CN101267425B

CN101267425B - 用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯方法

Info

Publication number: CN101267425B
Application number: CN200710038128.7A
Authority: CN
Inventors: 叶建忠; 陈剑峰; 田洪亮; 邬超
Original assignee: SHANGHAI BEIDIAN INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Shanghai electric power industry (Group) Limited by Share Ltd
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: CN101267425A

Abstract

本发明涉及信号装置类，具体的讲是涉及一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯协议，用于分布式监控系统中，解决系统中各个监控模块与主控制单元之间的命令和应答的交互，由于具有帧头帧尾结构，便于在通讯顺序混乱的情况下找出完整的帧；通过返回码，可跟踪命令执行情况，通过校验码，可以对通讯线路上的突发错误进行检测，规定了出错重发和超时重发机制；由于具有命令标记MI序号，对通讯链路上因延时产生的信息之后进行适当的处理。

Description

用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯方法

技术领域

本发明涉及信号装置类，具体的讲是涉及一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯协议，用于分布式监控系统中，解决系统中各个监控模块与主控制单元之间的命令和应答的交互。

监控系统中由通讯模块根据监控中心命令向底层模块发出相应的指令，各模块根据指令返回所对应的数据，本发明通讯协议定义了通讯模块与底层模块进行应答的通讯波特率、命令帧格式、数据帧的格式、数据校验机制及纠错机制。

背景技术

动力环境是通讯系统的基础，动力环境的良好工作状态是通讯系统正常工作的关键。一般的通信设备的动力环境要素有：电池的电压和工作状态、交流配电和直流配电的状态、室内温度湿度，以及是否有紧急状态(火警、水浸、非法进入等)。随着大量动力基站的投入使用，维护及管理成本的急剧上升，出于对减少专业人员配置、减轻劳动强度、提高维护质量的考虑，对于动力环境监测系统的建成的需求迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯协议，本协议规定了底层各监控模块互联通讯协议标准，接口包括监控系统内部不同监控模块之间的通信接口以及监控系统与外部综合网管之间通信接口，实现监控系统不同网络层次之间的互相通信以及与综合网管的互相通信，该协议的回应帧具有帧头帧尾结构，便于在通讯顺序混乱的情况下找出完整的帧，具有返回码，可跟踪命令执行情况，具有校验码，可以对通讯线路上的突发错误进行检测，同时规定了出错重发和超时重发机制。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯协议，包括命令帧和回应帧，其特征在于所述的回应帧由起始标志(SOI)、命令目的地址(DA)、命令源地址(SA)、命令标志(MI)、命令体(MC)、具体数据(DC)、结束标志(EOI)依次排序组成。

所述的回应帧中具有返回码(RTN)，可跟踪命令执行情况。

所述的回应帧中规定了出错重发和超时重发机制，所述返回码(RTN)用来控制命令帧是否正确，及重发机制。

所述的回应帧中具有校验码(CHKSUM)，可对通讯线路上的突发错误进行检测。

所述的校验码(CHKSUM)占用两个两个字节X₁X₂X₃X₄H。

所述的命令目的地址(DA)和命令源地址(SA)均为一个字节，分别包括：PC＝0X00、电池监控单元＝0x01—0x04、模拟监控单元＝0x05、数字监控单元—0x06、时钟及数据记录单元＝0x07、通讯单元＝0X08，扩展设备地址依次为0X0A、0X0B、0X0C、0X0D智能串口。

所述的命令标志(MI)数值为一位16进制数，用以确定一条命令和它的应答数据的对应关系，数值从01—0xCA。

所述命令体(MC)由3位16进制数值表示。

本发明的优点是，具有开放型的架构，可根据实际需要灵活扩充命令帧和相应的回应帧；具有较强的检错功能，由于具有帧头帧尾结构，便于在通讯顺序混乱的情况下找出完整的帧；通过返回码，可跟踪命令执行情况，通过校验码，可以对通讯线路上的突发错误进行检测，规定了出错重发和超时重发机制；由于具有命令标记MI序号，对通讯链路上因延时产生的信息之后进行适当的处理。

协议架构清晰，扩展性好；帧结构的形式保证了通讯的可靠、稳定、误码率低；采用累加求模取反加一的校验方法，抗干扰能力强；符合动力环境监控机房设计要求规范，并在此基础上加以提高，进行功能上的扩展。

附图说明

附图1为本发明实施例控制框图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，图中标号分别表示：

FSU：机房(站)现场监控单元；

AUTO DEV：机站智能设备(开关电源、智能门禁等)；

COMM：智能通讯板，负责对外的串口通讯及外接智能设备的通讯；

D+R+T：DRT模块为时钟显示模块，显示模块+记录模块+时钟控制模块，用于显示数据内容，记录数据，时钟显示和设定；

B：电池模块，最大允许4块，对应四组电池，用于采集电池电压、电流，数据超过告警门限则上报；

A+D：模拟量模块+数字量模块，允许外接33个模拟量，16个数字量，通过外接各类传感器进行模拟量、数字量采集，有告警则上报。

本实施例涉及的物理接口和通信方式是：

串行通信口采用标准的RS232或者RS485方式。信息传输方式为异步方式，起始位1位，数据位8位，停止位1位，无校验位。数据传输速率为9.6、19.2、115.2kbit/s可选。

