AiMaster300物联网可编程边缘计算网关：Lua脚本自定义协议转换方案

AiMaster300产品概述

AiMaster300是深圳市一天广联科技有限公司推出的Lua脚本可编程物联网控制器，集成双Lua虚拟机、丰富的通信接口和强大的数据处理能力，是工业物联网领域实现自定义协议转换、数据采集、边缘计算和云端对接的高性能可编程平台。该控制器支持Lua脚本编程，用户可根据现场需求灵活开发各种应用逻辑，无需修改硬件即可实现复杂的工业通信和数据处理功能。

AiMaster300支持最多4个Lua虚拟机并行运行，每个虚拟机独立执行脚本任务，提供TCP/IP Client/Server、Modbus Master、SQL数据库接口、MQTT接口、串口通信、实时时钟、数据转换等丰富的函数库，内置代码库包含数十种通信示例，可快速开发各类工业物联网应用。

产品核心特点

• Lua脚本可编程：支持标准Lua脚本语言，灵活开发自定义应用逻辑，无需修改硬件
• 多虚拟机并行：支持最多4个Lua虚拟机同时运行（VM1目标端口9100，VM2目标端口9101），每个虚拟机独立执行任务
• 丰富的函数库：提供TCP/IP、Modbus Master、SQL数据库、MQTT、串口、RTC实时时钟、数据转换等完整函数库
• 内置代码库：预置数十种通信示例代码，包括TCP Client/Server各种模式、Modbus轮询、数据库操作、MQTT上云等，可直接调用生成
• 数据库网关功能：支持直接连接数据库网关，执行SQL语句、存储过程，断网数据本地存储自动补发
• 断点续传功能：通讯中断时数据存储在本机Flash，通讯恢复后由后台服务自动补发，无需开发者干预
• 可视化编程环境：提供Windows编程界面，支持代码编辑、调试、保存上传至控制器运行

编程环境说明

编程界面

AiMaster300提供专用的Windows编程软件，界面包含以下功能：

• 代码项目管理：创建、打开、保存项目文件
• 编辑：Lua代码编辑器，支持语法高亮
• 从代码库生成代码（快捷键Ctrl+D）：从内置代码库选择示例代码自动生成
• 代码库管理：管理用户自定义代码库
• 设置：配置网络参数、工作模式等
• 保存并上传至控制器运行（快捷键F9）：将代码上传到控制器并运行
• 保存当前项目至数据库（快捷键Ctrl+S）：保存项目文件

工作模式

• 调试模式：启用DEBUG库及Print功能，适合开发调试阶段使用
• 成品模式：禁用调试功能，优化运行性能，适合正式部署

虚拟机配置

支持选择Lua虚拟机数量：1、2、3、4个，每个虚拟机独立运行脚本，可分配不同的通信端口和任务。

内置代码库

AiMaster300内置丰富的代码库，用户可通过”选择代码”功能直接调用示例代码，快速开发应用：

• Lua基础：Lua函数定义及使用、基本语法、基本例子、脚本调试
• 网络通信：Lua网络服务例子、TCP/IP Client各种模式、TCP/IP Server各种模式
• 工业协议：ModbusMaster终端函数库、Modbus虚拟机接口
• 数据库：Sql数据库接口函数、数据库操作例子
• 物联网：mqtt虚拟机接口、云平台例子
• 串口通信：串口函数、串口轮询下位机例子
• 系统功能：动态生成代码、定时器输入、基本输出、数据转换、实时时钟
• 应用示例：通用TCP控制远程IO模块、无阻塞连续读取TCP/IP Server读写数据等

核心功能详解

TCP/IP Server功能

AiMaster300可作为TCP/IP Server运行，支持多客户端同时连接：

• startserver：启动TCP/IP Server，可设置支持10个客户端同时连接
• 递增端口模式：监听端口范围7000-7009，接收超时可配置（如20秒）
• 透传模式：支持透传模式启动，实现串口数据透明传输到网络
• srvwaitrec：等待TCP/IP Server触发接收消息，代码一直停止在此函数，收到数据时被触发
• srvreadrecstr：从Server TCP/IP缓冲读取客户端数据，数据已被保存至缓冲
• srvresp：通知Server此客户端数据处理已经完成
• 多客户端管理：支持关闭指定客户端连接、多客户端字符串通讯、多客户端轮询、多客户端透传等模式

