飲用水流量計和計算機間的通信協(xié)議分析介紹
點擊次數(shù)：1822 發(fā)布時間：2021-01-16 12:44:37
飲用水流量計通過串行RS一485標準總線與站內PC機連接。在進行數(shù)據(jù)傳輸時,站內PC機先發(fā)出地址幀對指定的節(jié)點設備尋址,在得到確認之后向選中的節(jié)點設備發(fā)送命令及參數(shù),或者接收節(jié)點設備采集的數(shù)據(jù)。為了滿足簡單實用的要求,根據(jù)RS一485數(shù)據(jù)總線通信的特點可以將節(jié)點的飲用水流量計和站內PC機間的通信協(xié)議分為三層:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、報文層。
一、物理層
飲用水流量計等節(jié)點設備和站內PC機之間的通信符合RS一485電氣規(guī)范。采用平衡式差分長線驅動,半雙工。通信介質采用雙絞線或同軸電纜。
二、數(shù)據(jù)鏈路層
飲用水流量計等節(jié)點設備和站內PC機間的通信采用異步串行通訊控制規(guī)程,并采用地址位喚醒握手協(xié)議。因此在協(xié)議中規(guī)定了傳地址和傳數(shù)據(jù)兩種不同的幀格式,如圖.64所示。地址幀和數(shù)據(jù)幀由11位構成,幀格式為l位起始位,l位停止位,8位數(shù)據(jù)位,1位*9位。我們將*9位設定為“地址/數(shù)據(jù)指示位”,用來區(qū)分所發(fā)送/接受的幀信息是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。*9位為1,表示PC機發(fā)送/接受的是“地址幀”*9位為O,表示主機發(fā)送/接受的是“數(shù)據(jù)幀”。命令幀與校驗和的發(fā)送格式與數(shù)據(jù)幀相同,因此可由數(shù)據(jù)幀演化得到。
三、報文層
在飲用水流量計等節(jié)點設備和C機通信的過程中,由地址幀、命令幀、數(shù)據(jù)幀、校驗和可組成各種功能不同的報文。由于采用主從工作方式來實現(xiàn)通信,飲用水流量計等節(jié)點設備僅能接收并執(zhí)行PC機發(fā)送來的控制命令,而不能發(fā)送命令給PC機。因此,由PC機發(fā)往流量計等節(jié)點設備的報文一般包括一個地址幀,一個命令幀,若干個數(shù)據(jù)幀和一個校驗和,其報文格式圖.6a5所示;而由流量計等節(jié)點設備發(fā)往PC機的報文一般包括一個地址幀,若干個數(shù)據(jù)幀和一個校驗和,其報文格式如圖6.5b所示。
由于RS一485電氣標準規(guī)定每段只能聯(lián)結犯個節(jié)點設備,因此可用地址幀中五個二進制位表示這32個地址,其余3位用來表示命令,從而構成地址命令幀。對于控制命令需求不超過八個的通信系統(tǒng),采用地址命令幀可壓縮報文長度提高通信效率。在污水網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中,飲用水流量計和PC機通信的主要目的是將流量計中的有用數(shù)據(jù)讀到PC機中。這些數(shù)據(jù)包括:總累積流量、正向累積流量、反向累積流量、瞬時流量。通信時,PC機只需向飲用水流量計發(fā)送讀總累積流量、讀正向累積流量、讀反向累積流量、讀瞬時流量命令即可,因此二者間通信所用的地址幀和命令幀可合二為一,用一個地址命令幀代替。PC機和飲用水流量計間的地址命令幀定義如圖.66所示。根據(jù)污水網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中PC機與飲用水流量計間通信的特殊性,二者通信所使用的報文可簡化為圖.67的格式。
四、通信規(guī)程
采用地址喚醒握手協(xié)議后,流量計和PC機間的通信按照下面甲乙機間的通信規(guī)程進行。在通信規(guī)程中,甲機代表網(wǎng)絡中的PC機,乙機代表網(wǎng)絡中的飲用水流量計。通信規(guī)程中的3個通信重復計數(shù)器及其所對應的通信出錯信息各不相同,以便于通信出錯原因的查找確定。甲機和乙機間具體通信規(guī)程如下:
甲機:為了得到飲用水流量計中的有用數(shù)據(jù),甲機*先向網(wǎng)絡中發(fā)出與流量計通信地址相關的地址命令幀,以啟動一次數(shù)據(jù)通信。
乙機:接收到與地址有關的幀信息后,乙機將幀信息中的地址與本身所分配的網(wǎng)絡地址相比較。如果幀信息中的地址與其本身的網(wǎng)絡地址一致,乙機建立甲乙機間的鏈路連接并從幀信息中讀取命令,然后向甲機發(fā)送包含本身地址的地址幀,進入等待回應信號狀態(tài);否則,乙機忽略得到的地址信息,不做任何反應。
