CN101902394A - 基于串行通信的信号深海长距离传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于串行通信的信号深海长距离传输方法。现有的方法缺少事件管理机制和传输状态统计功能。本发明方法首先初始化甲板控制设备串口；其次让甲板控制设备与深海电子装置建立通信连接；然后甲板控制设备与深海电子装置进行数据的交换；数据的交换包括数据帧发送和数据帧接收；数据帧发送。在本发明方法中还引入了定时器超时处理，并对两类超时作相应的处理。通过本发明方法甲板控制设备在发送数据前和在数据发送后，能确切知道深海电子装置的当前状态，能够知道在数据发送成功和失败后的处理过程，还可以对已传输的数据量进行精确统计。

Description

基于串行通信的信号深海长距离传输方法

技术领域

本发明属于深海长距离传输领域，涉及一种基于串行通信的信号在深海中长距离传输的方法。

背景技术

从上世纪20年代兴起的海洋圈地运动开始，全球兴起了一股开发海洋资源的热潮。我国的深海资源调查起步较晚，在调查手段的多个技术领域缺乏有效的方法与经验。深海传感器和水下执行部件等大量深海设备均从国外引进，深海电子装置与甲板控制设备之间通过同轴缆或光缆进行长距离无中继传输，深海电子装置将采集到的传感数据和状态信息发送给甲板控制设备，甲板控制设备实施对深海电子装置的控制和显示。随着这些深海电子设备类型的增加，保证数据在深海电子装置与甲板控制设备之间安全可靠传输的方法，已在许多项目中体现出其技术需求性。传统的深海数据传输方法采用如下：

1.甲板控制设备发送固定长度的一段查询数据，然后等待深海电子装置的应答。

2.深海电子装置接收到查询数据，进行简单校验，然后反馈回甲板控制设备。

3.深海电子装置根据甲板控制设备的反馈来判断是否要重发还是发送结束。

上面提到的方法属于甲板控制设备向深海电子装置发送命令/数据的情况，所述方法主要存在如下不足之处：

1.甲板控制设备在发送数据前不知道深海电子装置的当前状态，不知是否可以通信和单次最多能接收的数据量多少。

2.缺少事件管理机制，数据发送完成后需要做些什么事情，数据发送失败时要做些什么事情等都没有明确。

3.缺少传输状态统计功能，无法统计已经传输多少数据，重发了多少次等。

发明内容

本发明的目的是针对现有方法的不足，提供一种基于串行通信的信号深海长距离传输方法，该方法可以实现数据的可靠传输和简便管理，同时可以进行通信监控以满足深海作业过程中甲板控制设备与深海电子装置的高效可靠通信。

本发明的方法主要包含以下步骤：

步骤(1)甲板控制设备打开串口，使能串口接收，对串口数据流进行分析，从连续的数据流中分离各个数据帧，并将各个数据帧保存；

步骤(2)甲板控制设备与深海电子装置建立通信连接：

(2.1)甲板控制设备发送握手信号并启动重发定时器。

(2.2)甲板控制设备等待深海电子装置握手确认信号，如果在定时时间内收到深海电子装置的握手确认信号，则执行(2.3)，如果在定时时间内未收到深海电子装置的握手确认信号，则重发握手信号。

