CN109818926A - 一种无需预先规划的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无需预先规划的通信方法，提供一种在明确数据意义的前提下，不相互预先确定的软件通信协议，可以随时发送任意数据的通信软件，并且接收方可以正确解析接收的数据。采取以上技术方案后取得的技术效果是软件间不用再预先定义各种通信协议，节省沟通和修改的时间。软件动态可变的在通信中解析处理数据。本发明适用于软件通讯模块设计，实现软件通讯模块的标准化、模块化。可应用于所有基于C/C++语言开发的软件，为数据通讯提供协议标准，实现软件之间的互联互通功能。

Description

一种无需预先规划的通信方法

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种在没有预先规划通信协议的软件通信中使用，特别涉及一种无需预先规划的通信方法。

背景技术

现有通信技术中，接收和发送双方在数据通信时，接收方在完全明白发送方发送的数据意义前提下，必须同时明确知道发送方发送数据的格式，才能在接收到数据后正确解析得到正确的数据。

例如：发送方想要发送目标的方位和速度，并且接收方也知道目标的方位和速度要怎么使用的前提下，发送方可以使用一个4字节的整数(int)表示方位、一个4字节的浮点数(float)表示速度，考虑到方位取值范围是[0，360]度，发送方也可以使用一个2字节的短整数(short)和一个四字节的浮点数(float)表示方位。同时发送方可以将速度在前，方位在后进行发送。接收方必须使用发送方发送的数据格式解析，才能正确解析对应数据。如果因故方位的单位从“度”变为“弧度”，那2字节或4字节的整数可以修改为4字节的单精度浮点数，或者方位和速度的先后顺序颠倒。发送和解析就必须同时修改，并在修改后再次进行联试，以保证通信的正常性。

所以发送方和接收方相互预先定义好数据的通信协议，在通信过程中严格按照定义好的数据通信协议通信。如果要发送的数据因故需要增加、减少、或修改，双方需要讨论、规划、设计修改原有通信协议、保证双方改动最小，且满足数据通信要求。在确定新通信协议后严格按照新的通信协议修改、重构原通信实现。实现完成后双方重新进行联调、联试确保双方通信正常。发送方和接收方将大量时间用于通信双方沟通、调试等，极大的增加了沟通的时间成本和沟通的复杂性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了解决发送方、接收方明确数据意义的通信，发送方、接收方需要预先定义通信协议，以及因故必须修改通信协议对发送方、接收方带来的讨论、规划、设计以及生死相依原有通信实现。本发明的目的是提供一种在明确数据意义的前提下，不相互预先确定的软件通信协议，可以随时发送任意数据的通信软件，并且接收方可以正确解析接收的数据。

本发明的技术方案是：一种无需预先规划的通信方法，包括以下步骤：

步骤一：将待发送的数据组成格式动态生成XML文件，如果后继发送方所发送的数据组成格式相同，无需重复发送XML文件；接收方再没有接收到新XML文件前，使用上一次接收到的XML解析数据；发送方发送XML文件，等待接收方接受响应；

所述XML文件包括一个根节点，根节点下包括协议字段说明节点，量化节点和字典节点；协议字段说明节点中的所有子节点包括以下属性：

(1)Index：序号，解析数据根据序号值从小到大进行解析；

(2)Name：解析出来的数据名称；

(3)Type：解析出来的数据类型；可选择值为：bit、char、unsigned char、short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long、_int64、unsigned_int64、float、double；

(4)Value：此字段默认值；

(5)Note：字段说明；

(6)Length：数据长度，根据解析出来的数据类型计算所占比特位长度；

(7)Range：此字段的取值范围；

(8)Quantification：量化方法标识，此量化方法在XML的<quantification>节点中；对解析出来的原值进行某种数学运算，并更改数据类型后使用；子节点item为协议字段说明节点的子节点使用；量化字段节点为可选节点，如果没有此节点，则对接收的数据直接使用，如果有此字段需要量化后使用；