甲機:如果在發(fā)送完地址命令幀的1秒內甲機沒有收到地址幀,甲機發(fā)送地址命令幀重新啟動一次通信。收到乙機發(fā)回的地址幀后,甲機將地址幀中的地址與曾經(jīng)發(fā)出的地址相比較。如果地址相同,甲機向乙機發(fā)送oCC(H11oO11O0)數(shù)據(jù)幀做為回應信號;否則,甲機重新發(fā)送地址命令幀。
乙機:發(fā)送完地址幀的乙機接到數(shù)據(jù)幀后,判斷數(shù)據(jù)幀中是否存在n和00的組合連接。如果存在,則表明該信息是回應信號,乙機按照命令要求發(fā)送*一個數(shù)據(jù);否則,乙機將該信息忽略,繼續(xù)等待甲機的回應信號。
甲機:如果在發(fā)送完回應信號的1秒內甲機沒有收到數(shù)據(jù)幀,甲機發(fā)送地址命令幀重新啟動一次通信。當?shù)刂访顜闹匕l(fā)次數(shù)已達到3次仍未得到數(shù)據(jù)幀時,甲機放棄通信任務并發(fā)出通信出錯信息。收到數(shù)據(jù)幀后,甲機向網(wǎng)絡中發(fā)送OCCH(11001100)數(shù)據(jù)幀做為回應信號,以通知乙機發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀信息。
乙機:發(fā)送完數(shù)據(jù)的乙機接到數(shù)據(jù)幀后,判斷數(shù)據(jù)幀中是否存在11和00的組合連接。如果存在,則表明該信息是回應信號,乙機發(fā)送下一個數(shù)據(jù);否則,乙機將該信息忽略,繼續(xù)等待甲機的回應信號。
甲機:如果在發(fā)送完回應信號的1秒內甲機沒有收到下一個數(shù)據(jù)幀,甲機重發(fā)回應信號OCCH。當回應信號的重發(fā)次數(shù)已達到3次仍未得到數(shù)據(jù)幀時,甲機放棄本次通信,然后重新啟動一次讀取該數(shù)據(jù)的通信。當同一通信重新啟動3次仍不能正常時,甲機放棄通信任務并發(fā)出通信出錯信息。
乙機:當發(fā)送完*后一個數(shù)據(jù)幀(校驗和)后,乙機退出甲乙機的鏈路連接,結束一次通信。
甲機:收到*后一個數(shù)據(jù)幀(校驗和)后,甲機將已收到數(shù)據(jù)累加得到的校驗和同收到的校驗和進行比較。如果兩個校驗和的數(shù)據(jù)一致,甲機結束本次通信;否則,甲機重新啟動一次通信。當同一通信重新啟動3次仍得不到正確數(shù)據(jù)時,甲機放棄該通信任務并發(fā)出通信出錯信息。
一、物理層
飲用水流量計等節(jié)點設備和站內PC機之間的通信符合RS一485電氣規(guī)范。采用平衡式差分長線驅動,半雙工。通信介質采用雙絞線或同軸電纜。
二、數(shù)據(jù)鏈路層
飲用水流量計等節(jié)點設備和站內PC機間的通信采用異步串行通訊控制規(guī)程,并采用地址位喚醒握手協(xié)議。因此在協(xié)議中規(guī)定了傳地址和傳數(shù)據(jù)兩種不同的幀格式,如圖.64所示。地址幀和數(shù)據(jù)幀由11位構成,幀格式為l位起始位,l位停止位,8位數(shù)據(jù)位,1位*9位。我們將*9位設定為“地址/數(shù)據(jù)指示位”,用來區(qū)分所發(fā)送/接受的幀信息是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。*9位為1,表示PC機發(fā)送/接受的是“地址幀”*9位為O,表示主機發(fā)送/接受的是“數(shù)據(jù)幀”。命令幀與校驗和的發(fā)送格式與數(shù)據(jù)幀相同,因此可由數(shù)據(jù)幀演化得到。
三、報文層
在飲用水流量計等節(jié)點設備和C機通信的過程中,由地址幀、命令幀、數(shù)據(jù)幀、校驗和可組成各種功能不同的報文。由于采用主從工作方式來實現(xiàn)通信,飲用水流量計等節(jié)點設備僅能接收并執(zhí)行PC機發(fā)送來的控制命令,而不能發(fā)送命令給PC機。因此,由PC機發(fā)往流量計等節(jié)點設備的報文一般包括一個地址幀,一個命令幀,若干個數(shù)據(jù)幀和一個校驗和,其報文格式圖.6a5所示;而由流量計等節(jié)點設備發(fā)往PC機的報文一般包括一個地址幀,若干個數(shù)據(jù)幀和一個校驗和,其報文格式如圖6.5b所示。
