CN101370003B - 用于定制通讯协议的方法和装置、转换通讯协议描述的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于定制通讯协议的方法，包括：确定定制通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性；按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应为二维关系：将同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列。由于采用二维关系的方式描述通讯协议，因此通过IE、IE的层次、IE之间的依赖关系以及各IE的其它属性，可以很直观地体现所要定制的通讯协议，从而可以使所定制的通讯协议更直观、更规律，也更易于开发针对所述通讯协议的程序代码，易于所述通讯协议的自动化实现。本发明还公开一种用于定制通讯协议的装置、以及转换通讯协议描述的方法和装置。
Description
技术领域
本发明涉及通信协议的实现技术，尤其涉及一种用于定制通讯协议的方法和装置、转换通讯协议描述的方法和装置。
背景技术
通信系统中，不同的实体之间要完成通信必须按照一定通信协议进行。不同通信设备消息的交互也是按照协议规定的消息格式进行的。通信协议的实现是通信系统的关键步骤。对于通信系统中的各个接口都有专用的通信协议，包括其消息的编码方式。同时考虑到传输的效率等问题，大多接口消息都定义了自己的编码方式，发送方按照预先约定的编码规则把消息编成码流，接受方则根据这个编码规则来解码，以此完成消息的交互过程。
通信协议特别是消息的编解码要在通信系统的实体上实现。为了便于实现和管理，通信协议的定制需要有统一的语言。抽象语法规则语言就是可以用于描述通信协议内容、协议消息结构的语言。该类语言包括用于描述协议的信息元素(IE，Information Element)和IE的属性。该类语言只是抽象地描述协议消息中各IE的逻辑关系、数据类型、赋值方式等。其中，抽象语法规则一(ASN.1，Abstract Syntax Notation One)是一种用于定义两个不同的网络设备之间该如何发送数据的标准语言。ASN.1一般用于描述结构化客体的结构和内容。
在通信系统开发中，由于后期需要开发出针对协议的程序代码，包括编解码代码、消息构造和解析函数、协议消息树表代码生成等等，而对于这些代码开发如果采用人工编写的方式，会花费大量人力投入，后期维护也比较麻烦，而且协议升级会带来程序代码的变化。所以需要采用一种自动化的方式实现这些代码开发，ASN.1虽然提供了描述抽象文法结构和内容的表示方法，但对通信协议中消息树层次关系描述不直观、IE元素依赖关系表达、IE类型、IE范围描述只能通过ASN.1中关键字语义获取，而实现这些代码自动化方式需要提供一种更直观、规律化、便于自动化方式实现的一种协议描述表达。
发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题是提供一种用于定制通讯协议的方法和装置，与ASN.1相比本发明的描述方法更直观、更规律，也更易于代码自动化实现。本发明还提供一种转换通讯协议描述的方法和装置。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种用于定制通讯协议的方法，包括：
确定定制通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性；
按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应为二维关系：
将同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；
将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列。
其中，进一步包括：
规律地读取IE信息，生成协议消息树；
确定所述协议消息树中各元素对应的数据类型和所需代码的映射关系；
根据所述映射关系，编制自动化工程，生成相应的代码和脚本文件。
其中，逐行地读取IE信息。
其中，以二维表格表示所述二维关系，或以文本格式表示所述二维关系。
其中，IE的属性包括：IE名称、层次、依赖关系、类型、取值范围、缺省值和描述。
本发明提出一种转换通讯协议描述的方法，包括：
确定抽象语法规则一ASN.1文件定制的通讯协议中的关键字所对应的表示规范中的关键字；
根据所述表示规范中的关键字确定定制所述通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性；
根据所述表示规范，按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应为二维关系：