(2.3)甲板控制设备发送确认信号，同时关闭重发定时器。

(2.4)甲板控制设备开启连接定时器。

经过上面4个步骤后，通信双方都可知道初始的通信参数，包括发送序列号，接收序列号，接收缓冲区大小。

步骤(3)数据帧发送：

(3.1)向数据发送缓冲区填充好本次要发送的序列号、接收到的序列号、本次最多可接收的数据量以及本次要发送的数据。开启重发定时器。

(3.2)在重发定时器定时时间内等待对方应答。如果对方无应答，则重新发送上面步骤准备好的数据帧，并记录重发次数。如果对方有应答，则跳转至(3.4)；

(3.3)如果重发次数到达指定的次数时仍未收到对方应答，则通知应用程序“重发超时事件”，由应用程序决定如何处理，同时断开连接。否者继续执行下面的步骤。

(3.4)更新通信参数，关闭重发定时器。如果要发送的数据不能一次发完，则跳到步骤(3.1)继续发送下一个数据帧。

(3.5)通知应用程序发生了“数据发送完成”事件，让应用程序处理。

步骤(4)数据帧接收：

(4.1)对接收到的数据帧进行校验(CRC校验)，如果校验失败则丢弃数据帧，校验成功则继续进行下一步操作。

(4.2)比较接收数据帧的发送序列号与本地接收序列号是否一致。如果不一致说明这个数据帧是过去或者未来的数据帧，采取直接丢弃该数据帧的操作方式。如果一致，则进入下一步。

(4.3)更新通信参数，重置连接定时器。

(4.4)通知应用程序发生“收到数据事件”，让应用程序处理接收到的数据。

步骤(5)超时处理：

(5.1)周期性检查是否有定时器超时。如果超时进入下一步。

(5.2)判断超时类型，对不同的超时类型做相应处理如下：

重发超时：判断重发次数是否到达预设的次数，重发次数没有到达预设的次数，则根据当前通信参数重发数据帧并记录重发次数，重发次数到达预设的次数，则通知应用程序发生“重发超时事件”。

连接超时：说明通信双方在预定时间内无数据传输，则关闭连接，通知应用程序发生“连接超时事件”。

本发明的有益效果：通过本发明方法，甲板控制设备在发送数据前和在数据发送后，能确切知道深海电子装置的当前状态，能够知道在数据发送成功和失败后的处理过程，还可以对已传输的数据量进行精确统计。

附图说明

图1为本发明中建立连接流程图；

图2为本发明中数据帧发送连接流程图；

图3为本发明中数据帧接收流程图；

图4为本发明中超时处理流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

基于串行通信的信号深海长距离传输方法，包括以下步骤：

如图1所示，(1)甲板控制设备打开串口，使能串口接收，对串口数据流进行分析，从连续的数据流中分离各个数据帧，并将各个数据帧保存；串口数据的分离采用了以特殊字符作为帧头标志和帧尾标志来区分的方法。

(2)甲板控制设备与深海电子装置建立通信连接：

(2.1)甲板控制设备发送握手信号并启动重发定时器。

(2.2)甲板控制设备等待深海电子装置握手确认信号，如果在定时时间内收到深海电子装置的握手确认信号，则执行(2.3)，如果在定时时间内未收到深海电子装置的握手确认信号，则重发握手信号。

(2.3)甲板控制设备发送确认信号，同时关闭重发定时器。

(2.4)甲板控制设备开启连接定时器。

经过上面4个步骤后，通信双方都可知道初始的通信参数，包括发送序列号，接收序列号，接收缓冲区大小。

如图2所示，(3)数据帧发送，具体方法为：

(3.1)向数据发送缓冲区填充好本次要发送的序列号、接收到的序列号、本次最多可接收的数据量以及本次要发送的数据。开启重发定时器。

(3.2)在重发定时器定时时间内等待对方应答。如果对方无应答，则重新发送上面步骤准备好的数据帧，并记录重发次数，重发次数用以判断通信链路是否保持连通。如果对方有应答，则跳转至(3.4)；

(3.3)如果重发次数到达指定的次数时仍未收到对方应答，则通知应用程序“重发超时事件”，由应用程序决定如何处理，同时断开连接。否者继续执行下面的步骤。重发次数一般设置为3～10次。

(3.4)更新通信参数(发送序列号，接收序列号，接收缓冲区大小)，关闭重发定时器。如果要发送的数据不能一次发完，则跳到步骤(3.1)继续发送下一个数据帧。

(3.5)通知应用程序发生了“数据发送完成”事件，让应用程序处理。

如图3所示，(4)数据帧接收，具体方法为：

(4.1)对接收到的数据帧进行校验(CRC校验)，如果校验失败则丢弃数据帧，校验成功则继续进行下一步操作。

(4.2)比较接收数据帧的发送序列号与本地接收序列号是否一致。如果不一致说明这个数据帧是过去或者未来的数据帧，采取直接丢弃该数据帧的操作方式。如果一致，则进入下一步。

