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飲用水流量計和計算機間的（de）通信協議分析介紹
點擊次（cì）數：1948 發布時間：2021-01-16 12:44:37
飲用水（shuǐ）流量計通過串行RS一（yī）485標準總線與站內（nèi）PC機連接（jiē）。在進行數據傳輸時,站內PC機先發出（chū）地址幀對指定的節點設備尋址,在得到確認之後向（xiàng）選中的節點設備（bèi）發送命令及參數,或者接收節點設備采集的數據。為了滿足簡單實用的要求,根（gēn）據RS一485數據總線（xiàn）通（tōng）信的特（tè）點可以將節點的飲用（yòng）水流（liú）量計和（hé）站內PC機間的通信協議（yì）分為（wéi）三層:物理層、數據鏈路層、報文層。
一、物理層
飲用水流量計等節點設備和站（zhàn）內PC機之間的通信符合RS一485電氣規範。采用平衡式差分（fèn）長線驅動,半雙工。通信介質采用（yòng）雙絞線或同軸電纜。
二、數（shù）據鏈路層
飲用（yòng）水（shuǐ）流（liú）量計等節點設備和站內PC機間的通信采用異步串行通訊控製規程,並采用（yòng）地址位喚醒握手協議。因此在協議（yì）中規定（dìng）了傳地址和傳數（shù）據兩（liǎng）種（zhǒng）不同（tóng）的幀格式,如圖.64所示（shì）。地址幀（zhēn）和數據幀由11位構成,幀格式為l位起始位,l位停止位,8位數據位,1位（wèi）*9位。我（wǒ）們將*9位設定為“地（dì）址/數據（jù）指示位”,用來區分所（suǒ）發送/接受的幀信息是地址（zhǐ）幀還是數據幀。*9位為1,表示PC機發送/接受的是“地址幀”*9位為（wéi）O,表（biǎo）示主機發送/接受的是“數據幀”。命令幀與校（xiào）驗和的發送格（gé）式與數據幀相同,因此可由數據（jù）幀演化得到。
三、報文（wén）層
在飲用水流量計等節點設備和C機通信的過程中（zhōng）,由地（dì）址幀、命令幀、數據幀、校驗和可組成各種（zhǒng）功（gōng）能不同的報文（wén）。由於采用主從工作方式來實現通信,飲用水流量計等節點設備僅能接收並執行PC機發送來的控製命令,而不能發送命令給PC機（jī）。因此,由（yóu）PC機（jī）發往流量計等節點設備的報文一般包括一（yī）個地（dì）址幀,一個命令幀,若幹個數據幀和一（yī）個校驗和（hé）,其報文格式圖.6a5所示;而由流量（liàng）計等（děng）節點設備發往PC機的報文（wén）一般包括一個地址幀,若幹（gàn）個數據幀和一個校驗和,其報文格式（shì）如圖6.5b所示。
由（yóu）於RS一485電氣標準規定每段隻能聯結犯個節點設備,因此可用地址幀中五個二（èr）進製位表示（shì）這32個地址,其餘3位用來表示命令,從而構成地址命令幀（zhēn）。對於控製命令需求（qiú）不超過八個的通信係統,采用地址命令幀可壓縮報文長度提高通信效率。在汙水網絡監控係統中,飲用水流量（liàng）計和PC機通信的主要目的是將流量計中的有用數據讀（dú）到（dào）PC機中。這些數據包括:總累積流量、正向累（lèi）積（jī）流量、反向累積流量、瞬時流量。通信時（shí）,PC機隻需向飲用（yòng）水流量計發送（sòng）讀總累積流量、讀正向累積（jī）流量、讀反向累（lèi）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（lìng）幀可合二為一,用一個地址命令幀代替。PC機和飲用水流（liú）量計間的地（dì）址命令幀定義如圖.66所示。根據汙（wū）水網絡監控係統中PC機（jī）與飲用水（shuǐ）流量計間通信的特殊性,二者通信所使用的（de）報文可簡化為圖（tú）.67的格（gé）式。
四、通信規程
采（cǎi）用地址喚醒握手協議後,流（liú）量計和PC機間的通信按照下麵甲乙機間的通信規程進行。在通信規程中,甲（jiǎ）機代表網絡中的PC機,乙機代表（biǎo）網絡中的飲（yǐn）用水流量計。通信規程中的3個通信重複計數器（qì）及其所對應的通信出錯（cuò）信息各不相同,以便於通信出錯原因（yīn）的查找確定。甲機和乙（yǐ）機間具體通信規程如下:
甲機:為了得到飲用水流量計（jì）中（zhōng）的有用數據,甲機*先向網絡中發出與流量計通信地址相關的地址命（mìng）令幀,以啟動一次數據通信。