将同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；
将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列。
本发明提出的一种用于定制通讯协议的装置，包括：
输入单元，用于输入定制通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性；和，
协议定制单元，用于根据预定义的表示规范，按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应为二维关系：
将同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；
将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列。
其中，还包括：
消息树单元，用于规律地读取IE信息，生成协议消息树；
映射关系确定单元，用于确定所述协议消息树中各元素对应的数据类型和所需代码的映射关系；和，
编码单元，用于根据所述映射关系，编制自动化工程，生成相应的代码和脚本文件。
其中，消息树单元逐行地读取IE信息。
其中，以二维表格表示所述二维关系，或以文本格式表示所述二维关系。
其中，IE的属性包括：IE名称、层次、依赖关系、类型、取值范围、缺省值和描述。
本发明提出的一种转换通讯协议描述的装置，包括：
第一单元，用于确定抽象语法规则一ASN.1文件定制的通讯协议中的关键字所对应的表示规范中的关键字；
第二单元，用于根据所述表示规范中的关键字确定定制所述通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性；和，
协议定制单元，用于根据所述表示规范，按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应为二维关系：
将同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；
将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列。
在本发明中，定义了一组软件通讯协议消息的表示规范，规定了一套符号集和符号使用规则以及协议组织规则。它独立于操作系统平台、程序设计语言，是一种抽象语法的符号集合。在本发明中，由于采用二维关系的方式定制通讯协议，因此通过IE、IE的层次、IE之间的依赖关系以及各IE的其它属性，可以很直观地体现所要定制的通讯协议，从而可以使所定制的通讯协议更直观、更规律，也更易于开发针对所述通讯协议的程序代码，易于所述通讯协议对应代码的自动化实现。
附图说明
图1是采用本发明提供的协议描述规范定制通讯协议的二维表格示意图；
图2是本发明中技术开发人员定制通讯协议的流程图；
图3是本发明中对协议消息进行代码自动化生成的流程图；
图4是本发明中完整的开发通信协议的示意图；
图5是本发明提供的用于定制通讯协议的装置的示意图；
图6是本发明提供的转换通讯协议描述的装置的示意图。
具体实施方式
目前，ASN.1虽然提供了定制抽象文法结构和内容的表示方法，但对通信协议中消息树层次关系定制不直观、IE元素依赖关系表达、IE类型、IE范围描述只能通过ASN.1中关键字语义获取。针对这种情况，本发明提出了一种全新的定制通讯协议的方法。利用该方法，技术人员可以用二维关系(例如二维表格或文本格式)的形式定制通讯协议，从而使所要定制的协议更加直观化，更具规律性。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体的实施例对本发明提供的方法作具体说明。
本发明采用二维关系形式定制通讯协议，从而定制了一套协议描述规范。协议描述规范独立于操作系统平台、程序设计语言，是一种抽象语法的符号集合。协议描述规范定义了一组软件通讯协议消息的表示规范，规定了组织规则、关键字符号集合以及符号使用规则。
协议描述规范的组织规则是指协议描述对应于一张N×M二维表格。其中，N代表IE个数，M对应IE的属性个数。每个IE由M个属性来表达，IE＝{IE名称，层次，依赖关系，类型，取值范围，缺省值，描述，…}，M的大小可以扩展。同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列，如图1所示。
协议描述规范提供了一套关键字符号集合，每种关键字表示不同的语义，有其特的规则格式表达形式，且只能出现在二维表格中特定的列中，下面按照图1中的各列介绍对应的关键字。
a、层次：
用关键字“>”的个数来表示IE的在结构中层次关系。例如：
