CN112152753A - 一种与下位机传输数据的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种与下位机传输数据的方法及装置，本发明实施例对下位机与上位机之间传输的数据的格式进行设置，在完整数据帧的帧头加入帧头标识，在完整数据帧中的数据之间增加分割符，及在完整数据帧的帧尾设置帧尾标识，使得在接收数据时，根据接收数据的帧头标识确定一个完整数据帧的传输开始、根据帧尾标识确定该完整数据帧的传输结束、及根据分割符确定该数据帧中的数据在持续传输中，且进一步对分割符前后的数据进行拼接，最终得到一个完整的数据帧。这样，本发明就可以成功识别与下位机之间传输的数据，从而后续能够解析出数据代表的含义。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种与下位机传输数据的方法及装置。
背景技术
在工业控制技术中，常常采集上位机和下位机实现对工业设备的控制。其中，上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，在上位机的屏幕上显示各种信号变化(液压，水位，温度等)。下位机是直接控制工业设备获取设备状况的计算机，一般采用可编程逻辑控制器(PLC)或单片机等。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应的工业设备。下位机不时读取工业设备状态数据，转换成数字信号反馈给上位机。
通常，上位机和下位机之间具有串口，采用该串口可以进行数据传输。上位机和下位机之间并没有其他节点且无专门的网络层，属于典型的点对点通信方式。上位机支持诸如java等软件程序对数据的处理，而下位机主要是对数据进行信号的转换及基于信号控制工业设备。由于下位机是对信号的处理，其运行速度比上位机中的软件程序运行速度慢很多，导致在传输数据时，上位机中的软件程序每一次只能从下位机中读取几个字节的数据，无法形成完成的数据帧，来获取弯针的含义，导致与下位机传输数据失败。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种与下位机传输数据的方法，该方法能够成功识别与下位机之间传输的数据。
本发明实施例提供一种与下位机传输数据的装置，该装置能够成功识别与下位机传输的数据。
本发明实施例是这样实现的：
一种与下位机传输数据的方法，包括：
接收上位机与下位机之间顺序传输各个数据；
识别接收的数据为帧头标识时，继续接收各个数据，当识别到接收的数据为分割符时，将分割符前后接收的数据进行拼接；
识别接收的数据为帧尾标识时，将拼接的数据作为一个完整数据帧。
该方法还包括：
将完整的数据帧解析，得到该数据帧的含义。
在所述将拼接的数据作为一个完整的数据帧之前，该方法还包括：
将帧尾标识之前接收的数据作为校验和数据，采用该校验和数据验证拼接的数据的完整性。
所述完整数据帧可以为：注册指令、心跳指令、上报指令或下发指令。
所述分割符前后接收的数据表示不同的含义。
一种与下位机传输数据的装置，包括：收发单元、完整数据帧判断单元及拼接单元，其中，
收发单元，用于在完整数据帧判断单元的指示下，顺序接收各个数据；
完整数据帧判断单元，用于当识别接收的数据为帧头标识后，指示收发单元继续接收各个数据，直到识别接收的数据为帧尾标识为止；
拼接单元，用于当当识别到接收的数据为分割符时，将收发单元接收的分割符前后接收的数据进行拼接，直到完整数据帧判断单元识别到帧尾标识为止，将拼接的数据作为一个完整的数据帧。
所述完整数据帧判断单元，还用于在所述将拼接的数据作为一个完整的数据帧之前，将帧尾标识之前接收的数据作为校验和数据，采用该校验和数据验证拼接的数据的完整性。
一种与下位机传输数据的装置，所述完整数据帧可以为：注册指令、心跳指令、上报指令或下发指令。
一种与下位机传输数据的装置，包括：
存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行上述任一项所述的与下位机传输数据的方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述的与下位机传输数据的方法。
如上可见，本发明实施例对下位机与上位机之间传输的数据的格式进行设置，在完整数据帧的帧头加入帧头标识，在完整数据帧中的数据之间增加分割符，及在完整数据帧的帧尾设置帧尾标识，使得在接收数据时，根据接收数据的帧头标识确定一个完整数据帧的传输开始、根据帧尾标识确定该完整数据帧的传输结束、及根据分割符确定该数据帧中的数据在持续传输中，且进一步对分割符前后的数据进行拼接，最终得到一个完整的数据帧。这样，本发明就可以成功识别与下位机之间传输的数据，从而后续能够解析出数据代表的含义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的与下位机传输数据的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的与下位机传输数据的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