(9)Enum：字典字段，此字段的值对应解释ID，对应XML文件中的Enum节点的子节点；

字典字段节点为可选节点，字典字段节点的子节点包括以下属性：

1)Uuid：唯一标识符，使用在Protocol节点中子节点Quantification属性上；

2)quantificationAfterType：量化后数据类型，量化后原数据类型更为以下数据类型，可选择的值为：bit、char、unsigned char、short、unsignedshort、int、unsignedint、long、unsigned long、_int64、unsigned_int64、float、double；

3)quantification：量化系数；

4)relation：量化系数与原值的数据运算符；

5)enum：解析出来的原值对应含义字典表，用于协议字段说明节点Protocol节点中子节点Enum属性上，enum节点为可选节点，enum节点的子节点Item有如下属性：

·Uuid：唯一标识符，使用在Protocol节点中子节点Enum属性上；

·EnumValue：原值对应含义表，各项之间用“；”分隔，原值与对应含义用“：”分隔；

步骤二：接收方接收到XML文件后，给予接收到XML文件的确认响应；其中响应确认协议包括的内容为协议头、序号和协议结束标志，且三者均占有2个字节的长度；接收方进行响应后，同时对接收的XML文件进行解析，包括以下子步骤：

子步骤一：读出XML中协议字段说明节点的所有子节点，根据子节点的序号值大小进行排序；

子步骤二：从最小的序号开始，从数据协议中的数据内容中取数据长度属性值对应的比特位，转化为解析出来的数据类型属性对应类型；

子步骤三：如果量化方法标识属性值不为空时，从量化系数节点中查找对应子节点，如果找到先根据量化后数据类型属性更改数据类型，再根据运算符和量化系数属性进行对应的数学运算；如果量化方法标识属性值为空时，说明此数据不需要量化，接收方直接使用解析到的数据；

子步骤四：如果字典字段属性值不为空时，从字典节点中查找对应子节点，如果找到根据原值对应含义表属性值找出由b步骤解析出的值含义，并存储，接收方可随时取出使用；如果字典字段属性值为空时，说明此数据不需要字典翻译，接收方直接使用解析到的数据；

子步骤五：依次循环，直到协议字段说明节点的所有子节点处理结束，数据协议解析结束；将解析好的XML文件数据用于后续发送具体数据时使用；

步骤三：数据发送方发送具体数据，并等待数据接收方的接收响应，包括以下子步骤：

子步骤一：若接收方给予响应确认，则调用步骤二已解析好的XML文件数据，解析此数据并使用；若此时没有已解析好的XML数据，则丢弃此数据包，再次等待发送方发送固定格式的XML文件；

子步骤二：若接收方没有给予响应确认，则启动重发机制，直到接收方收到协议并按照响应确认协议进行响应确认；若重发n次后仍无响应，则启动故障处理，其中n≤3。

本发明的进一步技术方案是：所述异常故障处理分为数据接收方检测到异常故障进行处理和数据发送方检测到异常故障进行处理两种情况；

当数据接收方检测到异常故障时，如果使用长链接通信模式，断开链路使数据发送方感知数据接收方退出通信，尝试重新连接数据发送方，恢复通信；并在本地记录异常故障详细信息；如果使用短链接通信模式，向数据发送方发送异常故障信息；并在本地记录异常故障详细信息；

当数据发送方检测到异常故障时，记录异常故障详细信息，尝试重新发送数据N次，且N≥0；如果故障未消除，对于长链接通信模式，断开链路，等待接收方重新连接；对于短链接，发送异常故障信息给接收方；并在本地记录异常故障详细信息。

