CN101170473A - 星形半双工链路中从站主动通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种星形半双工链路中从站主动通信方法，包括如下步骤：1)主站定时发出令牌包在多个从站之间轮询；2)从站在发出令牌回应包的同时或之前完成主动命令发送过程；3)从站向主站发送令牌回应包。与现有技术相比，本发明具备如下优点：通过应用简单的技术，在收到令牌及回应该令牌之间发送从站的命令包，化被动为主动，解决了从站与主站以及从站与从站之间主动通信的问题。

Description

星形半双工链路中从站主动通信方法

【技术领域】

本发明涉及移动通信和工业控制领域，尤其涉及一种星形半双工链路中从站主动通信方法。

【背景技术】

作为计算机技术与移动通信技术的交叉应用，集中监控技术在对移动通信系统的各个分布式工作节点的监控中起到非常关键的作用。通常一个集中监控系统包括多个工作端，根据不同的拓扑结构组成不同的网络，也就组成了不同的数据链路。现实应用中，集中监控的数据链路结构可以分为两种，即点对点链路和点对多链路，如图1所示，图1(a)中，仅有两个节点，即点对点链路；图1(b)则为点对多链路。如果这些数据链路是通过半双工物理通道(如RS-485)连接的，则称之为半双工集中监控数据链路结构。

通常，发送信息和命令的节点称为主站，接收信息和命令而发出响应的节点则称为从站。在集中监控系统中只有一个主站，其它皆为从站。监控中心通过主站与从站进行通信。在半双工集中监控数据链路中，站与站之间的通信链路是一直存在的，中间不需要建立链路和拆除链路。所有站点都可以收到通信链路上的数据包，如果数据包的目的地址与本站的地址不同，则丢弃该数据包，否则则做进一步的处理。为了防止数据冲突，任一时刻链路中处于数据发送状态的站点只能是一个。因此，集中监控系统中站与站之间的数据交互只能采取一问一答的方式，并且理论上从站不能主动发起通信请求。

在一些分布式系统中，由于主站与各从站距离较远，因此需要从从站端获取到主站的相关参数信息，这时，从站与主站主动通信的技术就显得尤为重要。

【发明内容】

本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种从站能主动进行通信实现交互通信的星形半双工链路中从站主动通信方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明星形半双工链路中从站主动通信方法，包括如下步骤：

1)、主站定时发出令牌包在多个从站之间轮询；

2)、从站在发出令牌回应包的同时或之前完成主动命令发送过程；

3)、从站向主站发送令牌回应包。

根据本发明的第一实施例所揭示的内容，步骤2)中主动命令发送过程可包括如下步骤：

I、从站收到主站的令牌包后，将需发送的命令包发送至主站；

II、主站收到命令包后向该从站发回命令回应包；

III、若从站尚需发送命令包，则继续将命令包发出，然后回到步骤II继续执行，否则执行步骤IV；

IV、从站向主站发回令牌回应包。

根据本发明的第二实施例所揭示的内容，步骤2)中主动命令发送过程包括如下步骤：

2.1、从站收到主站的令牌包后，将需发送的命令包发送至主站；

2.2、主站收到命令包后向该从站发回命令回应包；

2.3、主站继续发送令牌包至从站，若从站有需发送的命令包，则重复步骤2.1)和2.2)，否则执行步骤2.4)；

2.4、从站向主站发回令牌回应包。

根据本发明的第三实施例所示揭示的内容，步骤2)中主动命令发送过程包括如下步骤：

a、从站收到主站的令牌包后，将待发送的命令包与令牌回应包组合生成组合包并发送到主站；

b、主站将收到的组合包还原分解成令牌回应包和命令包，并响应所述命令包向相应的从站发出命令回应包。

此外，根据本发明第四实施例所揭示的内容，为了实现从站与从站之间的通信，在上述实施例中，主站在收到从站发来的数据包后，辨别其中命令包的目的地址，并将目的地址为其它从站的命令包转发至目的从站，然后等候该从站回复的命令回应包，并将其作为数据包转发至发送该命令包的源从站。

在本发明中，主站接收所有从站发出的数据包，而从站只处理源站为主站但目的站为本站的数据包，通过此一约束发挥主站的中心控制的作用。

进一步的，为避免总线冲突，当前站处于等待状态时，不允许发送令牌或命令包到总线上。

为增强通信流程的可靠性，可设置异常处理机制，即主站和/或从站在发送或等待数据包之前，预设定时参数，如果数据接收超过该定时参数，则复位重新处理相关数据。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：通过应用简单的技术，在收到令牌及回应该令牌之间发送从站的命令包，化被动为主动，解决了从站与主站以及从站与从站之间的主动通信的问题。

