| |
Пишем DDE-сервер для SCADA-системЭта статья написана для тех читателей, которым не нужно объяснять значение слов "SCADA-система", которые работали с такими шедеврами, как Intouch и WinCC, не шарахаются от языка С/С++, и очень сожалеют о том, что эти системы не работают с нестандартным оборудованием (например, с собственноручно изготовленной махарайкой). Проблема эта достаточно легко решается с помощью протокола обмена данными DDE. Все, что для этого требуется - суметь написать простенький DDE-сервер, а после "достучаться" до него из соответствующей SCADA-системы. Что такое протокол DDE и как он реализуется в ОС WindowsНе ждите от этого раздела детального описание протокола - кроме самых необходимых сведений, без которых просто невозможно написать DDE-сервер, здесь не будет больше ничего. Протокол DDE - давняя фишка Windows, он существовал еще в Windows 3.1x, если кто из читателей застал такую древность. Основное его назначение - обмен данными между различными приложениями. Вначале такой обмен осуществлялся в пределах одного компьютера, поэтому для него использовался обмен сообщениями между окнами приложений. От того времени в Windows до сих пор осталась целая куча сообщений с наименованиями WM_DDE_xxxxx. Эти сообщения работают в Windows и сейчас (правда, с некоторыми приседаниями и подпрыгиваниями), и это - единственный ныне способ обмена данными между 32-битными и 16-битными приложениями, если у кого из читателей осталось что-то 16-битное Обмен данными по протоколу DDE состоит из трех этапов:
Каких-то особенностей, характерных именно для протокола DDE, здесь, как видите, нет: можно легко провести параллели между протоколом DDE и файлами (открытие, работа, закрытие), между протоколом DDE и протоколом TCP (установка соединения, обмен данными, разрыв соединения) и т.д. В процессе установки соединения один из участников является его инициатором (в терминологии DDE - клиентом), а второй находится в постоянной готовности к установке соединения (в терминологии DDE - сервер). И сервер, и клиент - это некие приложения (упрощенно - *.exe-файлы), запущенные на одном или на разных компьютерах, хотя одно и то же приложение в принципе может являться одновременно и сервером, и клиентом протокола DDE (пример такого приложения - электронные таблицы Microsoft Excel). Со стороны клиентского приложения каких-либо предварительных действий в протоколе DDE делать не требуется, а вот серверное приложения должно сначала зарегистрироваться в Windows в качестве сервера протокола DDE. Если этого не сделать, клиент DDE не сможет подсоединиться к серверу. Сервер DDE при регистрации сообщает Windows то имя, под которым он будет "известен" на данном компьютере. В терминологии DDE это имя называется Application. Разработчики DDE-серверов обычно стараются сделать это имя совпадающим с именем самого приложения, например Application-имя упомянутых выше таблиц Microsoft Excel - "EXCEL", DDE-сервер системы Intouch имеет имя "VIEW" и т.д. В принципе, имя для своего DDE-сервера можно задавать любое, лишь бы оно вписывалось в традиционные понятия об имени (латинские буквы, цифры, знаки подчеркивания) и имело длину не более 8 символов. Именно по этому имени и будет подсоединяться к серверу клиент DDE-протокола. После установки соединения можно выполнять обмен данными. В принципе, инициатором обмена данными в протоколе DDE может быть как клиент, так и сервер, но для написания DDE-сервера под SCADA можно считать, что обмен данными инициирует только клиент. Связано это с тем, что практически все SCADA-системы работают с драйверами устройств (чем, по сути, и является наш DDE-сервер) в режиме периодического опроса (polling), который, естественно, не подразумевает какой-либо самостоятельной активности сервера. Обмен данными может происходить в одном из двух направлений - чтение данных клиентом (если продолжить аналогии - аналог операции read для файла) и передача данных серверу (аналог операции write для файла). Сервер в этом обмене играет исключительно пассивную роль - при получении запроса на "чтение" он должен сформировать блок данных и возвратить его клиенту, при получении запроса на "запись" - разобрать и обработать полученный от клиента блок данных. Для обработки таких запросов в DDE-сервере должна быть реализована программа выхода (callback), адрес которой указывается Windows при инициализации приложения. Программа выхода вызывается Windows автоматически и асинхронно по отношению к основному процессу, в отличие от запросов, выдаваемых клиентом, которые обрабатываются синхронно. При вызове программы выхода ей в качестве параметров передаются две символьные строки, одна из которых в протоколе DDE носит название Topic, а вторая - Item. В прежней версии протокола такого деления на две строки не было, строка была всего одна и называлась Topic. В новой версии протокола в эту строку ввели иерархию: считается, что строка, соответствующая Topic, содержит имя какой-либо группы данных, а строка, соответствующая Item, содержит имя элемента данных внутри группы. По этим именам сервер должен определить, какие именно данные нужны в данном запросе клиенту. Впрочем, ничто не мешает серверу просто наплевать на эти строки, и всегда отвечать на все запросы одними и теми же данными Разрыв соединения - операция, которой должны завершаться обмен данными по протоколу DDE. Дополнительная операция, которую должен выполнить сервер протокола DDE - разрегистрироваться в качестве такового. Обычно это делается непосредственно перед завершением работы приложения. Простейший пример сервера DDEИтак, скачайте исходный текст простейшего DDE-сервера вот отсюда, создайте проект, откомпилируйте его и запустите на выполнение. Затем запустите в качестве клиента протокола DDE супер-программу Microsoft EXCEL, и наберите в ячейке A1 формулу "=DDECLI|topic1!Item1", а в ячейке A2 формулу "=DDECLI|topic1!Item2". Вот что у Вас должно в результате получиться: 