发明效果

本发明的技术效果在于：本方法的效果如下所示：

(1).本发明与实现语言、具体的通信方式无关，所以可以用于TCP/IP、UDP等网络通信，以及RS-232/485/422等串行通讯；

(2).因为XML文件中协议字段说明节点(Protocol)所有子节点都包含取值范围属性，通过其值可以对解析出来的数据进行边界校验，具有数据边界判断的处理能力；

(3).发送方发送数据需要接收方的接收响应，在一定时间内如果接收方没有响应可重发数据。保证数据完整、安全；

(4).对需要命令响应的数据包具有回馈命令响应的功能；

(5).对数据发送、接收大小无限制。

附图说明

图1为本方法接收方和发送方数据传递图

图2为接收数据流程图

图3为发送数据流程图

图4为本方法整体流程图

具体实施方式

参见图1—图4，本发明通过以下技术方案实现的：

1.数据发送方在发送数据前，将要发送数据的格式动态的生成固定格式的XML文件(此文件包括了以后发送数据的具体格式)。发送给数据接收方，并等待接收方接收响应。如果以后要发送的数据格式相同，此步可只执行一次，直到要发送的数据格式发生变化时再次执行。

2.数据接收方接收到数据发送方发送的固定格式的XML文件后，解析其中的XML文件，用于后续数据的解析。

3.数据发送方发送数据，并等待接收方的接收响应。

4.数据接收方接收到数据发送方发送的具体数据后，调用此前已解析好的XML文件数据，解析此数据，并使用。如果此时没有已解析好的XML数据，则丢弃此数据包，等待发送方发送固定格式的XML文件。并启动异常处理。

具体解析方法为：

(1)读出XML中协议字段说明节点(Protocol)的所有子节点，根据子节点的序号属性(Index)值排序。

(2)从最小的序号开始，从数据协议中的数据内容中取数据长度(Length)属性值对应的比特位，转化为解析出来的数据类型(Type)属性对应类型。

(3)如果量化方法标识(Quantification)属性值不为空时，从量化系数(quantification)节点中查找对应子节点，如果找到先根据量化后数据类型(quantificationAfterType)属性更改数据类型，再根据运算符(relation)和量化系数(quantification)属性进行对应的数学运算。

(4)如果字典字段(Enum)属性值不为空，从字典节点(enum)中查找对应子节点，如果找到根据原值对应含义表(EnumValue)属性值找出由b步骤解析出的值含义，并存储，接收方可随时取出使用。

(5)以次循环，直到协议字段说明节点(Protocol)的所有子节点处理结束，数据协议也就解析结束。

采取以上技术方案后取得的技术效果是软件间不用再预先定义各种通信协议，节省沟通和修改的时间。软件动态可变的在通信中解析处理数据。

本发明适用于软件通讯模块设计，实现软件通讯模块的标准化、模块化。可应用于所有基于C/C++语言开发的软件，为数据通讯提供协议标准，实现软件之间的互联互通功能。

本发明支持状态和命令的组包、解析、发送、接收、特殊协议转换、未知格式处理、调试打印等功能。

通用通讯协议分为协议格式协议和数据协议。

(一)协议格式协议

该协议为后续数据协议的具体解析方法，收到该协议后报文后，应立即回应响应进行确认。如果发送发在一定时间后未接收到响应确认，则启动重发机制，直到接收方收到协议并响应确认。

表1协议格式：

a)协议头

协议头：固定为0x4359

b)序号

序号：指程序运行后所有发送命令报文的连续编号，发送一次加1，初始为0，当超过65535后从1开始循环；该序号用于发送方和接收方之间的命令握手响应。发送方负责维护命令序号在一段时间内的唯一性。接收方在收到需要命令响应的报文后，回发以该命令序号作为参数内容的命令响应报文，用于命令的响应。

c)数据标志

数据标志：协议格式协议中此字段固定为0。

d)XML长度

XML长度：为XML内容长度，单位字节

e)XML内容

XML内容：后续数据协议解析用的XML文件。

XML内容包括一个根节点(project)，根节点下包括协议字段说明节点(Protocol)，量化节点(Quantification)，以及字典节点(Enum)

协议字段说明节点(Protocol)中的所有子节点(item)主要为后续数据具体说明，后续数据解析依据其中内容解析。此节点的子节点(Item)必须包括有以下属性：

·Index

Index:序号。解析数据根据序号时从小到大来解析。

·Name

Name:名称，解析出来的数据名称。

·Type

Type:数据类型。解析出来的数据类型，可选择的值为：bit、char、unsigned char、short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long、_int64、unsigned_int64、float、double等。

