软件综合项目笔记

架构设计

硬件感知，软件算法决策，驱动控制

一、工业物联网架构

|------|------|----|------|
| 工业线程 | 智能网关 | 云端 | 终端设备 |

端 - 边 - 云 - 用"

感知层（设备层）、网络层（网关层）、平台层（云端层）、应用层

1.智能网关

地位：工业现场设备与云端系统之间的关键枢纽

功能

1.本地数据处理与管理

数据汇总，数据显示，数据存储，数据预警，整体参数采集

2.数据上传与云端交互

3.扩展能力：视频监控、边缘计算、机器人规划

4.多协议数据汇聚与转换

2.云端

地位：工业物联网架构中的数据中枢与服务出口

云端类型：公有云，私有云

公有云平台：华为云、阿里云、腾讯云、OneNet

核心功能

1.多网关数据汇聚与存储：

接收并存储来自多个智能网关的工业现场数据，实现数据的集中管理与持久化。

2.数据可视化与推送服务

提供 HTTP 服务器，支持远程用户通过 IP + 浏览器访问。

将原始数据转换为可视化界面，并推送给手机、平板、PC 等终端设备，方便用户实时查看。

3.并发处理能力

可同时响应多终端、多用户的访问请求

访问方式

公有云：MQTT 接入

智能网关通过 MQTT 协议 连接公有云平台的 MQTT Broker；

设备使用平台分配的设备证书 / 密钥完成身份认证，以发布（Publish）方式上传数据到指定 Topic，或订阅（Subscribe）方式接收云端指令。

私有云：数据库访问

智能网关将采集到的数据写入私有云环境中的数据库（如 MySQL）；

上层应用或终端通过内网 / VPN 方式，使用标准数据库驱动直接访问私有数据库，完成数据查询、分析与展示。

二、数据传输

地位：工业物联网架构中的核心纽带与全链路支撑

应用链路

1.工业线程 ↔ 智能网关 2.工业线程内部（设备间）

3.智能网关 ↔ 上层系统 / 云端 4.无线终端 ↔ 网关 / 中继器

传输方式

有线传输：RS485，CAN总线，以太网（ETH）

无线传输：Zigbee，Lora，Wifi

文档内容

一、需求分析总结

目标定义：明确要实现的系统 / 产品核心目标。

整体架构：规划系统包含的平台数量与模块划分。

功能细节：逐一描述各模块的具体功能与实现细节。

界面设计：明确界面展示内容、布局样式与交互逻辑。

数据存储：确定需存储的数据类型、结构，以及数据更新 / 持久化的频率。

预警联动：梳理数据异常时所需的告警方式与联动处理机制。

二、概要设计总结

1.技术方案

整体方案：确定系统整体技术选型与架构方向。

模块方案：细化各模块的技术实现路径与交互逻辑。

流程图：绘制核心业务流程与数据流转的可视化图表。

代码接口：定义软件模块间的调用接口、参数规范与返回格式。

技术支持

日志模块

日志级别

FATAL(0)： 致命错误，程序必须退出**ERROR(1)：**功能错误，程序继续运行

WARN(2)： 警告，潜在问题**INFO(3)：**运行信息，用于观察程序状态

DEBUG(4)： 调试信息，开发排查用**TRACE(5)：**跟踪日志，最详细

复制代码

typedef enum LogLevel {
    LOG_LEVEL_FATAL,
    LOG_LEVEL_ERROR,
    LOG_LEVEL_WARN,
    LOG_LEVEL_INFO,
    LOG_LEVEL_DEBUG,
    LOG_LEVEL_TRACE,
}LogLevel_t;

日志操作：打开日志文件，关闭日志文件，设置日志级别，向日志文件写入信息

1.打开日志文件

复制代码

int LogInit(const char *pLogPath)
{
    fLog = fopen(pLogPath, "a");
    if (NULL == fLog)
    {
        perror("fail to fopen");
        return -1;
    }   
    return 0;
}

2.关闭日志文件

复制代码

int LogDeInit(void)
{
    if (fLog != NULL)
    {
        fclose(fLog);
        fLog = NULL;
    }
    return 0;
}

设置日志级别

复制代码

void LogSetLevel(LogLevel_t level)
{
    gCurLogLevel = level;

    return;
}

向日志文件写入信息

复制代码

//关闭日志文件
int LogDeInit(void)
{
    if (fLog != NULL)
    {
        fclose(fLog);
        fLog = NULL;
    }

    return 0;
}

//设置当前日志级别
void LogSetLevel(LogLevel_t level)
{
    gCurLogLevel = level;

    return;
}

//向日志文件中写入消息
int LogWrite(LogLevel_t level, char *pmsg)
{
    time_t t;
    struct tm *ptm = NULL;

    if (level > gCurLogLevel)
    {
        return 0;
    }

    time(&t);
    ptm = localtime(&t);
    fprintf(fLog, "[%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d][%s:%d]:%s\n", ptm->tm_year+1900, ptm->tm_mon+1, ptm->tm_mday, 
                                                          ptm->tm_hour, ptm->tm_min, ptm->tm_sec, 
                                                          __FILE__, __LINE__, pmsg);

    return 0;
}