CN111817727A - 一种适用于dl/t860标准的per编码器实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，本发明中的编码器遵循PER编码的基本规则，满足DL/T860技术规范要求，实现部分数据类型自定义编码方式和数据分段编码的功能；该编码器基于C语言设计开发，可适应多种操作系统，在设计实现时根据抽象服务的语法规则平铺展开编码，避免现有通用编码器频繁的压栈出栈操作，降低了内存要求；该编码器结合DL/T860中数据类型以及每种类型取值范围的，在设计、实现时优先采用按照字节的方式进行编码、如整型、字符串、字节串、浮点数等类型，且这类数据使用频率较高，因此采用按字节的方式编码存储提高了编码的运行速度。
Description
技术领域
本发明涉及变电站网络通信技术领域，特别是一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法。
背景技术
DL/T860标准是统一的变电站网络通信标准，也是电力系统网络通信的基础，是国内采用IEC61850的标准，包含《电力自动化通信网络和系统》系列，可用于电力公用事业自动化的各个方面，其构建的体系对变电站通信网络和系统做出了全面、详细的描述和规范，由抽象服务映射到具体通信协议后实现通信。
DL/T860标准规定了多种抽象服务，目前DL/T860标准的抽象服务已经映射到了电力系统通用服务协议，并使用ASN.1中对齐方式的PER编码以提高编码有效性。
抽象服务包括协商服务、连接服务、目录服务、定义服务、数据读写服务、报告服务等多种服务，并需要根据通信双方的能力协商数据包的大小进行数据编码和通信。基于这种技术要求，抽象服务映射到电力系统通用服务协议时使用两层分段传输：
1)应用层能够分段传输数据：必须根据应用层协商包的大小来分段，此时必须是完整数据的PER编码，每段数据都是独立可解码的，但现在通用的编码器几乎不能根据数据包大小和数据个数来编码；
2)电力系统通用服务协议分段传输：该层数据已经编码完成，可直接分段传输，不涉及到编码。
DL/T860数据类型种类个数有限，且为连续的数据取值范围，如INT8::＝INTEGER(-128..127)、INT8U::＝INTEGER(0..255)等，约束比较简单，编码实现相对容易，且DL/T860通信主要用于嵌入式装置，而现有PER编码器基本需要频繁的压栈出栈，对资源有一定的要求；另外FLOAT32::＝OCTET STRING(SIZE(4))、FLOAT64::＝OCTET STRING(SIZE(8))使用的是IEEE754编码方式，与通用的PER编码要求不一致，现有PER编码器也不能满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，旨在解决现有技术中编码器需频繁压栈出栈耗费资源的问题，实现提高编码效率，降低所消耗资源。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，所述方法包括以下操作：
对于DL/T860标准的基本数据类型进行编码，每种基本数据类型均通过相同的控制结构记录编码在存储区的存放，以记忆实时编码信息；
对DL/T860抽象服务进行编码，确定服务中包含数据元素的类型和约束，并根据各元素的约束初始化编码占用的位数，调用基本数据类型进行编码；
根据包长度的限制、数据个数对抽象服务接口进行分段编码。
优选地，所述控制结构包括编码缓存区的开始地址、缓存区的长度、存储编码当前使用的地址、当前存储字节中的第几位以及编码是否有错误。
优选地，所述基本数据类型包括布尔型、整型、浮点型、位串、字符串以及字节串；
所述布尔型使用C语言位移方式设置到指定位置实现布尔型编码；
所述整型分为无符号整型和有符号整型两大类，对于无符号整型，直接按照网络字节序存储实现编码；对于有符号整型，调整偏移量之后调用无符号整型值的编码函数实现有符号整型值的编码；
所述浮点型包含单精度浮点数和双精度浮点数，以网络字节序直接存储的方式实现浮点型编码；
所述位串使用C语言位移的方式设置到指定位置实现位串的PER编码；
所述字符串按字节存储的方式实现字符串的PER编码；
所述字节串按字节存储的方式实现字节串的PER编码。
优选地，所述有符号整型的编码具体为：
假设C为数据类型UNIT8，首先将其强制转换为无符号数据，然后减去27，将相减的结果强制转换为类型UNIT8，并赋值给C，将C作为参数调用无符号数据类型UNIT8的编码函数，即可得到有符号类型INT8的数据编码。
