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学习open62541 --- [73] 数据源造成无法监测变量的问题解决

2023-05-16

本人最近遇到一个问题：给一个变量添加数据源后，使用监测项去监测变量变化，如果采样时间为0，会发现无法监测到变量的变化。

本文讲述这种情况的发生原因以及解决办法。

一 Server例子

首先准备server例子，如下，

// server.c

#include <signal.h>
#include <stdlib.h>

#include "open62541.h"

UA_Boolean running = true;

void stopHandler(int sign) {
    UA_LOG_INFO(UA_Log_Stdout, UA_LOGCATEGORY_SERVER, "received ctrl-c");
    running = false;
}


int32_t gData = 0;

UA_NodeId gTargetNodeId = UA_NODEID_STRING(1, (char*)"the.answer");


void addVariable(UA_Server * server)
{
   /* Define the attribute of the myInteger variable node */
    UA_VariableAttributes attr = UA_VariableAttributes_default;
    UA_Int32 myInteger = 0;
    UA_Variant_setScalar(&attr.value, &myInteger, &UA_TYPES[UA_TYPES_INT32]);
    attr.description = UA_LOCALIZEDTEXT((char*)"en-US", (char*)"the answer");
    attr.displayName = UA_LOCALIZEDTEXT((char*)"en-US", (char*)"the answer");
    attr.dataType = UA_TYPES[UA_TYPES_INT32].typeId;
    attr.accessLevel = UA_ACCESSLEVELMASK_READ | UA_ACCESSLEVELMASK_WRITE;

    /* Add the variable node to the information model */
    UA_QualifiedName myIntegerName = UA_QUALIFIEDNAME(1, (char*)"the answer");
    UA_NodeId parentNodeId = UA_NODEID_NUMERIC(0, UA_NS0ID_OBJECTSFOLDER);
    UA_NodeId parentReferenceNodeId = UA_NODEID_NUMERIC(0, UA_NS0ID_ORGANIZES);
    UA_Server_addVariableNode(server, gTargetNodeId, parentNodeId,
                              parentReferenceNodeId, myIntegerName,
                              UA_NODEID_NUMERIC(0, UA_NS0ID_BASEDATAVARIABLETYPE), attr, NULL, NULL);
}


UA_StatusCode onReadCallback(UA_Server *server, const UA_NodeId *sessionId,
                          void *sessionContext, const UA_NodeId *nodeId,
                          void *nodeContext, UA_Boolean includeSourceTimeStamp,
                          const UA_NumericRange *range, UA_DataValue *value) 
{
	UA_Variant_setScalarCopy(&(value->value), &gData, &UA_TYPES[UA_TYPES_INT32]);
    value->hasValue = UA_TRUE;

    return UA_STATUSCODE_GOOD;

}

UA_StatusCode onWriteCallback(UA_Server *server, const UA_NodeId *sessionId,
                           void *sessionContext, const UA_NodeId *nodeId,
                           void *nodeContext, const UA_NumericRange *range,
                           const UA_DataValue *value) 
{
    return UA_STATUSCODE_GOOD;
}

void addDataSourceToVariable(UA_Server *server) 
{
    UA_DataSource varDataSource;
    varDataSource.read = onReadCallback;
    varDataSource.write = onWriteCallback;
    UA_Server_setVariableNode_dataSource(server, gTargetNodeId, varDataSource);
}

void cycleCallback(UA_Server *server, void *data) 
{
    if ((++gData) == 10000)
    {
        gData = 0;
    }
}


int main(void) 
{
    signal(SIGINT, stopHandler);
    signal(SIGTERM, stopHandler);

    UA_Server *server = UA_Server_new();
    UA_ServerConfig_setDefault(UA_Server_getConfig(server));

    addVariable(server);
    addDataSourceToVariable(server);

    UA_UInt64 callbackId = 0;
	UA_Server_addRepeatedCallback(server, cycleCallback, NULL, 1000, &callbackId); // call every 1s

    UA_StatusCode retval = UA_Server_run(server, &running);
    
    UA_Server_delete(server);
    
    return retval == UA_STATUSCODE_GOOD ? EXIT_SUCCESS : EXIT_FAILURE;
}

代码里添加了一个变量叫“the answer”，并添加了数据源用于读写操作，代码里有个全局变量gData，是“the answer”的源，每隔2秒会加1，当用户读取变量值时，会调用读回调onReadCallback，然后把gData的值传给用户。

二 测试

a）使用UaExpert的默认配置进行监测

编译server后运行，然后使用UaExpert连接server，
在这里插入图片描述
然后把变量“the answer”拖到Data Access View里，
在这里插入图片描述
可以看到值每隔1s就会加1，和预期一样，在server这边，会打印监测项的配置，如下，
在这里插入图片描述
可以看到采样时间是250ms，这个是UaExpert的默认配置

b）使用有变化才通知的监测设置

有时用户希望有变化才通知，不想按照一定时间间隔去采样，这样就需要对UaExpert进行配置，点击Setting，然后点击Configure UaExpert，如下，
在这里插入图片描述
在弹出的设置框里把采样时间的默认值改为0，
在这里插入图片描述
然后点击右下角的OK进行保存。