·Value

Value:此字段默认值。

·Note

Note:字段说明。

·Length

Length:数据长度。根据Type计算所占比特位长度。

·Range

Range:取值范围。此字段的取值范围。

·Quantification

Quantification:量化方法标识，此量化方法在XML的<quantification>节点中

·Enum

Enum:字典字段。此字段的值对应解释ID，在XML的<enum>节点中量化节点(Quantification)为量化方法，及对解析出来的原值进行某种数学运算，并更改数据类型后使用，子节点item主要为协议字段说明节点(Protocol)的子节点(item)使用。此节点为可选节点。此节点的子节点(Item)包括以下属性：

·Uuid

Uuid：唯一标识符。使用在Protocol节点中子节点Quantification属性上。

·quantificationAfterType

quantificationAfterType：量化后数据类型。量化后原数据类型更改为此数据类型，可选择的值为：bit、char、unsigned char、short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long、_int64、unsigned_int64、float、double等

·quantification

quantification:量化系数。

·relation

relation:运算符。量化系数与原值的数据运算符，可使用“+”、“-”、“*”、“/”、“％”等。(加、减、乘、除、取余等)

enum节点为解析出来的原值对应含义字典表。用于Protocol节点中子节点Enum属性上。此节点为可选节点。此节点的子节点Item有如下属性：

·Uuid

Uuid：唯一标识符。使用在Protocol节点中子节点Enum属性上。

·EnumValue

EnumValue:原值对应含义表。如：“0：开高压；1：关高压”。各项之间用“；”分隔，原值与对应含义用“：”分隔

f)协议结束标志

协议结束标志：固定为0x4C56。

表2响应确认协议格式

内容	协议头	序号	协议结束标志
				长度	2字节	2字节	2字节

a)协议头

协议头：固定为0x4359。

b)序号

序号：为响应确认接收方发送的协议格式协议中的序号。

c)协议结束标志

协议结束标志：固定为0x4C56。

(二)数据协议

该协议内容为具体数据，收到该协议后报文后，应立即回应响应进行确认。如果发送发在一定时间后未接收到响应确认，则启动重发机制，此协议重发最大次数为3次，如果3次都未响应确认，此数据发送失败，启动故障处理。

表3协议格式：

g)协议头

协议头：固定为0x4359

h)序号

序号：指程序运行后所有发送命令报文的连续编号，发送一次加1，初始为0，当超过65535后从1开始循环；该序号用于发送方和接收方之间的命令握手响应。发送方负责维护命令序号在一段时间内的唯一性。接收方在收到需要命令响应的报文后，回发以该命令序号作为参数内容的命令响应报文，用于命令的响应。

i)数据标志

数据标志：数据协议中此字段固定为0xFF。

j)数据长度

数据长度：为具体数据内容长度，单位字节

k)数据内容

数据内容：具体数据(可使用协议格式协议中的具体数据解析并处理)。

l)协议结束标志

协议结束标志：固定为0x4C56。

表4响应确认协议格式

内容	协议头	序号	协议结束标志
				长度	2字节	2字节	2字节

d)协议头

协议头：固定为0x4359。

e)序号

序号：为响应确认接收方发送的协议格式协议中的序号。

f)协议结束标志

协议结束标志：固定为0x4C56。

Claims (2)

1.一种无需预先规划的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将待发送的数据组成格式动态生成XML文件，如果后继发送方所发送的数据组成格式相同，无需重复发送XML文件；接收方再没有接收到新XML文件前，使用上一次接收到的XML解析数据；发送方发送XML文件，等待接收方接受响应；

所述XML文件包括一个根节点，根节点下包括协议字段说明节点，量化节点和字典节点；协议字段说明节点中的所有子节点包括以下属性：

(1)Index：序号，解析数据根据序号值从小到大进行解析；

(2)Name：解析出来的数据名称；

(3)Type：解析出来的数据类型；可选择值为：bit、char、unsigned char、short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long、_int64、unsigned_int64、float、double；