优选地，所述抽象服务包括协商、关联、目录服务、数据定义、读写数据、读写数据集、报告以及日志服务。
优选地，所述对抽象服务根据包长度的限制、数据个数对数据进行分段编码具体为：
调整控制结构预留空间，用于存储数据个数的编码；
判断是否所有的数据已完成编码，如果没有则继续调用基本数据类型的编码对数据值进行编码；
判断编码是否有错误和编码空间是否溢出，如果没有则保存当前编码的控制结构、已经编码数据的个数，并继续编码；否则跳出编码循环；
比较已经编码数据个数和需要编码数据个数，如果已编码数据个数小于需要编码的数据个数，设置是否还有更多的数据需要传输的值为TRUE，否则设置为FALSE；
调整控制结构中有关指针至预留的存储空间，继续编码数据的个数至预留的存储空间。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明中的编码器遵循PER编码的基本规则，满足DL/T860技术规范要求，实现部分数据类型自定义编码方式和数据分段编码的功能；该编码器基于C语言设计开发，可适应多种操作系统，在设计实现时根据抽象服务的语法规则平铺展开编码，避免现有通用编码器频繁的压栈出栈操作，降低了内存要求；该编码器结合DL/T860中数据类型以及每种类型取值范围的，在设计、实现时优先采用按照字节的方式进行编码、如整型、字符串、字节串、浮点数等类型，且这类数据使用频率较高，因此采用按字节的方式编码存储提高了编码的运行速度。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法流程图；
图2为本发明实施例中所提供的一种基本数据类型编码流程图；
图3为本发明实施例中所提供的一种抽象服务接口编码流程图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，所述方法包括以下操作：
对于DL/T860标准的基本数据类型进行编码，每种基本数据类型均通过相同的控制结构记录编码在存储区的存放，以记忆实时编码信息；
对DL/T860抽象服务进行编码，确定服务中包含数据元素的类型和约束，并根据各元素的约束初始化编码占用的位数，调用基本数据类型进行编码；
根据包长度的限制、数据个数对抽象服务接口进行分段编码。
DL/T860标准是电力行业的通信技术规范，通信双方为客户端和服务器端两端，嵌入式设备居多，客户端和服务器端的DL/T860的数据均需经过PER编码器编码后才能传输。编码器内由抽象服务编码和基本类型数据编码，其中抽象服务编码需要调用基本类型数据编码实现。
DL/T860主要包括布尔型、整型(UINT8、INT8、UINT16、INT16、UINT32、INT32、UINT64、INT64)、浮点型(单精度、双精度)、位串、字符串、字节串等基本数据类型，基本数据类型数量有限，且每种数据类型的取值范围是有限、连续的，本发明中依据DL/T860基本数据类型特点实现的编码器与通用编码器相比设计和实现简单、运行效率更高。
设计控制结构体，用于记忆实时编码信息，该结构体包含的变量有：编码缓存区的开始地址、缓存区的长度、存储编码当前使用的地址、当前存储字节中的第几位以及编码是否有错误。每种数据类型编码均使用该结构体记录编码在存储区的存放，基本类型PER编码流程如图2所示，在编码开始首先检查上一数据编码是否有误，如果有则直接返回错误信息，否则继续编码。
布尔型数据在编码中占用1位bit，使用C语言位移方式设置到指定位置实现布尔型编码。
整型分为无符号整型和有符号整型两大类，其中DL/T860标准中无符号数据包括UINT8、UINT16、UINT32和UINT64，其中UNIT8的取值范围为INTEGER(0..28-1)，UNIT16的取值范围为INTEGER(0..216-1)，UNIT32的取值范围为INTEGER(0..232-1)，UNIT64的取值范围为INTEGER(0..264-1)，PER编码时可直接按照网络字节序存储实现编码。有符号整型主要包括INT8、INT16、INT32和INT64，其中INT8的取值范围为INTEGER(-27..27-1),INT16的取值范围为INTEGER(-215..215-1),INT32的取值范围为INTEGER(-231..231-1),INT64的取值范围为INTEGER(-263..263-1),根据整型数据的取值范围，有符号整型值与无符号整型值编码的对应关系如下：
Vint8--Vuint8-27
