调用OnUnload。（目前YFIOs系统不支持策略卸载）。
　　2.7.2 策略执行模式
　　public enum StrategyRunMode
　　{
　　None = 0， //无动作
　　Loop， //循环执行
　　System_Loop， //系统循环执行
　　//事件驱动
　　Event_System_Launch_Before，
　　Event_System_Launch_After，
　　Event_System_Error_Process，
　　Event_Driver_Run_Before，
　　Event_Driver_Run_After，
　　}
　　和最初的定义的执行模式不同，新版策略执行模块简化了许多。
　　（1） None – 策略定义为该模式，意味着需要其它策略来调用才能被执行。系统本身只负责加载策略和调用策略的初始化接口，
　　（2） Loop – 系统自动为策略创建一个线程，然后按指定的间隔，连续调用策略的OnRun的接口。
　　（3） System_Loop – 系统不会另外为策略创建线程，而是在主线程里（也就是Main函数中的while循环里）不断调用策略的OnRun接口，如果多个策略配置了该模式，则这些策略的OnRun接口将依次执行。建议包含界面的策略配置成这种执行模式，并且仅且只有一个这样的策略配置成这种模式。
　　（4） Event_System_Launch_Before – 配置为该模式，策略将在YFIOs执行Launch函数之前执行该策略。Launch函数执行的功能主要是初始化驱动、挂载驱动事件策略、创建线程执行驱动、初始化策略和创建线程执行策略。
　　（5） Event_System_Launch_After – 策略将在YFIOs执行Launch函数之后执行。
　　（6） Event_System_Error_Process – 当系统出现异常和错误的时候，将会自动调用配置为该模式的策略。
　　（7） Event_Driver_Run_Before – 该策略执行模式需要指定关联触发的驱动，在系统调用驱动OnRun接口之前，会自动执行配置该模式的策略。注意，当策略调用DriverRun接口来执行驱动的OnRun函数时，该事件也会被触发。
　　（8） Event_Driver_Run_After – 和Event_Driver_Run_Before执行模式类似，只是在调用驱动的OnRun接口之后，触发该事件。
　　注意：策略并不仅支持一种策略执行模式，同一个策略可以配置多个执行模式，只要符合条件，该策略将会被调用。
　　2.7.3 策略的执行
　　策略除了按策略执行模式执行外，策略之间还可以互相调用，并且还可以直接调用指定名称的驱动程序的接口函数。
　　策略在配置的时候，也可以设置为Disabled，这样该策略的所有接口将无法访问，和该策略不存在一样。
　　2.7.4 扩展配置接口
　　和驱动程序的扩展配置接口相同，请参见2.5.4项的介绍。
　　3 YFIOs应用开发
　　3.1 YFIOsManager简介
　　
　　3.2 YFIOs应用实例
　　3.2.1 农村个人医疗远程助理
　　
　　3.2.2 YFHMI物联网画面组态系统