乙機:接收到與地址有（yǒu）關的幀信息（xī）後,乙（yǐ）機將幀信息中的地址與本（běn）身所分（fèn）配的網絡地址相比較。如果幀信息中的地址與其本（běn）身的網絡地址一致,乙（yǐ）機建立甲乙機間的鏈路連接並從幀信息中讀取命令,然後向甲機發送包含本身地址的地址幀,進入等（děng）待回應信號狀態;否則,乙機忽略得到的地址信息,不做任何反應（yīng）。
甲機（jī）:如（rú）果在發送（sòng）完地址命令（lìng）幀的1秒（miǎo）內甲機沒有收到地址幀,甲機發送地址命令幀重新啟動一次通（tōng）信。收到乙機發回的地（dì）址幀後,甲機將地址幀中的（de）地址與（yǔ）曾經發出（chū）的地址相比較。如果地址相同（tóng）,甲機向乙機發送oCC(H11oO11O0)數據幀做為回應信（xìn）號;否則,甲機重（chóng）新發送地址命令幀（zhēn）。
乙機:發送完地址幀的乙機（jī）接到數據幀後,判斷數據幀中是否存在n和00的組合連接。如果存在,則表明該信息是回應信號,乙（yǐ）機按照命令要求發送*一個數據;否（fǒu）則,乙機將該信息忽（hū）略,繼續等（děng）待甲機的（de）回應信號。
甲機:如果在發送完回應信號的（de）1秒內甲機（jī）沒有收到數（shù）據幀,甲機發（fā）送地址命令幀重新啟動一次通信。當地址命令幀的重（chóng）發次數已達到3次仍未得到數據幀時（shí）,甲機放棄通信任務並發出通信出錯信息。收到數據幀後,甲機向網絡中發送OCCH(11001100)數據幀做為回應信（xìn）號,以通知乙機發送下一個數據幀信息。
乙機（jī）:發送完數（shù）據的乙機接到數據幀後,判斷數據幀中是否存在11和00的組合連接。如果（guǒ）存在,則（zé）表明該（gāi）信息是回應信號,乙機發送下一個數據;否則,乙機將該信息忽略,繼續（xù）等待甲（jiǎ）機的回應信號。
甲機:如果在發送完回應信號的1秒內（nèi）甲機沒有收到下一個數據幀,甲機重（chóng）發回應（yīng）信號OCCH。當回應（yīng）信號的重發次數已達到3次仍（réng）未得到數據幀時（shí）,甲機放棄（qì）本次通信,然後重新啟動一次讀取該數據的通信（xìn）。當同一通信重新啟動3次仍不（bú）能正常時,甲機放棄通信任務並發出通信出錯（cuò）信息。
乙機:當發送完*後一個數（shù）據幀(校驗和)後,乙機退出甲乙機的鏈路連（lián）接（jiē）,結束一次通信。
甲機（jī）:收到*後一個數據幀(校驗和)後,甲機（jī）將已收到數據累加得到的校驗和同收到的（de）校驗和進行比較。如果兩個校驗和的數據一致,甲機結束（shù）本次（cì）通信;否則,甲機重（chóng）新啟動一（yī）次通信。當同一通信重新（xīn）啟動3次仍得不到正確數據時,甲機放棄該通信任務（wù）並發出通信出錯信（xìn）息。
一、物理層
飲用水流量計等節點設備和站（zhàn）內PC機之間的通信符合RS一485電氣規範。采用平衡式差分（fèn）長線驅動,半雙工。通信介質采用（yòng）雙絞線或同軸電纜。
二、數（shù）據鏈路層
飲用（yòng）水（shuǐ）流（liú）量計等節點設備和站內PC機間的通信采用異步串行通訊控製規程,並采用（yòng）地址位喚醒握手協議。因此在協議（yì）中規定（dìng）了傳地址和傳數（shù）據兩（liǎng）種（zhǒng）不同（tóng）的幀格式,如圖.64所示（shì）。地址幀（zhēn）和數據幀由11位構成,幀格式為l位起始位,l位停止位,8位數據位,1位（wèi）*9位。我（wǒ）們將*9位設定為“地（dì）址/數據（jù）指示位”,用來區分所（suǒ）發送/接受的幀信息是地址（zhǐ）幀還是數據幀。*9位為1,表示PC機發送/接受的是“地址幀”*9位為（wéi）O,表（biǎo）示主機發送/接受的是“數據幀”。命令幀與校（xiào）驗和的發送格（gé）式與數據幀相同,因此可由數據（jù）幀演化得到。
三、報文（wén）層
在飲用水流量計等節點設備和C機通信的過程中（zhōng）,由地（dì）址幀、命令幀、數據幀、校驗和可組成各種（zhǒng）功（gōng）能不同的報文（wén）。由於采用主從工作方式來實現通信,飲用水流量計等節點設備僅能接收並執行PC機發送來的控製命令,而不能發送命令給PC機（jī）。因此,由（yóu）PC機（jī）發往流量計等節點設備的報文一般包括一（yī）個地（dì）址幀,一個命令幀,若幹個數據幀和一（yī）個校驗和（hé）,其報文格式圖.6a5所示;而由流量（liàng）計等（děng）節點設備發往PC機的報文（wén）一般包括一個地址幀,若幹（gàn）個數據幀和一個校驗和,其報文格式（shì）如圖6.5b所示。