IE的层次表达为“>”时，该IE属于距离它以上最近的没有“>”的IE的成员节点，对应树型中的父子节点的关系；当IE的层次表达为“>>”时，该IE属于距离它以上最近一个层次表达为“>”的IE的成员节点，对应树型中的父子节点的关系，依次类推。
在图1中，信息元素CellNum和CellId的层次表达都为“>”，信息元素CellNum和CellId都属于信息元素CellCtx的成员节点；信息元素Code2的层次表达为“>>”，信息元素Code2属于信息元素Code1的成员节点，而信息元素Code1属于信息元素Channe1的成员节点。
关键字“$”是一个IE块的结束标志。
关键字“#”是整个协议的结束标志。
b、IE名称：
IE名称应该符合自动生成目标代码编译环境中的命名规范。
其中，可以将语义相对独立信息块称为IE块。IE块由多个IE组成，IE块的名称应该位于IE块第一行，表示IE块起始位置，一个IE块中的同层次IE的名称是唯一的。
c、依赖关系：
依赖关系表达了消息的编码规则，也就是IE之间存在的相互依附关系。
一个IE可能必定出现，也可能依赖于当其它IE满足一定条件时候才会出现。为了清楚地表达这种依附关系，需要将依赖项分为必选项和可选项。
表1示出了依赖关系的表达式和相应的依赖关系的含义。
表1
关键字代表含义：M表示必选项(Must Item)，C表示条件选项(Conditional Item)，O表示可选项(optional Item)。
d、类型：
类型表达了IE的数据类型。
IE类型定义包括基本数据类型(如表2-1所示)、数组类型(如表2-2所示)、结构体类型(如表2-3所示)。
表2-1
| 基本类型 | 含义 |
| UINT8 | 无符号一个字节的整型 |
| UINT16 | 无符号两个字节的整型 |
| UINT32 | 无符号四个字节的整型 |
| INT8 | 有符号一个字节的整型 |
| INT16 | 有符号两个字节的整型 |
| INT32 | 有符号四个字节的整型 |
| BOOLEAN | 布尔量，包括两个值TRUE和FALSE |
| ENUM | 是一个定义变量值的集合，变量值只在列举出来的范围内 |
表2-2
| 数组类型 | 含义 |
| UINT8_ARRAY | 无符号一个字节的整型集合 |
| UINT16_ARRAY | 无符号两个字节的整型集合 |
| UINT32_ARRAY | 无符号四个字节的整型集合 |
| INT8_ARRAY | 有符号一个字节的整型集合 |
| INT16_ARRAY | 有符号两个字节的整型集合 |
| INT32_ARRAY | 有符号四个字节的整型集合 |
| STRUCT_ARRAY | 同一复合数据类型元素的集合 |
| REF_ARRAY(StructName) | 引用协议中已经预先定义复合IE类型的集合 |
表2-3
| 结构类型 | 含义 |
| BITSTRING | 0位或多位组成的字符串 |
| DIGITSTRING | 数字0..9组成的字符串 |
| OCTETSTRING | 0字节或多个字节组成的字符串 |
| UNION | 选择一组数据类型中的一个 |
| STRUCT | 不同数据类型的集合 |
| REF(StructName) | 引用协议中已经预先定义的复合IE类型名称 |
e、取值范围：
取值范围是表述IE在协议理解中可取值的范围描述。取值范围可分为离散范围和连续范围，离散范围表示该IE可取的分散数值集合，连续范围表示该IE的取值区间。取值范围的规定格式为：
离散范围＝(value1，value2，…，valueN)
连续范围＝(value1..value2)
f、缺省值：
缺省值是表述IE在协议中的默认取值。
g、描述：
描述是对IE在协议中的具体含义的说明。
h、扩展属性(……)：
扩展属性用于用户根据实际需要添加一些可用信息，如所占用字节长度等等。
对协议描述规范进行了说明后，技术开发人员在定制通讯协议时就可以按照协议描述规范的要求定制所述通讯协议了。图2是技术开发人员定制通讯协议的流程图。
技术开发人员确定所要定制的通讯协议后，步骤21，确定定制所述通讯协议所需要的IE以及所述IE的各种属性。
如协议描述规范所规定的，IE的属性包括IE名称、层次、依赖关系、类型、取值范围、缺省值和描述，另外还可以包括一些扩展的属性。
确定定制通讯协议所需要的IE以及所述IE的各种属性后，在步骤22，技术开发人员按照协议描述规范制定出通讯协议的二维表达格式，即，应该按各IE的层次和IE之间的依赖关系，将各IE及各IE的属性对应到二维表格。
至此，通讯协议定制完成。
采用二维表格的方式定制通讯协议，通过IE、IE的层次、IE之间的依赖关系以及各IE的其它属性，可以更直观更规律地体现所要定制的通讯协议，从而更易于开发针对所述通讯协议的程序代码自动化实现。针对上述用于定制通讯协议的方法，本发明还提出一种相应的代码自动化生成方法，以对协议消息进行自动化编码。