最后重启一下server，然后再使用UaExpert进行连接，连接成功后再把变量"the answer"拖拽到Data Access View窗口里，此时会发现数据不在变化了。
在这里插入图片描述
在Server这端可以看到这个监测项的设置，如下，采样时间是0
在这里插入图片描述

三 原因分析

由上可以看出，设置250ms采样，就可以监测到数据变化，而设置为有变化再通知（采样时间为0），就无法监测到数据的变化，其根本原因是：

  • 250ms采样，server内部会每隔250ms去读一下变量的值，这就会调用onReadCallback，这样就能拿到变化的值
  • 0ms采样，server内部不会去调用读接口去读取变量值，而是在对变量进行写的时候才去检查一下变量值是否发生变化，这样才能做到有变化才通知

server源码中创建监测项的的函数如下，

UA_StatusCode
UA_MonitoredItem_registerSampling(UA_Server *server, UA_MonitoredItem *mon) {
    UA_LOCK_ASSERT(&server->serviceMutex, 1);
    if(mon->sampleCallbackIsRegistered)
        return UA_STATUSCODE_GOOD;

    UA_assert(mon->next == (UA_MonitoredItem*)~0); /* Not registered in a node */

    /* Only DataChange MonitoredItems with a positive sampling interval have a
     * repeated callback. Other MonitoredItems are attached to the Node in a
     * linked list of backpointers. */
    UA_StatusCode res;
    if(mon->itemToMonitor.attributeId == UA_ATTRIBUTEID_EVENTNOTIFIER ||
       mon->parameters.samplingInterval == 0.0) {
        UA_Subscription *sub = mon->subscription;
        UA_Session *session = &server->adminSession;
        if(sub)
            session = sub->session;
        res = UA_Server_editNode(server, session, &mon->itemToMonitor.nodeId,
                                 addMonitoredItemBackpointer, mon);
    } else {
        res = addRepeatedCallback(server,
                                  (UA_ServerCallback)UA_MonitoredItem_sampleCallback,
                                  mon, mon->parameters.samplingInterval,
                                  &mon->sampleCallbackId);
    }

    if(res == UA_STATUSCODE_GOOD)
        mon->sampleCallbackIsRegistered = true;
    return res;
}

可以看到采样时间不为0，就会创建一个循环执行的任务，每隔一段时间就去读一下值。

如果采样时间为0，就会把这个监测项添加到node里的一个单链表里，该链表存放所有对该node创建的检测项（因为代码里可能会对同一个变量添加多个监测项），当对变量进行写时就会去检查是否发生变化并逐个进行通知，此时所使用的函数如下，

/* Trigger sampling if a MonitoredItem surveils the attribute with no sampling
 * interval */
#ifdef UA_ENABLE_SUBSCRIPTIONS
static void
triggerImmediateDataChange(UA_Server *server, UA_Session *session,
                           UA_Node *node, const UA_WriteValue *wvalue) {
    for(UA_MonitoredItem *mon = node->head.monitoredItems; mon != NULL; mon = mon->next) {
        if(mon->itemToMonitor.attributeId != wvalue->attributeId)
            continue;
        UA_DataValue value;
        UA_DataValue_init(&value);
        ReadWithNode(node, server, session, mon->timestampsToReturn,
                     &mon->itemToMonitor, &value);
        UA_Subscription *sub = mon->subscription;
        UA_StatusCode res = sampleCallbackWithValue(server, sub, mon, &value);
        if(res != UA_STATUSCODE_GOOD) {
            UA_DataValue_clear(&value);
            UA_LOG_WARNING_SUBSCRIPTION(&server->config.logger, sub,
                                        "MonitoredItem %" PRIi32 " | "
                                        "Sampling returned the statuscode %s",
                                        mon->monitoredItemId,
                                        UA_StatusCode_name(res));
        }
    }
}
#endif

四 解决办法

知道了原因，解决办法也比较简单，就是当源变化时，要更新一下对应变量的值，对应到代码里，就是在cycleCallback()里把gData的当前值写入到变量里，如下，

void cycleCallback(UA_Server *server, void *data) 
{
    if ((++gData) == 10000)
    {
        gData = 0;
    }

    UA_Variant value;
    UA_Variant_setScalarCopy(&(value), &gData, &UA_TYPES[UA_TYPES_INT32]);
    UA_Server_writeValue(server, gTargetNodeId, value);
}

这样就可以触发通知了，重新编译运行，就会发现可以监测到变量的变化了。

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