Vint16--Vuint16–215
Vint32--Vuint32–231
Vint64--Vuint64–263
根据上述对应关系，有符号整型值调整偏移量之后调用无符号整型值的编码函数即可实现有符号整型值的编码。
例如，假设A的数据类型为UNIT8，如果A的值为0x00，则A的PER编码为0x00，如果A的值为0xFF，则A的PER编码为0xFF；假设B的数据类型为INT8，如果B的值为-128(即0x80)，则B的PER编码为0x00，如果B的值为127(0x7F)，则B的编码为0xFF。
对于数据类型为INT8的PER编码实现方法如下：
假设C为数据类型UNIT8，令C＝(UINT8)((UINT8)B-27)，即首先将其强制转换为无符号数据，然后减去27，将相减的结果强制转换为类型UNIT8，并赋值给C，将C作为参数调用无符号数据类型UNIT8的编码函数，即可得到有符号类型INT8的数据编码。
浮点数包含单精度浮点数和双精度浮点数，在DL/T860映射技术中规定使用IEEE754的存储方式，则其编码可使用字节串存储，因此浮点数的PER编码不再是标准ASN1中所描述编码方法，而是以网络字节序直接存储的方式来实现浮点数编码的功能。
位串主要为长度为13位的品质码、双遥信等，使用C语言位移的方式设置到指定位置实现位串的PER编码。
字符串中字符的取值范围位ASCII，即对齐方式下每个字符PER编码单独占用一个字节，使用按字节存储的方式实现字符串的PER编码。
字节串无取值范围约束要求，直接使用按字节存储的方式实现字节串的PER编码。
通过以上实现，本发明实施例中编码器对每种基本数据类型进行细化，尽可能按照字节的方式来实现PER编码，相比通用编码器中按位实现编码的方式效率大大提高。
DL/T860标准的抽象服务包括协商、关联、目录服务、数据定义、读写数据、读写数据集、报告以及日志等服务，每种服务都需要根据映射技术规范进行编码，与基本数据类型编码不同的是抽象服务中不仅包含基本数据类型，而且包含结构的编码。
每种抽象服务的流程大致如下：
在程序解析出需要调用的服务的时候，调用抽象服务编码函数进行数据的解析，调用处理响应函数进行请求和响应。
DL/T860每种服务的映射固定，每种服务可分为请求和响应，因此编码器实现了请求和响应编码接口。
本发明实施例以读数据目录服务请求为例阐述编码实现过程：
确定服务中包含数据元素的类型及约束；读数据目录请求是一个结构，包含两个数据元素，两个数据的类型都是“ObjectReference”，其定义为字符串，值的约束为ASCII，长度约束为0-129；
根据各元素的约束初始化编码占用的位数；字符串的字符取值范围为ASCII，每个字符对齐PER编码占用一个字节，长度范围为0-129，则长度编码占用8位(不是一个字节)；
调用基本数据类型进行编码；PER编码实现时结构不需要编码，每个元素调用对应得到基本数据类型编码接口进行编码，读数据目录请求中主要调用字符串编码函数实现。
DL/T860标准中规定发送的数据包长度有限制，且该限制需服务器和客户端协商产生，因此服务映射编码时需要根据数据包长度的限制、数据个数等因素对数据进行分段编码，其中涉及到的抽象服务包括目录服务、数据定义、读数据、读数据集、读控制块以及读文件列表等服务。
PER编码为一种压缩编码，通用编码器几乎全部基于bit位实现数据的PER编码，结合对齐的PER编码规则和DL/T860数据取值范围约束可知，在编码“SEQUENCE OF”时，后续的数据是需要对齐的，可依据此特点为编码包头部预留存储空间，在完成数据编码之后再把头部编码放在预留的存储空间中，这种实现方式相比预编码计算每包能够编码的数据个数然后再编码完整的数据，可减少一次完整的编码，效率更高。
如图3所示，本发明实施例以读数据返回的响应为例阐述抽象服务接口编码的实现过程：
以下是技术规范中读数据响应的ASN1映射语法：
其中，value表示返回的数据值，为“SEQUENCE OF”，表明可能是返回多个数据的值，moreFollows表示是否还有更多的数据需要传输。
调整控制结构预留空间，用于存储数据个数的编码；例如可预留6个字节用于存储编码包的头部；
判断是否所有的数据“Data”已完成编码，如果没有则继续调用基本数据类型的编码对数据值进行编码；
判断编码是否有错误和编码空间是否溢出，如果没有则保存当前编码的控制结构、已经编码“Data”个数，并继续编码，因此每次保存的编码控制结构都是最后一次正确编码的控制结构；否则跳出编码循环；