可以看出，当按照所述协议描述规范定制通讯协议时，就可以规则地读取IE，然后规律的分析每一行IE的内容，分析出每一行数据与对应生成代码的映射关系，也就找到自动化代码生成实现的方法。
代码自动化生成的基本思想是，采用协议描述规范定义的协议消息，开发一个能针对一个不同结构类型IE块，该IE块内囊括所有基本类型和复合类型(包括嵌入式的结构，和外部结构类型)，找到每种类型和所对应代码的映射关系，然后自动化的生成的过程。根据这个思想，可方便的实现自动化的生成具体工程代码。
以编解码代码自动化生成过程为例，可采用每种结构对应一个编码过程和解码过程，结构块的类型决定了它的编解码方式，由于结构之间存在引用的内容，所以采用函数接口方式可关联所有结构内容，所以编解码代码自动化过程只需要确认每种类型所对应的编解码代码也就是实现编解码自动化的过程。下面结合具体的实施方式作更进一步的说明。
图3是对协议消息进行代码自动化生成的流程图。
步骤31，规律地逐行读取二维表格中的信息，生成协议消息树。
通过分析表格的层次元素可以得到一棵消息树，树中的每个叶节点代表一个IE(对应消息中基本类型和数组类型)，每个非叶节点代表一个IE块(对应消息中结构类型)。每个节点的编码规则，由依赖关系决定。IE的属性对应到相应节点的属性上。
步骤32，分析所述协议消息树，确定所述协议消息树中各元素对应数据类型和工程中所需的代码映射关系。
步骤33，根据所述协议消息树中各数据类型与所需代码映射关系，编制自动化工程，生成相应的代码和脚本文件。至此，完成自动化生成代码的过程。
自动化生成代码后，将产生消息构造/析构代码、host存储格式与网络传输格式转换代码、协议消息树型表示代码，以及功能测试脚本等等。可根据实际工程中需求生成与协议消息对应的代码。
图4是完整的开发通信协议的示意图，完整的通讯协议开发过程包括：
确定所要开发的通讯协议，然后按照协议描述规范制定出通讯协议的二维表达格式，最后可以通过自动化工具根据实际工程中的需求自动化生成代码，例如消息构造/析构代码、host存储格式与网络传输格式转换代码、协议消息树型表示代码，以及功能测试脚本等等。
ASN.1作为一种国际标准，被广泛地应用于系统之间的协议消息定义。为了今后的测试更加简单方便，可自动化提供针对ASN.1定制协议的程序代码和脚本，可以将现有的采用ASN.1定制的通讯协议转换为采用二维关系定制的通讯协议，该方法包括：
1)、获取定制协议消息的ASN.1文件。
2)、确定ASN.1文件中的关键字所对应的本协议描述规范中的关键字。
ASN.1标准描述协议内了数据，数据类型及序列格式，以及如何将各部分组成消息。该标准也提供了一些关键字符号集，每种关键字都表达了不同语义，语义不同表示了不同类型，所以需要转换ASN.1描述中关键字到协议描述规范的关键字。
2.1)变换基本类型
ASN.1描述中对基本类型的定义都采用INTEGER类型的格式进行定义，没有对实际类型进行区分，可根据INTEGER类型范围值确定协议描述规范的描述类型，如表3-1所示。
表3-1
| 协议描述规范描述 | 对应ASN.1关键字描述 |
| UINT8 | INTEGER最大值不超过255 |
| UINT16 | INTEGER最大值不超过65535 |
| UINT32 | INTEGER最大值不超过4294967296 |
2.2)变换结构类型
通常ASN.1描述中主要包含下列几种结构体类型，每种类型的对应关系如表3-2所示。
表3-2
| 协议描述规范描述 | 对应ASN.1关键字描述 |
| STUCT | SEQUENCE和CHOICE |
| BITSTRING | BIT STRING |
| OCTETSTRING | OCTET STRING |
| STRUCTARRAY | SEQUENCE OF |
| ENUM | ENUMERATED |
2.3)变换依赖表达关系
ASN.1对IE依赖关系表达式有严格的语义规定，依赖表达关系大致分为必选项和可选项，依赖关系描述的对应如表3-3所示。
表3-3
| 协议描述规范描述 | 对应ASN.1关键字描述 |
| M | ASN描述中必须出现的IE |
| O_依赖IE(条件取值) | 有OPTIONAL描述的IE |
| C_依赖IE(条件取值) | CHOICE结构描述 |
3)、根据所确定的关键字后，根据ASN.1描述确定所述通讯协议所需要的IE以及所述IE的各种属性(包括取值范围、默认值、描述内容等等)。
4)、技术开发人员应该按各IE的层次和IE之间的依赖关系，将各IE及各IE的属性对应到二维表格。至此，通讯协议的描述转换完成。
然后，自动化生成工具就可以自动生成接口协议消息相关的程序代码或测试脚本。
基于上述的用于定制通讯协议的方法，本发明还提出一种用于定制通讯协议的装置。图5是该装置的示意图，该装置包括输入单元S51和协议定制单元S52。