(4.3)更新通信参数，重置连接定时器。

(4.4)通知应用程序发生“收到数据事件”，让应用程序处理接收到的数据。

如图4所示，(5)超时处理，具体方法为：

(5.1)周期性检查是否有定时器超时。如果超时进入下一步。

(5.2)判断超时类型，对不同的超时类型做相应处理如下：

重发超时：判断重发次数是否到达预设的次数，重发次数没有到达预设的次数，则根据当前通信参数重发数据帧并记录重发次数，重发次数到达预设的次数，则通知应用程序发生“重发超时事件”。

连接超时：说明通信双方在预定时间内无数据传输，则关闭连接，通知应用程序发生“连接超时事件”。

甲板控制设备与深海电子装置可以互为接收方和发送方，分别有独立的子线程程序维护，甲板控制设备与深海电子装置间的数据通信采用全双工方式。接收方和发送方各自维护四个状态：监听状态、建立连接状态、发送状态，接收状态，各个状态间的切换和维护利用握手信号和数据收发结果进行。

接收到数据后进行CRC校验，检验失败说明发送过程中产生了数据异常，接收到的数据应该丢弃，校验成功说明接收到的数据是正常的。通知应用程序相应事件后，由用户决定后续操作过程。

Claims (1)

1.基于串行通信的信号深海长距离传输方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤(1)甲板控制设备打开串口，使能串口接收，对串口数据流进行分析，从连续的数据流中分离各个数据帧，并将各个数据帧保存；

步骤(2)甲板控制设备与深海电子装置建立通信连接，具体步骤为：

a.甲板控制设备发送握手信号并启动重发定时器；

b.甲板控制设备等待深海电子装置握手确认信号，如果在定时时间内收到深海电子装置的握手确认信号，则执行步骤c，如果在定时时间内未收到深海电子装置的握手确认信号，则重发握手信号；

c.甲板控制设备发送确认信号，同时关闭重发定时器；

d.甲板控制设备开启连接定时器；

步骤(3)数据帧发送，具体步骤为：

e.向数据发送缓冲区填充本次要发送的序列号、接收到的序列号、本次最多可接收的数据量以及本次要发送的数据并开启重发定时器；

f.在重发定时器定时时间内等待对方应答，如果对方无应答，则重新发送步骤e准备好的数据帧，并记录重发次数；如果对方有应答，则跳转至步骤h；

g.如果重发次数到达指定的次数时仍未收到对方应答，则通知应用程序“重发超时事件”，由应用程序决定如何处理，同时断开连接；否者继续执行下面的步骤；

h.更新通信参数，关闭重发定时器；如果要发送的数据不能一次发完，则跳到步骤e继续发送下一个数据帧；

i.通知应用程序发生了“数据发送完成”事件，让应用程序处理；

步骤(4)数据帧接收，具体步骤为：

j.对接收到的数据帧进行校验，如果校验失败则丢弃数据帧，校验成功则继续进行下一步操作；

k.比较接收数据帧的发送序列号与本地接收序列号是否一致；如果发送序列号与本地接收序列号不一致，说明这个数据帧是过去或者未来的数据帧，采取直接丢弃该数据帧的操作方式；如果发送序列号与本地接收序列号一致，则进入下一步；

l.更新通信参数，重置连接定时器；

m.通知应用程序发生“收到数据事件”，让应用程序处理接收到的数据；

步骤(5)超时处理，具体步骤为：

n.周期性检查是否有定时器超时，如果有定时器超时进入下一步；

o.判断超时类型，对不同的超时类型做相应处理如下：

重发超时：判断重发次数是否到达预设的次数，重发次数没有到达预设的次数，则根据当前通信参数重发数据帧并记录重发次数，重发次数到达预设的次数，则通知应用程序发生“重发超时事件”；

连接超时：说明通信双方在预定时间内无数据传输，则关闭连接，通知应用程序发生“连接超时事件”。

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