【附图说明】

图1为数据链路结构原理示意图，其中(a)为点对点示意图，(b)则为点对多示意图；

图2为本发明第一实施例从站与主站通信时的原理示意图；

图3为本发明所采用的软件的模型图；

图4为本发明第一实施例主站通信机制接收程序流程图；

图5为本发明各实施例通用的主站通信机制发送程序流程图；

图6为本发明第一实施例从站通信机制处理流程图；

图7为本发明第二实施例从站与主站通信时的原理示意图；

图8为本发明第二实施例主站通信机制接收程序流程图；

图9为本发明第二实施例从站通信机制处理流程图；

图10为本发明第三实施例从站与主站通信时的原理示意图；

图11为本发明第三实施例主站通信机制接收程序流程图；

图12为本发明第三实施例从站通信机制处理流程图；

图13为本发明第四实施例从站与主站通信时的原理示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

在集中监控系统中，主站需要不断收集从站的参数，如果从站出现异常，主站必须立刻向监控中心报告。主站收集从站参数是通过定时向各个从站发送询问命令数据包，从站响应询问数据包来实现的。这种帧格式相对固定的轮询数据包被称为令牌。令牌的响应数据包称之为令牌回应包。如果是因其它需要发出的主动通信数据包，称之为命令，命令的响应数据包则称之为命令回应包。

请参阅图2，本发明星形半双工链路中从站主动通信方法第一实施例的原理示意图中，左右两侧分别包括主站和从站，主站与从站的通信过程如下：

1)、主站定时发出令牌包在多个从站之间轮询；

2)、从站收到主站的令牌包后，将需发送的命令包发送至主站；

3)、主站收到命令包后向该从站发回命令回应包；

4)、若从站尚需发送命令包，则继续将命令包发出，然后回到步骤3)继续执行，否则执行步骤5)；

5)、从站向主站发回令牌回应包。

在上述步骤中，主站接收所有从站发出的数据包，而从站只处理源站为主站但目的站为本站的数据包，通过此一约束发挥主站的中心控制的作用。

进一步的，为避免总线冲突，当前站处于等待状态时，不允许发送令牌或命令包到总线上。

为增强通信流程的可靠性，可设置异常处理机制，即主站和/或从站在发送或等待数据包之前，预设定时参数，如果数据接收超过该定时参数，则复位重新处理相关数据。

如果从站还有命令需要发送给主站，则不断重复上述过程。

请参阅图3，图3揭示了实现上述方法的软件模型，包括总线端口驱动模块，通信机制实现模块，令牌管理模块以及应用模块。该软件模型应用于集中监控系统中，以下通过图4至图6中的流程图进一步揭示其通信机制的具体实现。

图4为主站通信机制接收程序的流程图。进入主站通信机制接收处理进程后，不断检测是否从总线上收到数据包，当接收到数据包时，检测主站是否处于令牌回应等待状态。

如果主站处于令牌回应等待状态，则进一步检查所收到的数据包的类型，若不是从站发来的命令包，则为令牌回应包，将该令牌回应包交给本站的令牌管理模块处理，当处理完毕时，将主站当前状态修改为空闲状态，并继续检测总线是否有数据包；若所接收到的数据包为命令包，则判断其目的站是否本主站，如是，将命令包交给本站应用模块处理，继续检测总线数据包，如不是，则当前数据包不可识别，将其丢弃，继续侦察总线数据包；

如果主站不是处于令牌回应状态，则进一步检查主站是否处于命令回应等待状态，如不是，则表明当前包不可识别，将其丢弃后继续检测总线数据，如主站处于命令回应等待状态，则分析该命令回应包，如果该包是响应本站的，则将该命令回应包交给本站应用模块，将主站当前状态修改成空闲状态后继续检测总线数据，否则，当前包不可识别，将其丢弃，继续检测总线数据。

如此不断循环，可保证主站通信机制的正常工作。

图5中，进一步揭示了主站通信机制发送程序的流程图，进入发送进程后，不断检测是否有数据包要发送到总线上，如果有需要，则调用总线端口驱动将数据包发送，然后，依据该数据包的类型修改不同的状态，即，当数据包为令牌包时，修改主站当前状态为令牌回应等待状态；当数据包为命令时，修改主站当前状态为命令回应等待状态并记录等待命令回应的站点为本站。当上述状态信息修改完毕后，继续检测是否需要发送数据包。图5中的原理适应于本发明的各个实施例中。