外部接口：4路智能设备输出串口，1路PC调试串口，1路E1输出串口。其中，PC调试串口和E1输出串口共用，通过继电器选择控制输出。预留1路串口以后短消息模块输出。

通信方式：整个FSU有三套通讯系统，采用以串行通信口采用标准的RS232或者RS485 连接的主从通讯方式。

1.FSU与外部PC的通讯系统。外部PC为主，FSU为从。

2.FSU与被监控智能设备的通讯系统。FSU为主，被监控智能设备为从。

3.FSU内部的通讯系统，如图一所示中的，COMM、D+R+T、B、A+D、干结点间的通讯，采用485主从方式通讯，其中D+R+T模块为主，别的模块为从。各模块间的通讯都是以D+R+T主发来建立通讯的。

本实施例涉及的用于分布式监控系统中的板间接口通讯协议，包括两种格式，命令帧和应答帧。

命令帧基本格式

序号	1	2	3	4	5	6	7	8
									字节数	1	1	1	1	3	N	2	1
符号	SOI	DA	SA	MI	MC	DC	CHKSUM	EOI

帧格式各部分说明

序号	符号	表示意义	备注
				1	SOI	起始标志(START OF FRAME)	FDH
2	DA	Destination Address DA(命令目的地址)
				3	SA	Source Address SA(命令源地址)
4	MI	命令标志
				5	MC	命令体
6	DC	具体数据
				7	CHKSUM	校验和码
8	EOI	结束标志	FEH

回应帧基本格式

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										字节数	1	1	1	1	3	N	1	2	1
符号	SOI	DA	SA	MI	MC	DC	RTN	CHKSUM	EOI

帧格式各部分说明

序号	符号	意义	备注
				1	SOI	起始标志(START OF INFORMATION)	FDH
2	DA	Destinat ion Address DA(命令目的地址)
				3	SA	Source Address SA(命令源地址)
4	MI	命令标志

5	MC	命令体
				6	DC	具体数据
7	RTN	返回码，说明命令执行情况，见下表
				8	CHKSUM	校验和码
9	EOI	结束标志	FEH

命令目的地址DA和命令源地址SA均为一个字节，目的设备地址：

PC＝0X00

电池监控单元＝0x01—0x04

模拟监控单元＝0x05

数字监控单元＝0x06

时钟及数据记录单元＝0x07

通讯单元＝0X08

扩展设备地址依次为0X0A、0X0B、0X0C、0X0D智能串口。

命令标志MI，用以确定一条命令和它的应答数据的对应关系，即一条命令和它对应的数据帧的MI相同，MI的数值为一位16进制数，数值从01—0xCA。本实施例的MI值主要从PC命令帧中得到，非PC发起端发起的命令帧，MI的值为C1H。

命令体MC，即命令的具体操作内容，由3位16进制数值表示，由DA和MC的内容可以组成上千条命令。

具体数据DC采用BCD码数据表示法，DC为数据帧所带数据内容，其长短为0—50byte，电池组和模拟量的数据用BCD码表示，数字量的数据用二进制数表示。

返回码RTN为回应帧专有标志位，用来控制命令帧是否正确，可跟踪命令执行情况，及重发机制。

返回码RTN由

序号	RTN值(16进制)	意义
			1	00H	正常
2	01H	CHKSUM错
			3	02H	命令格式错
4	03H	无效数据
			5	04H	预留
6	05H	预留
			7	06H	预留

构成。

重发机制主要通过返回码RTN及延时来控制。当源地址发送命令后，开始计时，在规定的时间内目标地址没有给与回应，则重发。或者源地址收到目标地址的RTN错误回应后，源地址端重发。三次重发如果没有回应，则放弃该帧。功能查询帧如果三次没有回应，则表示该模块可能错误。

DRT模块重发三次后没有回应，则向COMM模块发送模块故障上告帧。

校验码CHECKSUM可对通讯线路上的突发错误进行检测，占用两个两个字节X₁X₂X₃X₄H。首先，除SOI、EOI和CHKSUM外，其他字符按字节值累加求模256和，取结果的补码(即取反加1)，得到W₁W₂H。

X₁X₂H＝W₁W₂H &0xF0H

X₃X₄H＝W₁W₂H &0x0FH

其中，X₁＝W₁，X₄＝W₂，X₃＝X₄＝0

CHKSUM需要各单元自己计算得出。

该协议可根据应用的具体要求，定义命令体MC和相应的数据DC，从而可以适应不同的分布式控制系统的应用。

本实施例各软件模块功能单一，设计相对简单，容易软件修改，版本升级相对方便。

FSU动力环境监控软件的主要功能是：运行中，通过它对硬件电路的控制，完成对整个基站的动力和环境数据的采集、处理、传送以及相关的控制动作。整个设备的监控软件设计和其硬件结构一样，采用功能化模块设计，不同的软件功能模块装载于不同硬件模块的CPU中，相同的硬件功能模块，它的的软件功能模块也相同，模块化的软件设计有以下特点：