(4)Value：此字段默认值；

(5)Note：字段说明；

(6)Length：数据长度，根据解析出来的数据类型计算所占比特位长度；

(7)Range：此字段的取值范围；

(8)Quantification：量化方法标识，此量化方法在XML的<quantification>节点中；对解析出来的原值进行某种数学运算，并更改数据类型后使用；子节点item为协议字段说明节点的子节点使用；量化字段节点为可选节点，如果没有此节点，则对接收的数据直接使用，如果有此字段需要量化后使用；

(9)Enum：字典字段，此字段的值对应解释ID，对应XML文件中的Enum节点的子节点；

字典字段节点为可选节点，字典字段节点的子节点包括以下属性：

1)Uuid：唯一标识符，使用在Protocol节点中子节点Quantification属性上；

2)quantificationAfterType：量化后数据类型，量化后原数据类型更为以下数据类型，可选择的值为：bit、char、unsigned char、short、unsigned short、int、unsigned int、long、unsigned long、_int64、unsigned_int64、float、double；

3)quantification：量化系数；

4)relation：量化系数与原值的数据运算符；

5)enum：解析出来的原值对应含义字典表，用于协议字段说明节点Protocol节点中子节点Enum属性上，enum节点为可选节点，enum节点的子节点Item有如下属性：

·Uuid：唯一标识符，使用在Protocol节点中子节点Enum属性上；

·EnumValue：原值对应含义表，各项之间用“；”分隔，原值与对应含义用“：”分隔；

步骤二：接收方接收到XML文件后，给予接收到XML文件的确认响应；其中响应确认协议包括的内容为协议头、序号和协议结束标志，且三者均占有2个字节的长度；接收方进行响应后，同时对接收的XML文件进行解析，包括以下子步骤：

子步骤一：读出XML中协议字段说明节点的所有子节点，根据子节点的序号值大小进行排序；

子步骤二：从最小的序号开始，从数据协议中的数据内容中取数据长度属性值对应的比特位，转化为解析出来的数据类型属性对应类型；

子步骤三：如果量化方法标识属性值不为空时，从量化系数节点中查找对应子节点，如果找到先根据量化后数据类型属性更改数据类型，再根据运算符和量化系数属性进行对应的数学运算；如果量化方法标识属性值为空时，说明此数据不需要量化，接收方直接使用解析到的数据；

子步骤四：如果字典字段属性值不为空时，从字典节点中查找对应子节点，如果找到根据原值对应含义表属性值找出由b步骤解析出的值含义，并存储，接收方可随时取出使用；如果字典字段属性值为空时，说明此数据不需要字典翻译，接收方直接使用解析到的数据；

子步骤五：依次循环，直到协议字段说明节点的所有子节点处理结束，数据协议解析结束；将解析好的XML文件数据用于后续发送具体数据时使用；

步骤三：数据发送方发送具体数据，并等待数据接收方的接收响应，包括以下子步骤：

子步骤一：若接收方给予响应确认，则调用步骤二已解析好的XML文件数据，解析此数据并使用；若此时没有已解析好的XML数据，则丢弃此数据包，再次等待发送方发送固定格式的XML文件；

子步骤二：若接收方没有给予响应确认，则启动重发机制，直到接收方收到协议并按照响应确认协议进行响应确认；若重发n次后仍无响应，则启动故障处理，其中n≤3。

2.如权利要求1所述的一种无需预先规划的通信方法，其特征在于，所述异常故障处理分为数据接收方检测到异常故障进行处理和数据发送方检测到异常故障进行处理两种情况；

当数据接收方检测到异常故障时，如果使用长链接通信模式，断开链路使数据发送方感知数据接收方退出通信，尝试重新连接数据发送方，恢复通信；并在本地记录异常故障详细信息；如果使用短链接通信模式，向数据发送方发送异常故障信息；并在本地记录异常故障详细信息；

当数据发送方检测到异常故障时，记录异常故障详细信息，尝试重新发送数据N次，且N≥0；如果故障未消除，对于长链接通信模式，断开链路，等待接收方重新连接；对于短链接，发送异常故障信息给接收方；并在本地记录异常故障详细信息。