图6为从站通信机制处理程序流程图，该进程不断检测总线上的数据包，当收到数据包时，检测本站的状态。

若本站处于空闲状态时，进一步检查数据包类型，对于命令包，将其交给本站的应用模块处理，对于令牌包，则首先确定本站是否有命令包要发送，若无，把令牌包交给本站令牌管理模块进行常规处理即可，若有，则调用总线端口驱动将命令包发送，并修改本站当前状态为命令回应等待状态，继续不断对总线的数据包进行检测。

若本站非处于空闲状态，则进一步检测本站是否处于命令回应等待状态，如果不是，则表明当前包不可识别，将其丢弃，如果是命令回应等待状态，则还需先确认收到的数据包是否为命令回应包，如果不是，同理丢弃，如果是命令回应包，则将命令回应包交给本站应用模块处理，然后进一步判断所有命令包是否已全部发送完毕，如是，则不断调用总线端口驱动将待发送的命令包发送，修改本站当前状态成命令回应等待状态，如此循环至所有命令包发送完毕后，发送令牌回应包到主站，修改本站当前状态为空闲状态。继续不断循环检测总线数据包。

上述第一实施例技术简单，解决了从站与主站主动通信的根本性问题，适宜应用于从站有连续多个命令包发送到主站的情况，此时，从站主动通信的效率接近于主站发起的通信。

请参阅图7，本发明的第二实施例的原理示意图中，左右两侧分别包括主站和从站，主站与从站的通信过程如下：

1)、主站定时发出令牌包在多个从站之间轮询；

2)、从站收到主站的令牌包后，将需发送的命令包发送至主站；

3)、主站收到命令包后向该从站发回命令回应包；

4)、主站继续发送令牌包至从站，若从站有需发送的命令包，则重复步骤2)和3)，否则执行步骤5)；

5)、从站向主站发回令牌回应包，结束从站的主动命令包过程。

同理，在上述步骤中，主站接收所有从站发出的数据包，而从站只处理源站为主站但目的站为本站的数据包，通过此一约束发挥主站的中心控制的作用。

进一步的，为避免总线冲突，当前站处于等待状态时，不允许发送令牌或命令包到总线上。

为增强通信流程的可靠性，可设置异常处理机制，即主站和/或从站在发送或等待数据包之前，预设定时参数，如果数据接收超过该定时参数，则复位重新处理相关数据。

如果从站还有命令需要发送给主站，则不断重复上述过程。

本实施例使用与第一实施例相同的软件模型。以下结合附图进一步揭示其通信机制的具体实现。

图8为主站通信机制接收程序的流程图。进入主站通信机制接收处理进程后，不断检测是否从总线上收到数据包，当接收到数据包时，检测主站是否处于令牌回应等待状态。

如果主站处于令牌回应等待状态，则进一步检查所收到的数据包的类型，若不是从站发来的命令包，则为令牌回应包，将该令牌回应包交给本站的令牌管理模块处理，当处理完毕时，将主站当前状态修改为空闲状态，并继续检测总线是否有数据包；若所接收到的数据包为命令包，则判断其目的站是否本主站，如是，将命令包交给本站应用模块处理，继续检测总线数据包，如不是，则其目的站为其它从站，修改命令包的源站为本站，调用总线端口驱动将数据包发送，修改主站当前状态成命令回应等待状态，记录等待的站点，继续侦察总线数据包；

如果主站不是处于令牌回应状态，则进一步检查主站是否处于命令回应等待状态，如不是，则表明当前包不可识别，将其丢弃后继续检测总线数据，如主站处于命令回应等待状态，则分析该命令回应包，如果该包是响应本站的，则将该命令回应包交给本站应用模块，将主站当前状态修改成空闲状态后继续检测总线数据，否则，则表明其它从站为等待回应的站点，修改命令回应包的源站为本站，目标站为等待回应的从站，调用总线端口驱动将数据包发送，将主站当前状态修改成空闲状态，继续侦察总线数据包。