TCP/IP Client功能

AiMaster300可作为TCP/IP Client主动连接远程服务器：

• startclient：启动客户端服务，以直读直写模式连接指定服务器IP和端口
• cliwriteastr：向服务器发送string数据
• clireadastr：从服务器接收string数据
• cligetrhost：读取指定索引的客户服务的远程服务器IP和端口
• 应用模式：支持16进制数据主动上传、直接读写模式、模拟量通讯、主动上传字符串、主动轮询服务器等多种模式

数据库网关功能

AiMaster300支持直接连接数据库网关，实现工业数据入库：

• connectodb：与数据库网关建立TCP/IP连接，可配置连接参数
• 数据类型设置：
  • setval_string：设置字符串数据
  • setval_float：设置浮点数据，支持保留指定小数位
  • setval_int：设置整数数据
  • setval_dt：设置日期时间数据
• datachanged：判断数据是否发生变化，仅在数据变化时更新数据库，减少无效写入
• sql_insert：调用SQL insert向数据库插入一条数据，添加失败时数据存在本机Flash中，通讯恢复后自动补发
• sql_execproc：执行指定的存储过程，数组接收存储过程返回的结果集
• execsql：执行标准SQL语句，支持update、select、select count等操作
• 断点续传：断网时数据存储在本机Flash，通讯恢复后由后台服务自动补发，无需开发者干预

Modbus Master功能

AiMaster300内置Modbus Master功能，可主动轮询Modbus RTU设备：

• modmaster.readrtu：通过串口读取Modbus RTU数据，支持设置读取的串口、Modbus下位机站号、读取的寄存器数量、数据格式等参数
• 返回数据解析：支持浮点数解析，可将读取的原始数据转换为工程值
• 多设备轮询：支持循环轮询多个下位机设备，每个设备可配置不同的站号和寄存器

串口通信功能

AiMaster300提供灵活的串口通信函数：

• lib_uart.queryuart：用串口执行一次轮询，queryuart为串口轮询函数，可发送任意数据并接收下位机返回数据
• lib_uart.uart_rxnw：非阻塞式接收串口数据，支持设置超时时间，达到超时未收到数据则返回第一个字节后继续执行后续命令
• 自定义协议：支持发送任意数据，可以为任意数据，但需要符合下位机的通讯协议规范
• 数据打印：debug.printarray可打印数组内容，方便调试

系统功能

• rtc.getdatetime：读取实时时钟时间和日期
• syslib.ossleep：当前虚拟机睡眠指定毫秒数，释放CPU资源，参数有效值为0~60000毫秒
• 多虚拟机调度：多个虚拟机通过sleep函数主动让出CPU，实现协作式多任务
• 数据转换：提供丰富的数据类型转换函数，支持数值型和字符串型数据解析

典型应用开发示例

示例1：Modbus数据采集入库

通过modmaster.readrtu读取Modbus RTU设备数据，判断数据变化后通过sql_insert写入数据库，断网时数据本地存储自动补发。

示例2：TCP透传服务器

通过startserver启动TCP Server，支持10个客户端同时连接，使用srvwaitrec等待数据、srvreadrecstr读取数据、srvresp完成处理，实现串口数据透传到网络。

示例3：主动上传至云平台

通过startclient连接云服务器，使用cliwriteastr定时上传采集数据，clireadastr接收云端下发的控制指令。

示例4：自定义协议轮询

使用lib_uart.queryuart发送自定义协议帧，接收下位机返回数据，解析后进行处理或上传。

技术参数

典型应用场景

• 工业数据采集入库：采集Modbus设备数据，直接写入SQL数据库，断网自动补发
• 协议转换网关：通过Lua脚本实现任意串口协议到TCP/IP、MQTT的转换
• 边缘计算控制器：在本地完成数据处理、逻辑判断、报警输出，减少云端压力
• 自定义协议设备联网：支持任意串口协议设备的数据采集和上传
• 云平台对接：通过MQTT或TCP主动上传数据至各类云平台
• 多设备集中监控：多虚拟机并行运行，同时处理多个通信任务和设备