从背景技术可以看出，上位机在与下位机之间进行通信时，由于无法确定所接收的数据是否完整，而导致无法确定所接收数据的含义。为了克服这个问题，本发明实施例对下位机与上位机之间传输的数据的格式进行设置，在完整数据帧的帧头加入帧头标识，在完整数据帧中的数据之间增加分割符，及在完整数据帧的帧尾设置帧尾标识，使得在接收数据时，根据接收数据的帧头标识确定一个完整数据帧的传输开始、根据帧尾标识确定该完整数据帧的传输结束、及根据分割符确定该数据帧中的数据在持续传输中，且进一步对分割符前后的数据进行拼接，最终得到一个完整的数据帧。
这样，本发明就可以使得上位机或下位机成功识别传输的数据，从而后续能够解析出数据代表的含义。
图1为本发明实施例提供的与下位机传输数据的方法流程图，其具体步骤为：
步骤101、接收上位机与下位机之间顺序传输各个数据；
步骤102、识别接收的数据是否为帧头标识，如果是，则执行步骤103；如果否，则返回步骤102继续识别；
步骤103、继续接收各个数据，当识别到接收的数据为分割符时，将分割符前后接收的数据进行拼接；
步骤104、识别接收的数据是否为帧尾标识，如果是，则执行步骤105；如果否，则执行步骤103；
步骤105、将拼接的数据作为一个完整的数据帧。
在该方法中，如果是上位机接收数据，则步骤102～步骤105是由上位机执行的；如果是下位机接收数据，则步骤102～步骤105是由下位机执行的，这里不限定。
在该方法中，所述分割符前后接收的数据表示的是不同含义。
这样，无论上位机和下位机之间采用何种方式传输数据，都可以接收到一个完整的数据帧，从而可以采用设置的诸如java软件等软件程序对该完整的数据帧进行解析，得到其包含的具体含义。
本发明实施例提供了一个高效简单的数据交互解决方案。本发明实施例利用分割符对依次接收的各个数据进行拼接，且采用帧头标识及帧尾标识识别所拼接的各个数据的头尾，从而得到完整的数据帧。在识别完整的数据帧得到其具体含义时，可以根据设置的规则解析得到。比如，01表示电压，02表示电量，就可以解析得到含义。
本发明实施例中，在步骤105之前，还包括：
将帧尾标识之前接收的数据作为校验和数据，采用该校验和数据验证拼接的数据的完整性。校验和为该拼接的数据中除了帧头标识、帧尾标识、分割符外，其他数据的十进制累加和。
在这里，当设置完整数据帧时，其将帧尾标识前的数据设置该完整数据帧的校验和，用在接收到完整的数据帧时，可以对完整数据帧的验证。
在本发明实施例中，可以采用十六进制中的D、E和F三个值的组合作为分割符，在分割符之间设置各个数据。
在本发明实施例中，所述完整数据帧可以为：注册指令、心跳指令、上报指令或下发指令，以下对各个指令进行详细说明。当然，本发明实施例所述的完整数据帧还可以是其他在上位机和下位机之间进行通信的其他控制或控制响应指令，这里不限定。
注册指令
该注册指令是由上位机传输给下位机的。
首先，上位机发送的注册指令为：FE0101FD20180601120000FD0059FF，其中，帧头标识为FE，指令类型为01，状态为01，分割符为FD，时间为20180601120000，分割符为FD，校验和为0059，帧尾标识为FF。
然后，下位机接收到后，会发送回码确认，下位机回码为：FD0101FD0000000100000001FD0004FF，其中，帧头标识为FE，指令类型为01，状态为01，分割符为FD，设备标识为000001000001，分割符为FD，校验和为0004，帧尾标识为FF。
在这里，帧头标识、帧尾标识、分割符都是采用十六进制，且都是设置特定的标识符。对于不同的指令类型会设置不同的字符。状态用于标识机器的连接状态或健康状态等信息。校验和为除了帧头标识、帧尾标识、分割符外，其他数据的十进制累加和，具体地，对于注册指令，其校验和为：01+01+20+18+06+01+12+00+00＝59。
该交互过程为：
上位机发送注册指令FE0101FD20180601120000FD0059FF到下位机，进行注册；
下位机收到该注册指令后，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是01，得到是注册指令，继续判断第三位为01，说明可以正常注册，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为注册时间，将时间以十进制进行解析(这个是预先设置好的)，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位识别为校验和，第八位为帧尾标识，得到完整数据帧。将第七位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确，这样就得到了正确的完整数据帧，如果判断结果为可注册，则返回会回码，使得上位机确认下位机注册成功；
上位机接收下位机发送的回码FD0101FD0000000100000001FD0004FF，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是01，得到是注册指令回码，继续判断第三位为01，说明可以正常注册，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为注册的设备标识，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位识别为校验和，第八位为帧尾标识，得到完整数据帧。将第七位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确，这样就得到了正确的完整数据帧。
