物联网网关编程模式选择

平台与编程模式

Platform	select	yield	thread	process	asyncio	twisted
uPython	yes	yes	yes	no	no	no
Windows	no	yes	yes	yes	yes	yes
OpenWRT	yes	yes	yes	yes	no	?
Ubuntu	yes	yes	yes	yes	yes	yes

表1：Python平台与编程模式

实现目的

所谓网关，主要通过MCU的ADC/I2C/SPI/UART/CAN进行数据采集，然后打包成TCP，序列化为JSON/msgpack，加密之后传输给远程的设备。主要任务是数据前端通讯、数据处理、序列化、编组、加密、传输。

表1的分组排列主要用各个平台和所支持的编程模式去画的，不尽科学。其实应该分为多进程、多线程和单线程。而单线程中需要分隔为I/O复用模型：包括select/poll/epoll/iocp，以及协程。Twisted本质上是基于epoll（Edge poll）的异步模式。

但是不同平台支持的方法不尽相同，所以跨平台一旦涉及到硬件不那么容易。

源码来源

我一贯主张将没有socket化的端口通过串口（包括UART/USB）接入系统，所以主要检索的就是serial/socket两种。MicroPython如果对接私有RF，如LoRa等，走的是SPI总线，只有驱动NB-IOT/eMTC模块才走串口。

主要的源码来源包括：

• Twisted (internet.serial)
• pyserial (threaded/asyncio)
• 其他

现在看来，pyserial/examples中的tcp_serial_redirect.py是最接近单通道serial/socket模型的。使用了threading模块。而且在各类Python平台上都得到了支持，虽然GIL是个大麻烦，连接数量不高、I/O速度不高的情况下问题不大。我只需要在两个端口的接收端做些业务逻辑处理即可。

然而，多通道串口相对复杂些。因为大多数multiserial/socket，是一一对应的。pyserial/port_publisher.py就是如此，该设计使用了单一进程，并使用select进行数据转发。

在多通道串口网关中，更加类似于Web：

client A/B/C --> (n) server/TCP client (1) --> MySQL

Web 服务器设计

serial A/B/C --> (n) gateway/TCP Client (1) --> WebAPI

物联网网关设计

网关的配置可以通过命令行进行初始化配置，还应该可以通过TCP连接来远程控制网关，但是Twisted似乎没有参考设计可以借鉴。在我的EpicIoThub Connector中，使用txredisapi来作为共享的TCP连接通道连接到后端，所以这部分代码其实依然是可以共享的。目前就差前端多串口传输层的连接代码了。

挫折

忽然发现基于F103的USB设备在Windows系统中工作正常，而在Linux系统中，可以识别成ttyACM0，但是却收发存在问题。相比之下，F4XX的官方USB设备固件却没有问题。

所以必须优先解决F103/F072的USB固件Bug。