А теперь вывешиваем перед глазами исходный текст, и начинаем разбираться. Первое, на что нужно обратить внимание - как в Microsoft EXCEL (а также в Intouch) задаются источники данных для протокола DDE. В общем виде такой источник задается следующим образом: [\\Server\]Application|Topic!Item В нашем примере и сервер, и клиент DDE располагаются на одной машине, поэтому сервер в нашей формуле не указан. Кстати, небольшое замечение - указание имени сервера в виде "\\.\" или "\\localhost\" не всегда правильно воспринимается клиентами DDE, так что для таких случаев имя сервера лучше не задавать вовсе. Поле Application - имя DDE-сервера. В нашем исходнике это имя употребляется при вызове функции DdeNameService с третьим параметром, равным DNS_REGISTER. Имя DDE-сервера может быть любым, лишь бы оно было не длиннее 8 символов, и было известно клиенту. В нашем примере имя сервера - DDECLI. Обычно это имя стараются делать совпадающим (или близким) к имени *.exe-файла DDE-сервера (как, например, у EXCEL), но это не правило, а, скорее, традиция. После регистрации DDE-сервера в системе он будет получать от клиентов протокола DDE различные сообщения, на которые ему следует (или не следует) отвечать. Все сообщения от клиентов будут поступать в программу выхода (в нашем примере она называется exitFunction). Адрес этой программ передается системе DDE при ее инициализации (вторым параметром функции DdeInitialize). Что касается двух других параметров - Topic и Item, то их DDE-сервер получает через параметры hsz1 и hsz2 программы выхода соответственно. Что они означают для DDE-сервера, решает программист. Для "известных" DDE-серверов, таких как EXCEL или Intouch, смысл этих параметров оговорен в документации. В нашем примере поле Topic просто анализируется на равенство заранее заданной строке, а поле Item - на равенство одной из двух строк. Этот анализ производится при обработке сообщения класса XCLASS_DATA, само же сообщение называется XTYP_REQUEST. Это сообщение - запрос данных от DDE-сервера. На него мы отвечаем одной из двух строк (ItemData1 или ItemData2 в функции exitFunction). Это хорошо видно по трассе работы DDE-сервера (строки request на картинке). Второе место, где производится анализ полей Topic и Item - обработка сообщения класса XCLASS_FLAGS с типом XTYP_POKE. Это сообщение - изменение значений строк на DDE-сервере. Наш DDE-сервер просто сохраняет пришедшую к нему новую информацию в одну из двух строк. Вы можете попробовать изменить содержимое ячейки EXCEL и пронаблюдать за появлением трассы "poke", но перед этим необходимо в EXCEL изменить формат ячеек A1 и A2 на числовой (это - фишка EXCEL, никакого отношения к протоколу DDE не имеющая). Остальные моменты, полагаю, заинтересованные товарищи смогут узнать из хелпов MSDN. Поговорим о нюансахНекоторые моменты при написании DDE-сервера:
Вот, собственно и все. В системе WinCC для доступа к нашему серверу необходимо в списке тегов установить драйвер "Windows DDE", создать в нем новое соединение, а в свойствах соединения указать для Application строку "DDECLI", а для Topic - строку "TOPIC1". Затем в пределах этого соединения необходимо создать два символьных тега, и установить для них через кнопку "Select" имя Item": для одного - "Item1", для другого - "Item2". Тип данных следует выбрать TEXT8. В системе Intouch необходимо создать в словаре тегов два тега типа "I/O Message", создать для них Access Name, в котором задать поле Application и Topic равными "DDECLI" и "TOPIC1". В поле Item самих тегов необходимо указать "Item1" и "Item2". Сервер DDE всегда лучше запускать раньше, чем клиента - так удастся избежать массы проблем. На первый раз сервер и клиент лучше запустить на одной машине, а затем попробовать то же самое на разных (при этом имя машины, на которой будет запущен наш сервер DDE, необходимо указать в поле Server для описателя соединения в WinCC, или в поле Server для Access Name в Intouch соответственно). И последнее. По большому счету, для того, чтобы DDE-сервер заработал со SCADA-системами, никаких сообщений, кроме XTYP_REQUEST и XTYP_POKE, обрабатывать не требуется. Ну, разве для полного счастья, можно добавить обработку сообщения XTYP_EXECUTE. Если интересно - сделайте эту доработку самостоятельно. По этому сообщению Вы получите символьную строку, в которой будет написана всякая бредятина наподобие "[open('c:\file.txt')][print]". Что Вы с ней будете делать - решайте сами. Успехов |
. С переходом на 32-битный Windows (т.е. Windows 95 и далее) скорость работы прежнего протокола DDE резко упала - дело в том, что обмен данными в Windows 3.1x производился фактически в пределах единого адресного пространства, и все адреса передаваемых данных (поле lParam сообщения) были валидными в любом приложении. В Windows 95 и далее все 32-битные приложения имеют свои собственные адресные пространства, и "достучаться" до адресов, переданных из других приложения не могут (если не считать разной экзотики наподобие функций ReadProcessMemory/WriteProcessMemory). Выходов из этой ситуации было два - полностью переделать формат сообщений в Windows либо "ручками" переписывать данные из процесса в процесс внутри ядра ОС. Понятно, что Microsoft пошла по второму пути, иначе ее бы просто порвали разработчики, успевшие к тому времени наделать немало 16-битных приложений (которые давным-давно никому не нужны - а дурь с сообщениями осталась!). Итог - скорость протокола DDE упала ниже плинтуса. А когда вдобавок ко всему появилась необходимость в обмене данными между разными компьютерами, старая версия протокола DDE просто скончалась. Новый протокол DDE - фактически особая надстройка над сетевой "кухней" Windows (наподобие протокола NetBIOS). Описываю историю протокола столь подробно, потому что без знания этой истории будут малопонятны некоторые "фишки" самого протокола.