比较已经编码数据个数和需要编码数据个数，如果已编码数据个数小于需要编码的数据个数，则moreFollows应设置为TRUE，否则moreFollows设置为FALSE；
编码moreFollows；
调整控制结构中有关指针至预留的存储空间，继续编码数据“Data”的个数至预留的存储空间。
整个编码过程根据包大小的限制和数据个数实现分段编码，本发明实施例中编码器结合编码规则和DL/T860数据的特点，设计实现简单，编码运行效率高。
本发明实施例中的编码器遵循PER编码的基本规则，满足DL/T860技术规范要求，实现部分数据类型自定义编码方式和数据分段编码的功能；该编码器基于C语言设计开发，可适应多种操作系统，在设计实现时根据抽象服务的语法规则平铺展开编码，避免现有通用编码器频繁的压栈出栈操作，降低了内存要求；该编码器结合DL/T860中数据类型以及每种类型取值范围的，在设计、实现时优先采用按照字节的方式进行编码、如整型、字符串、字节串、浮点数等类型，且这类数据使用频率较高，因此采用按字节的方式编码存储提高了编码的运行速度。
以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，其特征在于，所述方法包括以下操作：
对于DL/T860标准的基本数据类型进行编码，每种基本数据类型均通过相同的控制结构记录编码在存储区的存放，以记忆实时编码信息；
对DL/T860抽象服务进行编码，确定服务中包含数据元素的类型和约束，并根据各元素的约束初始化编码占用的位数，调用基本数据类型进行编码；
根据包长度的限制、数据个数对抽象服务接口进行分段编码。
2.根据权利要求1所述的一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，其特征在于，所述控制结构包括编码缓存区的开始地址、缓存区的长度、存储编码当前使用的地址、当前存储字节中的第几位以及编码是否有错误。
3.根据权利要求1所述的一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，其特征在于，所述基本数据类型包括布尔型、整型、浮点型、位串、字符串以及字节串；
所述布尔型使用C语言位移方式设置到指定位置实现布尔型编码；
所述整型分为无符号整型和有符号整型两大类，对于无符号整型，直接按照网络字节序存储实现编码；对于有符号整型，调整偏移量之后调用无符号整型值的编码函数实现有符号整型值的编码；
所述浮点型包含单精度浮点数和双精度浮点数，以网络字节序直接存储的方式实现浮点型编码；
所述位串使用C语言位移的方式设置到指定位置实现位串的PER编码；
所述字符串按字节存储的方式实现字符串的PER编码；
所述字节串按字节存储的方式实现字节串的PER编码。
4.根据权利要求3所述的一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，其特征在于，所述有符号整型的编码具体为：
假设C为数据类型UNIT8，首先将其强制转换为无符号数据，然后减去27，将相减的结果强制转换为类型UNIT8，并赋值给C，将C作为参数调用无符号数据类型UNIT8的编码函数，即可得到有符号类型INT8的数据编码。
5.根据权利要求1所述的一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，其特征在于，所述抽象服务包括协商、关联、目录服务、数据定义、读写数据、读写数据集、报告以及日志服务。
6.根据权利要求1所述的一种适用于DL/T860标准的PER编码器实现方法，其特征在于，所述根据包长度的限制、数据个数对抽象服务接口进行分段编码具体为：
调整控制结构预留空间，用于存储数据个数的编码；
判断是否所有的数据已完成编码，如果没有则继续调用基本数据类型的编码对数据值进行编码；
判断编码是否有错误和编码空间是否溢出，如果没有则保存当前编码的控制结构、已经编码数据的个数，并继续编码；否则跳出编码循环；
比较已经编码数据个数和需要编码数据个数，如果已编码数据个数小于需要编码的数据个数，设置是否还有更多的数据需要传输的值为TRUE，否则设置为FALSE；
调整控制结构中有关指针至预留的存储空间，继续编码数据的个数至预留的存储空间。
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| GR01 | Patent grant | ||
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