如此不断循环，可保证主站通信机制的正常工作。

本实施例的发送程序则与第一实施例图5所示的发送程序相同。

图9为本实施例的从站通信机制处理程序流程图，该进程不断检测总线上的数据包，当收到数据包时，检测本站的状态。

若本站处于空闲状态时，进一步检查数据包类型，对于命令包，将其交给本站的应用模块处理，对于令牌包，则首先确定本站是否有命令包要发送，若无，把令牌包交给本站令牌管理模块进行常规处理即可，若有，则调用总线端口驱动将命令包发送，并修改本站当前状态为命令回应等待状态，继续不断对总线的数据包进行检测。

若本站非处于空闲状态，则进一步检测本站是否处于命令回应等待状态，如果不是，则表明当前包不可识别，将其丢弃，如果是命令回应等待状态，则还需先确认收到的数据包是否为命令回应包，如果不是，同理丢弃，如果是命令回应包，则将命令回应包交给本站应用模块处理，修改本站当前状态为空闲状态。继续不断循环检测总线数据包。

上述有关第二实施例所揭示的技术相对更为简单，同样解决了从站与主站主动通信的根本性问题。

以下进一步揭示第三实施例，请参阅图10所示的第三实施例的原理示意图，图10中，左右两侧分别包括主站和从站，主站与从站的通信过程如下：

1)、主站定时发出令牌包在多个从站之间轮询；

2)、从站收到主站的令牌包后，将待发送的命令包与令牌回应包组合生成组合包并发送到主站；

3)、主站将收到的组合包还原分解成令牌回应包和命令包，并响应所述命令包向相应的从站发出命令回应包。

同理，在上述步骤中，主站接收所有从站发出的数据包，而从站只处理源站为主站但目的站为本站的数据包，通过此一约束发挥主站的中心控制的作用。

进一步的，为避免总线冲突，当前站处于等待状态时，不允许发送令牌或命令包到总线上。

为增强通信流程的可靠性，可设置异常处理机制，即主站和/或从站在发送或等待数据包之前，预设定时参数，如果数据接收超过该定时参数，则复位重新处理相关数据。

如果从站还有命令需要发送给主站，则不断重复上述过程。

本实施例使用与第一实施例相同的软件模型(参见图3及其相关的描述)，以下结合附图进一步揭示其通信机制的具体实现。

图11为本实施例主站通信机制接收程序的流程图。进入主站通信机制接收处理进程后，不断检测是否从总线上收到数据包，当接收到数据包时，检测主站是否处于令牌回应等待状态。

如果主站处于令牌回应等待状态，则进一步检查所收到的数据包的类型，若不是组合包，则为令牌回应包，将该令牌回应包交给本站的令牌管理模块处理，当处理完毕时，将主站当前状态修改为空闲状态，并继续检测总线是否有数据包；若所接收到的数据包为组合包，则把组合包还原分解成令牌回应包和命令包，同理，令牌回应包交回令牌管理模块做后续处理，而对于命令包则判断其目的站是否本主站，如是，将命令包交给本站应用模块处理，如不是，则修改命令包中的源站为本站，调用总线端口驱动将数据包发送，修改主站当前状态成命令回应等待状态，记录等待的站点之后，返回继续检测总线的数据包；

如果主站不是处于令牌回应状态，则进一步检查主站是否处于命令回应等待状态，如不是，则表明当前包不可识别，将其丢弃后继续检测总线数据，如主站处于命令回应等待状态，则分析该命令回应包，如果该包是响应本站的，则将该命令回应包交给本站应用模块，将主站当前状态修改成空闲状态后继续检测总线数据，否则，则修改命令回应包的源站为本站，目标站为等待回应的从站，然后调用总线端口驱动将数据包发送，将主站当前状态修改成空闲状态后继续检测总线数据。

如此不断循环，可保证主站通信机制的正常工作。

本实施例的主站发送程序流程图与图5相同，请参阅第一实施例中有关图5的描述。

图12为本实施例从站通信机制处理程序流程图，该进程不断检测总线上的数据包，当收到数据包时，检测本站的状态。

若本站处于空闲状态时，进一步检查数据包类型，对于命令包，将其交给本站的应用模块处理，对于令牌包，则首先确定本站是否有命令包要发送，若无，把令牌包交给本站令牌管理模块进行常规处理即可，若有，则组合令牌回应包和本站的命令包，然后调用总线端口驱动将组合包发送，并修改本站当前状态为命令回应等待状态，继续不断对总线的数据包进行检测。