由于RS一485電氣標準規(guī)定每段只能聯(lián)結犯個節(jié)點設備,因此可用地址幀中五個二進制位表示這32個地址,其余3位用來表示命令,從而構成地址命令幀。對于控制命令需求不超過八個的通信系統(tǒng),采用地址命令幀可壓縮報文長度提高通信效率。在污水網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中,飲用水流量計和PC機通信的主要目的是將流量計中的有用數(shù)據(jù)讀到PC機中。這些數(shù)據(jù)包括:總累積流量、正向累積流量、反向累積流量、瞬時流量。通信時,PC機只需向飲用水流量計發(fā)送讀總累積流量、讀正向累積流量、讀反向累積流量、讀瞬時流量命令即可,因此二者間通信所用的地址幀和命令幀可合二為一,用一個地址命令幀代替。PC機和飲用水流量計間的地址命令幀定義如圖.66所示。根據(jù)污水網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中PC機與飲用水流量計間通信的特殊性,二者通信所使用的報文可簡化為圖.67的格式。
四、通信規(guī)程
采用地址喚醒握手協(xié)議后,流量計和PC機間的通信按照下面甲乙機間的通信規(guī)程進行。在通信規(guī)程中,甲機代表網(wǎng)絡中的PC機,乙機代表網(wǎng)絡中的飲用水流量計。通信規(guī)程中的3個通信重復計數(shù)器及其所對應的通信出錯信息各不相同,以便于通信出錯原因的查找確定。甲機和乙機間具體通信規(guī)程如下:
甲機:為了得到飲用水流量計中的有用數(shù)據(jù),甲機*先向網(wǎng)絡中發(fā)出與流量計通信地址相關的地址命令幀,以啟動一次數(shù)據(jù)通信。
乙機:接收到與地址有關的幀信息后,乙機將幀信息中的地址與本身所分配的網(wǎng)絡地址相比較。如果幀信息中的地址與其本身的網(wǎng)絡地址一致,乙機建立甲乙機間的鏈路連接并從幀信息中讀取命令,然后向甲機發(fā)送包含本身地址的地址幀,進入等待回應信號狀態(tài);否則,乙機忽略得到的地址信息,不做任何反應。
甲機:如果在發(fā)送完地址命令幀的1秒內甲機沒有收到地址幀,甲機發(fā)送地址命令幀重新啟動一次通信。收到乙機發(fā)回的地址幀后,甲機將地址幀中的地址與曾經(jīng)發(fā)出的地址相比較。如果地址相同,甲機向乙機發(fā)送oCC(H11oO11O0)數(shù)據(jù)幀做為回應信號;否則,甲機重新發(fā)送地址命令幀。
乙機:發(fā)送完地址幀的乙機接到數(shù)據(jù)幀后,判斷數(shù)據(jù)幀中是否存在n和00的組合連接。如果存在,則表明該信息是回應信號,乙機按照命令要求發(fā)送*一個數(shù)據(jù);否則,乙機將該信息忽略,繼續(xù)等待甲機的回應信號。
甲機:如果在發(fā)送完回應信號的1秒內甲機沒有收到數(shù)據(jù)幀,甲機發(fā)送地址命令幀重新啟動一次通信。當?shù)刂访顜闹匕l(fā)次數(shù)已達到3次仍未得到數(shù)據(jù)幀時,甲機放棄通信任務并發(fā)出通信出錯信息。收到數(shù)據(jù)幀后,甲機向網(wǎng)絡中發(fā)送OCCH(11001100)數(shù)據(jù)幀做為回應信號,以通知乙機發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀信息。
乙機:發(fā)送完數(shù)據(jù)的乙機接到數(shù)據(jù)幀后,判斷數(shù)據(jù)幀中是否存在11和00的組合連接。如果存在,則表明該信息是回應信號,乙機發(fā)送下一個數(shù)據(jù);否則,乙機將該信息忽略,繼續(xù)等待甲機的回應信號。
甲機:如果在發(fā)送完回應信號的1秒內甲機沒有收到下一個數(shù)據(jù)幀,甲機重發(fā)回應信號OCCH。當回應信號的重發(fā)次數(shù)已達到3次仍未得到數(shù)據(jù)幀時,甲機放棄本次通信,然后重新啟動一次讀取該數(shù)據(jù)的通信。當同一通信重新啟動3次仍不能正常時,甲機放棄通信任務并發(fā)出通信出錯信息。
乙機:當發(fā)送完*后一個數(shù)據(jù)幀(校驗和)后,乙機退出甲乙機的鏈路連接,結束一次通信。
甲機:收到*后一個數(shù)據(jù)幀(校驗和)后,甲機將已收到數(shù)據(jù)累加得到的校驗和同收到的校驗和進行比較。如果兩個校驗和的數(shù)據(jù)一致,甲機結束本次通信;否則,甲機重新啟動一次通信。當同一通信重新啟動3次仍得不到正確數(shù)據(jù)時,甲機放棄該通信任務并發(fā)出通信出錯信息。