由（yóu）於RS一485電氣標準規定每段隻能聯結犯個節點設備,因此可用地址幀中五個二（èr）進製位表示（shì）這32個地址,其餘3位用來表示命令,從而構成地址命令幀（zhēn）。對於控製命令需求（qiú）不超過八個的通信係統,采用地址命令幀可壓縮報文長度提高通信效率。在汙水網絡監控係統中,飲用水流量（liàng）計和PC機通信的主要目的是將流量計中的有用數據讀（dú）到（dào）PC機中。這些數據包括:總累積流量、正向累（lèi）積（jī）流量、反向累積流量、瞬時流量。通信時（shí）,PC機隻需向飲用（yòng）水流量計發送（sòng）讀總累積流量、讀正向累積（jī）流量、讀反向累（lèi）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（lìng）幀可合二為一,用一個地址命令幀代替。PC機和飲用水流（liú）量計間的地（dì）址命令幀定義如圖.66所示。根據汙（wū）水網絡監控係統中PC機（jī）與飲用水（shuǐ）流量計間通信的特殊性,二者通信所使用的（de）報文可簡化為圖（tú）.67的格（gé）式。
四、通信規程
采（cǎi）用地址喚醒握手協議後,流（liú）量計和PC機間的通信按照下麵甲乙機間的通信規程進行。在通信規程中,甲（jiǎ）機代表網絡中的PC機,乙機代表（biǎo）網絡中的飲（yǐn）用水流量計。通信規程中的3個通信重複計數器（qì）及其所對應的通信出錯（cuò）信息各不相同,以便於通信出錯原因（yīn）的查找確定。甲機和乙（yǐ）機間具體通信規程如下:
甲機:為了得到飲用水流量計（jì）中（zhōng）的有用數據,甲機*先向網絡中發出與流量計通信地址相關的地址命（mìng）令幀,以啟動一次數據通信。
乙機:接收到與地址有（yǒu）關的幀信息（xī）後,乙（yǐ）機將幀信息中的地址與本（běn）身所分（fèn）配的網絡地址相比較。如果幀信息中的地址與其本（běn）身的網絡地址一致,乙（yǐ）機建立甲乙機間的鏈路連接並從幀信息中讀取命令,然後向甲機發送包含本身地址的地址幀,進入等（děng）待回應信號狀態;否則,乙機忽略得到的地址信息,不做任何反應（yīng）。
甲機（jī）:如（rú）果在發送（sòng）完地址命令（lìng）幀的1秒（miǎo）內甲機沒有收到地址幀,甲機發送地址命令幀重新啟動一次通（tōng）信。收到乙機發回的地（dì）址幀後,甲機將地址幀中的（de）地址與（yǔ）曾經發出（chū）的地址相比較。如果地址相同（tóng）,甲機向乙機發送oCC(H11oO11O0)數據幀做為回應信（xìn）號;否則,甲機重（chóng）新發送地址命令幀（zhēn）。
乙機:發送完地址幀的乙機（jī）接到數據幀後,判斷數據幀中是否存在n和00的組合連接。如果存在,則表明該信息是回應信號,乙（yǐ）機按照命令要求發送*一個數據;否（fǒu）則,乙機將該信息忽（hū）略,繼續等（děng）待甲機的（de）回應信號。
甲機:如果在發送完回應信號的（de）1秒內甲機（jī）沒有收到數（shù）據幀,甲機發（fā）送地址命令幀重新啟動一次通信。當地址命令幀的重（chóng）發次數已達到3次仍未得到數據幀時（shí）,甲機放棄通信任務並發出通信出錯信息。收到數據幀後,甲機向網絡中發送OCCH(11001100)數據幀做為回應信（xìn）號,以通知乙機發送下一個數據幀信息。
乙機（jī）:發送完數（shù）據的乙機接到數據幀後,判斷數據幀中是否存在11和00的組合連接。如果（guǒ）存在,則（zé）表明該（gāi）信息是回應信號,乙機發送下一個數據;否則,乙機將該信息忽略,繼續（xù）等待甲（jiǎ）機的回應信號。
甲機:如果在發送完回應信號的1秒內（nèi）甲機沒有收到下一個數據幀,甲機重（chóng）發回應（yīng）信號OCCH。當回應（yīng）信號的重發次數已達到3次仍（réng）未得到數據幀時（shí）,甲機放棄（qì）本次通信,然後重新啟動一次讀取該數據的通信（xìn）。當同一通信重新啟動3次仍不（bú）能正常時,甲機放棄通信任務並發出通信出錯（cuò）信息。
乙機:當發送完*後一個數（shù）據幀(校驗和)後,乙機退出甲乙機的鏈路連（lián）接（jiē）,結束一次通信。
甲機（jī）:收到*後一個數據幀(校驗和)後,甲機（jī）將已收到數據累加得到的校驗和同收到的（de）校驗和進行比較。如果兩個校驗和的數據一致,甲機結束（shù）本次（cì）通信;否則,甲機重（chóng）新啟動一（yī）次通信。當同一通信重新（xīn）啟動3次仍得不到正確數據時,甲機放棄該通信任務（wù）並發出通信出錯信（xìn）息。