技术开发人员确定所要定制的通讯协议后，就可以确定定制所述通讯协议所需要的IE以及所述IE的各种属性。确定定制通讯协议所需要的IE以及所述IE的各种属性后，技术开发人员利用输入单元S51就可以输入定制通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性。然后，协议定制单元S52将按照协议描述规范制定出通讯协议的二维表达格式，即，应该按各IE的层次和IE之间的依赖关系，将各IE及各IE的属性对应到二维表格。
为能实现代码的自动化生成，该装置还应该包括消息树单元、映射关系确定单元和编码单元。
消息树单元用于规律地逐行读取IE信息，生成协议消息树。通过分析表格的层次元素可以得到一棵消息树，树中的每个叶节点代表一个IE(对应消息中基本类型和数组类型)，每个非叶节点代表一个IE块(对应消息中结构块数据类型)。每个节点的编码规则，由依赖关系决定。
映射关系确定单元用于分析所述协议消息树，确定所述协议消息树中各元素对应的数据类型和所需代码的映射关系。
编码单元用于根据所述协议消息树中各数据类型与所需代码映射关系，编制自动化工程，生成相应的代码和脚本文件。
至此，完成代码的自动化生成。
其中，对协议消息的编码将产生消息构造/析构代码、host存储格式与网络传输格式转换代码、协议消息树型表示代码，以及功能测试脚本等等，可根据实际工程中需求生成与协议消息对应的代码。
本发明还提出一种转换通讯协议描述的装置，用于将现有的采用ASN.1定制的通讯协议转换为采用二维关系定制的通讯协议。图6是该装置的示意图，该装置包括第一单元S61、第二单元S62和协议定制单元S52。
获取定制协议消息的ASN.1文件后，就可以利用第一单元S61确定ASN.1文件中的关键字所对应的协议描述规范中的关键字。根据协议描述规范中的关键字，第二单元S62可以确定定制所述通讯协议所需要的IE以及所述IE的各种属性。然后，协议定制单元S52将根据协议描述规范，按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应到二维表格。
虽然上述都是以二维表格为例，对本发明的技术方案进行的具体说明，但本领域技术人员应该能够看出，采用文本格式同样能够体现协议描述规范所要求的二维关系，这里不再赘述。
根据所述公开实施例的描述，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于定制通讯协议的方法，其特征在于，包括：
确定定制通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性；
按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应为二维关系：
将同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；
将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列；
规律地读取IE信息，生成协议消息树；
确定所述协议消息树中各元素对应的数据类型和所需代码的映射关系；
根据所述映射关系，编制自动化工程，生成相应的代码和脚本文件。
2.如权利要求1所述的用于定制通讯协议的方法，其特征在于，逐行地读取IE信息。
3.如权利要求1所述的用于定制通讯协议的方法，其特征在于，以二维表格表示所述二维关系，或以文本格式表示所述二维关系。
4.如权利要求1至3任意一项所述的用于定制通讯协议的方法，其特征在于，IE的属性包括：IE名称、层次、依赖关系、类型、取值范围、缺省值和描述。
5.一种用于定制通讯协议的装置，其特征在于，包括：
输入单元，用于输入定制通讯协议所需要的信息元素IE以及所述IE的各种属性；和，
协议定制单元，用于根据预定义的表示规范，按IE所处的层次和IE之间的依赖关系，将所述IE及所述IE的属性对应为二维关系：
将同一IE的不同种属性对应到二维关系的同一行；
将不同IE的同一种属性对应到二维关系的同一列；
消息树单元，用于规律地读取IE信息，生成协议消息树；
映射关系确定单元，用于确定所述协议消息树中各元素对应的数据类型和所需代码的映射关系；和，
编码单元，用于根据所述映射关系，编制自动化工程，生成相应的代码和脚本文件。
6.如权利要求5所述的用于定制通讯协议的装置，其特征在于，消息树单元逐行地读取IE信息。
7.如权利要求5所述的用于定制通讯协议的装置，其特征在于，以二维表格表示所述二维关系，或以文本格式表示所述二维关系。
8.如权利要求5至7任意一项所述的用于定制通讯协议的装置，其特征在于，IE的属性包括：IE名称、层次、依赖关系、类型、取值范围、缺省值和描述。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |