CN110213022A - 一种通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种通信方法和装置，其中，一种通信方法，应用于现场信号传输及设备状态监测，所述方法包括：接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码；根据所述开始码和所述结束码，对所述功能码的值进行监听；监听到所述功能码的值小于8时，发送传输数据的格式至所述无线传感器，并在高频段发送第二数据包至所述无线传感器；转入低频段接收所述无线传感器的传输数据。利用该通信方法实现工业领域的现场信号传输及设备状态监测信息的传递，减少人力及维护成本，通过开始码和结束码的相关转义，提高数据传输的容错性，实现智能化设备监控，并利用不同的功能码和数据包拆分功能实现超过1k字节的数据传输。

Description

一种通信方法及装置

技术领域

本发明涉及工业设备生产监控技术领域，特别是涉及一种通信方法及装置。

背景技术

目前，最为广泛的通讯协议为RS232(ANSI/EIA-232标准)，RS485(ANSI/EIA-485标准)，CAN(控制器局域网总线)总线等协议方式。目前RS-232是通信工业中应用最广泛的一种串行接口，属于低速率串行通讯且采取不平衡传输方式，既所谓单端通讯，RS485在此基础上增长了传输距离且具有多站能力和良好的抗噪声干扰性，使其成为首选的串行接口。CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络，由于其高性能、高可靠性、很高的实时性能以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。目前，现有的工业温度检测设备主要靠有限的方式，使用RS232，RS485，CAN总线等协议方式进行设备的控制管理与数据的获取，以上方式在一定的工业领域和范围内受到了限制与不便。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种通信方法及装置。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种通信方法，应用于现场信号传输及设备状态监测，所述方法包括：

接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码；

根据所述开始码和所述结束码，对所述功能码的值进行监听；

监听到所述功能码的值小于8时，发送传输数据的格式至所述无线传感器，并在高频段发送第二数据包至所述无线传感器；

转入低频段接收所述无线传感器的传输数据。

进一步地，所述接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码的步骤之前，包括：

对所述无线传感器进行初始化。

进一步地，所述接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码的步骤之后，包括：

在所述低频段监测到所述功能码的值等于5时，发送停止工作指令至所述无线传感器。

进一步地，所述转入低频段接收所述传输数据的步骤之后，包括：

接收到所述无线传感器的升级请求后，在高频段发送升级数据包至所述无线传感器。

本发明实施例还公开了一种通信装置，应用于现场信号传输及设备状态监测，所述装置包括：

接收模块，用于接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码；

读数模块，用于根据所述开始码和所述结束码，对所述功能码的值进行监听；

响应模块，用于监听到所述功能码的值小于8时，发送传输数据的格式至所述无线传感器，并在高频段发送第二数据包至所述无线传感器；

接收模块，用于转入低频段接收所述无线传感器的传输数据。

进一步地，还包括：

初始化模块，用于对所述无线传感器进行初始化。

进一步地，还包括：

低电量管理模块，用于在所述低频段监测到所述功能码的值等于5时，发送停止工作指令至所述无线传感器。

进一步地，还包括：

升级模块，用于接收到所述无线传感器的升级请求后，在高频段发送升级数据包至所述无线传感器。

本发明实施例包括以下优点：本发明利用该通信方法实现工业领域的现场信号传输及设备状态监测信息的传递，减少人力及维护成本，通过开始码和结束码的相关转义，提高数据传输的容错性，实现智能化设备监控，并利用不同的功能码和数据包拆分功能实现超过1k字节的数据传输。

附图说明

图1是本发明的一种通信方法实施例的步骤流程图；

图2是本发明的第一数据包示意图；

图3是本发明的第二数据包示意图；

图4是本发明的第三数据包示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例的核心构思之一在于，提出一种通信方法，利用该通信方法实现工业领域的现场信号传输及设备状态监测信息的传递，减少人力及维护成本，通过开始码和结束码的相关转义，提高数据传输的容错性，实现智能化设备监控，并利用不同的功能码和数据包拆分功能实现超过1k字节的数据传输。

参照图1，提出本申请提出的一种通信方法，应用于现场信号传输及设备状态监测，方法包括：

S1，接收无线传感器发送的第一数据包；第一数据包包括开始码、功能码和结束码；

S2，根据开始码和结束码，对功能码的值进行监听；

在本实施例中，开始码和结束码的字符均为0X7E，当字符0X7E出现在信息字段中时，需要对信息字段中的0X7E转义为0X7D，当信息字段中出现0x7E字符，将其转变成字节序列(0X7D，0X5E)；若信息字段中出现一个0X7D的字节(即出现了与转义字符相同的比特组合)，则把0X7D转义成两个字节序列(0X7D，0X5D)；若信息字段中出现ASCII码的控制字符(即数值小于0X20的字符)，则在该字符前面加入一个0X7D字节，同时将该字符的编码加以改变。

S3，监听到功能码的值小于8时，发送传输数据的格式至无线传感器，并在高频段发送第二数据包至无线传感器；

S4，转入低频段接收无线传感器的传输数据。

参照图2-4，图2为第一数据包，图3为第二数据包，图为第三数据包，在本实施例中，上述第一数据包具体为PA数据包，第二数据包具体为PB数据包，第三数据包具体为PC数据包。本实施例中的通信方法，用于无线传感器(Washington State University,简称WSU)与现场采集站(wireless field acquire station，简称WFAS)之间进行通讯，无线通讯协议的数据包包括：PA数据包、PB数据包和PC数据包；PA数据包用于作为无线传感器的初始化请求数据包；PB数据包用于作为现场采集站的响应数据包；PC数据包用于作为无线传感器初始化成功数据包。本发明利用无线通讯协议对现场采集站进行监控，减少人力及维护成本，实现智能化设备监控。

在本实施例中，PA数据包的定义包括：开始码、数据量、次开始码、功能码、WFAS地址、数据区、包识别码、CRC高、CRC低和结束码。CRC(Cyclic Redundancy Check,循环冗余校验)是一种根据网络数据包或电脑文件等数据产生简短固定位数校验码的一种散列函数，主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误，它是利用除法及余数的原理来作错误侦测的。

在本实施例中，功能码的值为1时，数据区包含9个数据，上述数据区发送的是加速度特征值，数据1为RMS值高位，数据2为RMS值低位，数据为峰峰值高位，数据4为峰峰值低位，数据5为峰值高位，数据6为峰值低位，数据7为温度高位，数据8为温度低位，数据9为电池电量，RMS(Rate-Monotonic Scheduling)为单调速率调度，任务按单调速率优先级分配(RMPA)的调度算法，RMPA是指任务的优先级按任务周期T来分配。它根据任务的执行周期的长短来决定调度优先级，那些具有小的执行周期的任务具有较高的优先级，周期长的任务优先级低。

在本市实施例中，功能码的值为2时，数据区包含9个数据，上述数据区发送的是速度特征值，数据1为RMS值高位，数据2为RMS值低位，数据为峰峰值高位，数据4为峰峰值低位，数据5为峰值高位，数据6为峰值低位，数据7为温度高位，数据8为温度低位，数据9为电池电量。

在本实施例中，功能码的值为3时，数据区包含9个数据，上述数据区发送的是位移特征值，数据1为RMS值高位，数据2为RMS值低位，数据3为峰峰值高位，数据4为峰峰值低位，数据5为峰值高位，数据6为峰值低位，数据7为温度高位，数据8为温度低位，数据9为电池电量。

在本实施例中，功能码的值为4时，数据区包含4个数据，上述数据区发送的是冲击特征值，数据1为特征值，数据2为温度高位，数据3为温度低位，数据4为电池电量。

在本实施例中，功能码的值为5时，数据为发送加速度波形，8位精度；

功能码的值为6时，数据为发送速度波形，8位精度；

功能码的值为7时，数据为发送位移波形，8位精度；

功能码的值为8时，数据为发送冲击波形，8位精度；

功能码的值为9时，WSU请求初始化参数，数据量＝0；

功能码的值为10时，初始化成功，数据量＝0；

功能码的值为11时，初始化不成功，数据量＝0；

功能码的值为12时，电池严重不足，数据量＝0；

功能码的值为13时，信号测试，数据量＝0；

功能码的值为14时，对信号测试的会应，数据量＝0；

功能码的值为15时，WSU升级准备好；

功能码的值为16时，该升级程序数据包接收正确，WSU将稍候升级该包；

功能码的值为17时，该升级程序数据包接收不正确，请重新传送；

功能码的值为18时，该升级程序数据包WSU升级成功，请传送下一包；

功能码的值为19时，所有程序升级成功；

功能码的值为20时，本次程序升级不成功，请求终止升级；

功能码的值为21时，前次程序升级不成功，请重新升级；

功能码的值为22时，重新定位成功；

功能码的值为23时，对当前程序版本号的回应；

功能码的值为其他时，无定义。

在本实施例中，当功能码的值为5-8时，第一包数据区的第一个字节为电池电量，数据区的第二个字节之后为波形的8bit数据，数据先后顺序为采样的顺序。第二包数据区及之后的数据区均为波形数据。

在本实施例中，WFAS地址为8bit，低5位为WFAS的ID号，WSU地址8bit，低5位为WSU的ID号。

在本实施例中，数据量的定义为从次开始码到该包识别码的数据长度,含转义标志，不含CRC码和结束码。包识别码的定义为高4位表示一个完整数据共分为多少个包发送，低4位表示目前为第几个包。CRC校验码的定义为从数据量开始到包识别码结束，含转义字符校验。

在本实施例中，PB数据包的定义包括：开始码、次开始码、功能码、地址和结束码。当功能码的值为0时，表示现场采集站对接收到数据简单回应。

在本实施例中，PC数据包的定义包括：开始码、数据量、次开始码、功能码、WFAS地址、数据区、包识别码、CRC高、CRC低和结束码。

当功能码的值为1时，数据区包含4个数据，上述数据区发送的是对WSU请求初始化参数的回应，数据1为需要的主要数据模式，WSU每次醒来默认该模式发送数据，当数据1为0时，表示维持原参数；当数据1为1时，表示加速度；当数据1为2时，表示速度；当数据1为3时，表示位移；当数据1为4时，表示冲击。数据2为工作方式，当数据2为0时，表示维持原参数；当数据2为1时，表示断续工按数据1、数据2工作；当数据2为2时，表示连续工作仅传送特征值，每次隔3秒；当数据2为3时，表示连续工作仅传送波形，每次隔3秒；当数据2为4时，表示连续工作仅传特征值和波形，每次隔5秒。数据3为特征值数据传送间隔，其单位为秒，当数据3为0时，表示维持原参数。数据4为转速16进制，其单位为Hz。

在本实施例中，当功能码的值为2时，数据区包含1个数据，上述数据包发送的是请求WSU立即传送以下数据，数据1为1时，表示命令WSU传加速度特征值；数据1为2时，表示命令WSU传速度特征值；数据1为3时，表示命令WSU传冲击特征值；数据1为4时，表示命令WSU传加速度波形；数据1为5时，表示命令WSU传速度波形；数据1为6时，表示命令WSU传位移波形；数据1为7时，表示命令WSU传冲击波形。

当功能码的值为3时，表示对WSU已传送数据正确的回应，数据区＝0；

当功能码的值为4时，表示对WSU已传送数据错误的回应，数据区＝0；

当功能码的值为5时，表示对WSU电池严重不足的回应，且命令WSU继续工作，数据区＝0；

当功能码的值为6时，表示对WSU电池严重不足的回应，且命令WSU停止工作，数据区＝0；

当功能码的值为7时，表示要求对WSU重新初始化，数据区同“功能码＝1”项；

当功能码的值为8时，表示向WSU要重发的波形数据包，数据区＝1，数据为需要发送包的识别码；

当功能码的值为9时，表示要求对WSU升级，这时包识别码为总共数据包的个数；

当功能码的值为10时，表示对WSU的升级程序，包识别码为数据包的序号，数据区为升级程序；

当功能码的值为11时，表示升级程序开始地址重新定位，数据1：地址高8位，数据2：地址低8位；

当功能码的值为12时，表示向wsu询问当前的版本号；

当功能码的值为其他时，无定义。

在本实施例中，数据区包括WSU地址和数据位。数据位为波形数据。WSU地址总共8位，其中低5位为WSU的ID号。WFAS地址总共8位，其中低5位为WFAS的ID号。包识别码的定义为：高4位表示一个完整数据发送共分为多少个包，低4位表示目前为第几个包。无线通讯协议设为工作频段为低频段。

在本实施例中，接收无线传感器发送的PA数据包；PA数据包包括开始码、功能码和结束码的步骤之前，包括：

对无线传感器进行初始化。WFAS站对无线传感器(WSU)的初始化中，WSU的工作流程为：WSU醒来后根据寄存器数据状态判断WSU是否已经初始化过，若没有，设置WSU的SLEEP时间为10S，WSU在低频段(LF段)发送初始化请求PA数据包，判断0.2秒内是否在高频段(HF段)收到WFAS响应PB数据包(WSU工作在串口中断方式)；若收到WFAS响应PB数据包，配置参数SA，置位初始化标志位，其中SA参数设置是根据“功能码＝1”项的参数进行设定，并且发送初始化成功数据包PC，最后进入睡眠模式(SLEEP模式)；若未收到WFAS响应PB数据包，则将SLEEP时间缩小1S，小于5秒时重新设为10秒，达到10次后改为120秒一次，进入SLEEP模式。WFAS的工作流程为：WFAS在LF频段监听到PA数据包的功能码的值为9时，转换到高频段(HF段)，置位第一次发送初始化数据，发送相应参数，判断WFAS在1秒内是否监听到PA数据包，若功能码的值为4表示初始化成功，置初始化成功标志位，并转到LF频段监听；若功能码的值为5表示初始化不成功，或没有收到信号，则判断是否到第二次发送，若是则转到LF频段监听，若否，则回到置位第一次发送初始化数据之后。

在本实施例中，接收到无线传感器的升级请求后，在高频段发送升级数据包至无线传感器。振动数据传输流程具体表现为，WSU的工作流程：WSU醒来后根据寄存器数据状态判断是否已经初始化过，若已经进行过，则进行数据传送，WSU从定时SLEEP状态恢复，按默认的特征值准备数据，传送数据至WFAS，判断WSU在0.1S内是否收到WFAS响应PB数据包(WSU工作在串口中断方式)，若收到，则关闭微功率无线数传模块(HAC-UP模块)，若判断为PB数据包，将SLEEP设为原始值后进入SLEEP模式；若判断不是PB数据包，则按照WFAS请求准备数据，跳转到HF频段后，回到按默认的特征值准备数据步骤之后；若0.1S内未收到WFAS响应PB数据包，再发送一次特征数据，仍未收到则将SLEEP时间缩小1S，10次后重新设为原始值，并进入SLEEP模式。

在本实施例中，振动数据传输流程中WFAS的工作流程为：在LF频段监听到PA数据包的功能码<8，判断WFAS是否急需其他类型数，若是，则发送请求WSU按所需的类型格式发送数据，判断5秒内是否在HF频段需要数据，若是，在HF发送简单回应PB数据包；若否转入LF频段监听；若WFAS不急需其他类型数，则发送简单回应PB数据包。若WFAS连续10分钟内没有收到特征值置通讯不正常标志。

在本实施例中，接收无线传感器发送的第一数据包；第一数据包包括开始码、功能码和结束码的步骤之后，包括：

在低频段监测到功能码的值等于5时，发送停止工作指令至无线传感器。

当电池严重不足时WSU的工作流程为：WSU从SLEEP中醒来，在LF频发送PA数据包的功能码＝5，判断0.1秒内是否在WFAS响应数据包PC；若响应，则继续判断是否命令WSU停止工作，若是，则WSU停止工作不再醒来，若否，则进入SLEEP。

在本实施例中，当电池严重不足时WFAS的工作流程为：WFAS在LF频段监听到PA数据包的功能码＝5，置该路电池严重不足标志，根据要求发送WSU是否工作命令，该命令是否为停止工作，若该命令为工作命令，则置该传感器因电池严重不足而停止工作标志位，且在LF频段继续监听，若该命令为停止工作，则直接在LF频段继续监听。

在本实施例中，WSU程序升级的流程为：a)WFAS收到服务器的WSU升级请求后，停止其他所有工作，接收所有的程序。置状态字，准备对WSU升级；b)WFAS在收到无WSU数据包PC后发送对WSU升级请求；c)WSU发送升级准备好PA数据包，转入HF段；d)WFAS在HF频段发送升级程序数据包，每包长度1K；e)WSU接收后进行CRC校验，若不正确请求重新发送；若正确发送正在升级数据包；f)WFAS等待5秒后收不到数据或收到终止升级数据包返回LF；若收到继续升级的下一包请求，直到升级完成；g)WFAS收到升级完成数据包后，将初始化数据下传；h)WFAS转到LF段。

在本实施例中，为保证升级程序的顺利成功实现(该升级程序适用于WFAS和WSU)，单片机程序分为引导程序和应用程序，引导程序不可升级，应用程序允许升级。应用程序由引导程序升级；引导程序位于程序存储器末端2K,即a)WFAS ORG 0X7000；b)WSU ORG0X7000；c)0X000为一长跳转到引导程序；i.WSU从0X0009开始为应用程序，0X000_0X008为不可升级段；d)引导程序末端跳到0X100；e)引导程序开始升级时，在标志字写0X66；f)单片机每次上电和复位均应检测上次升级是否成功；应用程序包括：a)应用程序开始于0X100；b)WSU程序<12K，WFAS程序<30K；c)在应用程序的恰当位置将升级标志改为0X99表示升级成功，发送升级成功数据包；正常的数据采集和通讯。

本发明公开的一种通信装置，应用于现场信号传输及设备状态监测，装置包括：

接收模块，用于接收无线传感器发送的第一数据包；第一数据包包括开始码、功能码和结束码；

读数模块，用于根据开始码和结束码，对功能码的值进行监听；

响应模块，用于监听到功能码的值小于8时，发送传输数据的格式至无线传感器，并在高频段发送第二数据包至无线传感器；

接收模块，用于转入低频段接收无线传感器的传输数据。

在本实施例中，通信装置还包括：

初始化模块，用于对无线传感器进行初始化。

在本实施例中，通信装置还包括：

低电量管理模块，用于在低频段监测到功能码的值等于5时，发送停止工作指令至无线传感器。

在本实施例中，通信装置还包括：

升级模块，用于接收到无线传感器的升级请求后，在高频段发送升级数据包至无线传感器。

本发明利用无线通讯协议对现场采集站进行监控，减少人力及维护成本，实现智能化设备监控。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种通信方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种通信方法，其特征在于，应用于现场信号传输及设备状态监测，所述方法包括：

接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码；

根据所述开始码和所述结束码，对所述功能码的值进行监听；

监听到所述功能码的值小于8时，发送传输数据的格式至所述无线传感器，并在高频段发送第二数据包至所述无线传感器；

转入低频段接收所述无线传感器的传输数据。

2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码的步骤之前，包括：

对所述无线传感器进行初始化。

3.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码的步骤之后，包括：

在所述低频段监测到所述功能码的值等于5时，发送停止工作指令至所述无线传感器。

4.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，所述转入低频段接收所述传输数据的步骤之后，包括：

接收到所述无线传感器的升级请求后，在高频段发送升级数据包至所述无线传感器。

5.一种通信装置，其特征在于，应用于现场信号传输及设备状态监测，所述装置包括：

接收模块，用于接收无线传感器发送的第一数据包；所述第一数据包包括开始码、功能码和结束码；

读数模块，用于根据所述开始码和所述结束码，对所述功能码的值进行监听；

响应模块，用于监听到所述功能码的值小于8时，发送传输数据的格式至所述无线传感器，并在高频段发送第二数据包至所述无线传感器；

接收模块，用于转入低频段接收所述无线传感器的传输数据。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

初始化模块，用于对所述无线传感器进行初始化。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

低电量管理模块，用于在所述低频段监测到所述功能码的值等于5时，发送停止工作指令至所述无线传感器。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

升级模块，用于接收到所述无线传感器的升级请求后，在高频段发送升级数据包至所述无线传感器。