若本站非处于空闲状态，则进一步检测本站是否处于命令回应等待状态，如果不是，则表明当前包不可识别，将其丢弃，如果是命令回应等待状态，则还需先确认收到的数据包是否为命令回应包，如果不是，同理丢弃，如果是命令回应包，则将命令回应包交给本站应用模块处理，然后修改本站当前状态为空闲状态。继续不断循环检测。

通过上述有关第三实施例的描述，可知，本实施例因为涉及组包与分包技术的增加，会使技术实现相对于传统技术具有一定的复杂性，此外，由于从站主动通信的速度信赖于主站发给该从站令牌包的频率，因此，本实施例的技术宜应用于对从站主动通信速度不太苛刻的情况。

但是，本实施例保证了令牌回应的及时性，使从站状态参数的收集频率不受从站主动通信的影响，因此相对传统技术而言，整体效率得以保证，更重要的，本实施例解决了从站与主站主动通信的根本性问题。

有关本发明第四实施例，请结合图13，图13为第四实施例的原理示意图，图13中包括一个主站和从站1、从站2，第四实施例为第二实施例的一个改型，与第二实施例比较，第四实施进一步揭示了从站与从站之间进行主动通信的技术方案。具体而言，本实施例是在从站1收到主站发来的令牌后，发送命令包，然后主站将该命令包转发给从站2，从站2继而回发命令回应包至主站，主站再将其回发至从站1，以此一步骤进一步实现从站与从站之间的通信。

相应的，也可在第一实施例和第三实施例的基础，利用与第四实施例相同的原理，实现从站与从站之间的通信，概括而言，在上述前三个实施例中，主站在收到从站发来的数据包后，辨别其中命令包的目的地址，并将目的地址为其它从站的命令包转发至目的从站，然后等候该从站回复的命令回应包，并将其作为数据包转发至发送该命令包的源从站。即可实现从站与从站之间的主动通信。

综上所述，本发明实现了星形半双工链路中从站与主站、从站与从站之间的主动通信技术方案，克服了传统技术中的不足，使集中监控系统的功能得以大大增强。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和描述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。所附的权利要求书覆盖了本发明精神和范围内的所有这些改变和修改。

Claims (10)

1.一种星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于包括如下步骤：

1)、主站定时发出令牌包在多个从站之间轮询；

2)、从站在发出令牌回应包的同时或之前完成主动命令发送过程；

3)、从站向主站发送令牌回应包。

2.根据权利要求1所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于步骤2)中主动命令发送过程包括如下步骤：

I、从站收到主站的令牌包后，将需发送的命令包发送至主站；

II、主站收到命令包后向该从站发回命令回应包；

III、若从站尚需发送命令包，则继续将命令包发出，然后回到步骤II继续执行，否则执行步骤IV；

IV、从站向主站发回令牌回应包。

3.根据权利要求1所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于步骤2)中主动命令发送过程包括如下步骤：

2.1、从站收到主站的令牌包后，将需发送的命令包发送至主站；

2.2、主站收到命令包后向该从站发回命令回应包；

2.3、主站继续发送令牌包至从站，若从站有需发送的命令包，则重复步骤2.1)和2.2)，否则执行步骤2.4)；

2.4、从站向主站发回令牌回应包。

4.根据权利要求1所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于步骤2)中主动命令发送过程包括如下步骤：

a、从站收到主站的令牌包后，将待发送的命令包与令牌回应包组合生成组合包并发送到主站；

b、主站将收到的组合包还原分解成令牌回应包和命令包，并响应所述命令包向相应的从站发出命令回应包。

5.根据权利要求2至4所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于：

主站在收到从站发来的数据包后，辨别其中命令包的目的地址，并将目的地址为其它从站的命令包转发至目的从站，然后等候该从站回复的命令回应包，并将其作为数据包转发至发送该命令包的源从站。

6.根据权利要求5所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于：主站接收所有从站发出的数据包，而从站只处理源站为主站但目的站为本站的数据包。

7.根据权利要求6所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于：当前站处于等待状态时，不允许发送令牌或命令包到总线上。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于：主站和/或从站在发送或等待数据包之前，预设定时参数，如果数据接收超过该定时参数，则复位重新处理相关数据。

9.根据权利要求5所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于：主站和/或从站在发送或等待数据包之前，预设定时参数，如果数据接收超过该定时参数，则复位重新处理相关数据。

10.根据权利要求6或7所述的星形半双工链路中从站主动通信方法，其特征在于：主站和/或从站在发送或等待数据包之前，预设定时参数，如果数据接收超过该定时参数，则复位重新处理相关数据。

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