一种电能表的业务模型研究

摘要：在电能表软件开发中，在开发业务遇到跟其他业务有功能交集时，往往通过调用其他业务提供的函数接口实现，久而久之，业务功能会形成一张网，难于拆解，难于维护，造成新人上手慢、培养时间长、项目开发进度不可控等问题。为了解决上述问题，需要搭建一个业务模型，在业务功能开发时，使各个业务功能模块化。每个模块采用相同的固定式接口模型，彼此之间相互独立，没有函数直调，模块间的信息往来通过系统框架提供的接口实现。通过这种业务模型，成功实现模块间的耦合分离，固定业务开发模式，降低了开发难度。

关键词：业务模型；时序图；消息处理；业务注册

中图分类号：TP311.1文献标识码：A

在电能表软件系统中，业务模块包含通信、测量、控制、事件、上报等内容。项目成员从事开发不同的业务模块，编写出来的代码经常是没有固定套路，走读代码困难，业务模块间耦合严重，增加了代码后期维护难度。为了解决这种状况，研究一种新的业务模型，让业务功能开发出的代码具备低耦合、高效能、易维护，显得尤为重要。

1业务模型原理

该种业务模型采用业务注册、消息驱动的机制，实现业务代码的运行。总体上分5个接口函数，分别是初始化函数、读数据函数、写数据函数、消息处理函数及显示处理函数，如图1所示：

每个不同的业务功能均采用该业务模型，多个业务模块之间都只跟中间层进行交互，避免业务模块相互间的耦合调用。业务模型采用C++语言实现，利用其封装继承特性，实现业务模型的固定化开发套路，大大提高软件开发效率，易用易维护。

2业务模型的设计

2.1对象注册

在业务对象定义时，利用业务模块的构造函数完成业务模块自身注册，系统将获取该注册业务对象，为后期的数据管理及消息触发提供支持。其数据结构如图2所示：

CModule类为业务基类，其提供业务模块的5个接口函数，这5个接口函数用于中间层系统调用。

DATA_REG为业务数据结构体，其中包含数据名、数据大小、记录型数据深度、数据类型、eeprom地址等。

CServiceModule为业务类，负责5个接口和数据的具体实现。

2.2业务初始化

OnInitData函数负责业务模块eeprom数据或flash数据的上电或掉电读取工作，用来还原ram变量中的值。例如电表中正向有功电能，反向有功电能这些值在电表掉电后上电都是要从eeprom中恢复的，这个工作就在该函数内实现。

2.3业务读数据

OnReadData函数负责本模块定义的数据对外的读出操作，将ram、eeprom或flash中的数据拷贝到外部缓冲区，供其他业务模块访问本模块数据时使用，这种使用方式是间接性通过框架进行读取，不是直接的函数调用。

2.4业务写数据

OnWriteData函数负责本模块定义的数据的写入操作，其他业务模块通过中间层系统提供的写接口函数间接回调该函数，将ram、eeprom或flash中的数据进行更新替换，访问方式跟读数据类似。

2.5业务消息处理

OnTriggerForApp函数负责本模块响应消息的处理，消息包含定时消息（毫秒消息、秒消息、分钟消息等）、硬件驱动触发消息及模块间协作消息等，如图3所示：

（1）COtherModule为另外一个业务模块类名，跟CServeModule类似。

（2）DispatchMessage为中间层系统提供的消息派送处理接口函数，负责将消息传递到其他业务模块的消息处理函数内。

2.6显示

OnShow函数负责本模块显示功能处理。在该函数内可以出现显示相关操作，如调用底层显示接口完成对应显示功能。

3业务模型实现

3.1业务注册

在业务模块构造函数内，调用系统框架提供的注册函数RegistModule，将业务模块对象指针this及数据信息传给系统框架，为系统框架后期的业务模块调度使用。系统提供的注册函数RegistModule定义如下：u8RegistModule（CMODULE*pObj，u8nAppID），其中pObj为业务模块对象指针，nAppID为业务模块id，用于区分各个业务模块。具体流程如图4所示：

3.2初始化

业务模块注册完毕后，系统运行时会调用业务模块注册的初始化函数，完成业务模块的初始化动作，具体实现流程如图5所示：

3.3读数据

业务模块相互之间通常需要获取数据，如通信业务模块在收到主站发送的抄读数据业务帧时，需要到其他业务模块将其数据抄读回来，由协议层组织成帧报文返还给主站。框架提供ReadAppData接口实现该功能，协议路由层调用该接口，该接口内部通过业务模块对象指针访问该业务模块的OnReadData函数，从而实现了数据的访问。实现流程如图6所示：

3.4写数据

写数据的实现跟读数据很相似，用途是供其他业务模块设置本模块数据时调用。当其他业务模块需要设置非本模块数据时，调用系统提供的WriteAppData接口函数，该接口函数内通过业务模块指针调用其OnWriteData回调函数。具体流程如图7所示：

3.5消息处理

业务模块业务功能的执行靠消息驱动，系统提供DispatchMessage接口函数负责消息的触发。当一个业务模块需要另外一个业务模块帮助完成一个动作时，可以定义个消息id，通过DispatchMessage接口函数将消息传递到对应的业务模块消息处理函数OnTriggerForApp内，函数OnTriggerForApp负责响应该消息，并执行对应的代码。实现流程如图8所示：

3.6显示

每个业务模块可能都有显示的需求，那么显示相关的实现代码就在OnShow函数内实现。依照业务模块在系统内注册的顺序，系统在主循环中每秒调用每个业务模块显示处理函数OnShow一次，保持正常刷新。实现流程如图9所示：

结语

对于功能越来越复杂的电能表，业务功能的独立性显得越来越重要，固定式的业务模型开发模式大大地降低了新员工入门门槛，提高了代码的可维护性。经过在电能表中的验证，该业务模型真正地实现了业务模块的独立，业务模块间业务往来依靠消息驱动，不再直接调用其他业务模块的函数接口，避免了业务蜘蛛网的形成。人员之间的影响大大降低，各自在各自的业务模块内实现业务功能，模块业务接口完全一致，适合集中培训，代码维护更容易。

参考文献：

［1］李无言.一步步写嵌入式操作系统：ARM编程的方法与实践［M］.北京：电子工业出版社，2011.

［2］彭为，黄科，雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲［M］.北京：电子工业出版社，2006.

［3］徐爱钧.单片机高级语言C51应用程序设计［M］.北京：电子工业出版社，2001.

［4］RobertL.Kruse，AlexanderJ.Ryba.C++数据结构与程序设计［M］.钱丽萍，译.北京：清华大学出版社，2004.

［5］LubomirF.Bic，AlanC.Shaw.操作系统原理［M］.梁洪亮，译.北京：清华大学出版社，2005.

作者简介：刘晓辉（1980—），男，汉族，河南许昌人，本科，中级工程师，主要研究方向：电能表软件设计；赵广东（1985—），男，汉族，河南禹州人，本科，中级经济师，研究方向：项目管理费用管理。