和各硬件模块对应，整个FSU软件由蓄电池检测软件模块、模拟量检测软件模块、数字量检测软件模块、时钟记录软件模块以及全双工通信软件模块组成。

各软件模块互相独立，各模块分工清晰，互不交叉、重叠。

各软件模块通过内部信息流进行数据传送和交换。内部信息流一为各采样检测模块和时钟记录模块之间的信息交换，给数据记录提供信息，内部信息流二为各模块和各全双工通信模块之间的信息交换，外部信息流为全双工通信模块和监控中心的信息交换。各软件模块同时并行运行，运行速度快，数据处理实时性强。

内部和外部的信息交流采用微数据结构，通信帧结构简单灵活，通信速度快，处理效率高，增加或修改控制命令方便。各软件模块功能单一，设计相对简单，容易软件修改，版本升级相对方便。

FSU软件的以下性能使其具有很强的容错纠错能力，确保软件运行安全可靠：

软件的命令帧和数据帧结构中具有“源地址”DS和“目的地址”DA，不同的模块和外接智能设备口，分配有不同的“地址”：1#蓄电池模块地址为01，2#蓄电池模块地址为02，3#蓄电池模块地址为03，4#蓄电池模块地址为04，模拟量检测模块地址为05，数字量检测模块地址为06，时钟记录模块地址为07，全双工通信模块地址为08，1#智能设备口地址为0A，2#智能设备口地址为0B，3#智能设备口地址为0C，4#智能设备口地址为0D。各个软件模块根据自己的“地址”来判断收到的命令和数据，是否属于自己，否则将把不属于自己的信息，或者“地址”错误的信息拒之门外。

软件的命令帧有比较严谨的命令体MC结构，各模块的的“地址”和命令体的组合，使得每一条命令在整个命令集中都是“唯一”的，因此各软件模块很容易将收到的错误命令内容不予理睬。

软件的帧结构中的数据体DC中的数据为BCD码组成，它除了具有比ASCII码高得命令体MC，它们都由16进制数构成—的组成，这样，各软件模块多的表达效率，同时将明显有别于帧结构中其它部分—帧头SOF、帧尾EOF、在接收和发送数据时，不会因为数据值的随机性和随意性发生和帧头SOF、帧尾EOF、命令体MC内容的混淆而发生错误。

各模块具有硬件和软件结合的“看门狗”(Watchdog)重启功能，一旦由于强烈干扰，产生软件模块运行错误时，CPU将自动重启，软件模块恢复正常运行。

FSU内部模块通过通信链路连接，出问题的模块会自动将工作模式改为侦听模式，不会发送数据，因此不会影响其他模块正常运行。

Claims

1.一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯方法，包括命令帧和回应帧，其特征在于接口包括监控系统内部不同监控模块之间的通信接口以及监控系统与外部综合网管之间通信接口，实现监控系统不同网络层次之间的互相通信以及与综合网管的互相通信，所述的回应帧具有帧头帧尾结构，便于在通讯顺序混乱的情况下找出完整的帧，所述的回应帧由起始标志（SOI）、命令目的地址（DA）、命令源地址（SA）、命令标志（MI）、命令体（MC）、具体数据（DC）、结束标志（EOI）依次排序组成，所述的回应帧中具有返回码（RTN），可跟踪命令执行情况，所述的回应帧中规定了出错重发和超时重发机制，所述返回码（RTN）用来控制命令帧是否正确，及重发机制，所述的回应帧中具有校验码（CHKSUM），可对通讯线路上的突发错误进行检测；

所述的重发机制主要通过返回码RTN及延时来控制，当源地址发送命令后，开始计时，在规定的时间内目标地址没有给与回应，则重发；或者源地址收到目标地址的RTN错误回应后，源地址端重发；三次重发如果没有回应，则放弃该帧。

2.根据权利要求1所述的一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯方法，其特征在于所述的校验码（CHKSUM）占用两个字节X₁X₂X₃X₄H。

3.根据权利要求1所述的一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯方法，其特征在于所述的命令目的地址（DA）和命令源地址（SA）均为一个字节，分别包括：PC=0X00、电池监控单元＝0x01－0x04、模拟监控单元＝0x05、数字监控单元＝0x06、时钟及数据记录单元＝0x07、通讯单元=0X08。

4.根据权利要求3所述的一种用于监控系统中的监控点和监控中心之间的通讯方法，其特征在于所述的命令目的地址（DA）和命令源地址（SA）的扩展设备地址依次为0X0A、0X0B、0X0C、0X0D智能串口。

5.根据权利要求1所述的一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯方法，其特征在于所述的命令标志（MI）数值为一位16进制数，用以确定一条命令和它的应答数据的对应关系，数值从01－0xCA。

6.根据权利要求1所述的一种用于动力环境分布式监控系统中的板间接口通讯方法，其特征在于所述命令体（MC）由3位16进制数值表示。