这样，一个完整的注册过程就完成了。
心跳指令
心跳指令是下位机发送给上位机的。
下位机发送的心跳指令为：FE0201FD0000000100000001FD0005FF，其中，帧头标识为FE，指令类型为02，状态为01，分割符为FD，设备标识为0000000100000001，分割符为FD，校验和为0005，帧尾标识为FF。
上位机接收到该心跳指令后，会返回回码：FE0201FD0000000100000001FD0005FF，确认其接收到，其中，帧头标识为FE，指令类型为02，状态为01，分割符为FD，设备标识为0000000100000001，分割符为FD，校验和为0005，帧尾标识为FF。
在这里，上位机会根据心跳指令判断下位机是否在线，如果不在线，则需要重新发送注册指令开启上报，这是一个保障机制。
该交互过程为：
上位机发送心跳指令FE0201FD0000000100000001FD0005FF到下位机，获取下位机的运行状态；
下位机收到该心跳指令后，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是02，得到是心跳指令，继续判断第三位为01，说明上位机的状态正常，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为设备标识码，也就是下位机的设备标识码，进行验证，是否是本下位机，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位识别为校验和，第八位为帧尾标识，从而得到完整数据帧。在这里，将第七位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确，这样就得到了正确的完整数据帧，返回回码，该回码中携带了下位机的运行状态；
上位机接收下位机发送的回码FE0201FD0000000100000001FD0005FF，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是02，得到是心跳指令的回码，继续判断第三位为01，说明下位机的状态正常，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为注册的设备标识，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位识别为校验和，第八位为帧尾标识，得到完整数据帧。在这里，将第七位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确，这样就得到了正确的完整数据帧。
上报指令
上报指令是下位机发送给上位机的，用于主动上报上位机需要的信息。
下位机给上位机发送上报指令为：FE0501FD0000000100000001FD20180601120000FD010000000002000000000300000000FD0071FF，其中，帧头标识为FE，指令类型为05，状态为01，分割符为FD，设备标识为0000000100000001，分割符为FD，时间点为20180601120000，数据为010000000002000000000300000000，分割符为FD，校验和为0071，帧尾标识为FF。
在数据中，01为电压，0100000000表示当前电压为0，02表示电量，03表示一些运行状态。
上位机返回给下位机的回码为：FE0501FD0000000100000001FD0071FD0079FF，其中，帧头标识为FE，指令类型为05，状态为01，分割符为FD，设备标识为0000000100000001，分割符为FD，校验回码为0071，校验和为0079，帧尾标识为FF。
该交互过程为：
下位机向上位机发送上报指令FE0501FD0000000100000001FD20180601120000FD010000000002000000000300000000FD0071FF，上报信息；
上位机接收到该上报指令之后，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是05，得到是上报指令，继续判断第三位为01，说明下位机的状态正常，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为设备标识码，也就是下位机的设备标识码，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位为时间点，确定发送时间，第八位为上报的信息，第九位为分割符，第十位识别为校验和，第十一位为帧尾标识，从而得到完整数据帧。在这里，将第十位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确，这样就得到了正确的完整数据帧，返回回码，该回码中携带了下位机确认接收到该上报指令的信息；
下位机接收到上位机发送的回码FE0501FD0000000100000001FD0071FD0079FF，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是05，得到是上报指令的回码，继续判断第三位为01，说明上位机的状态正常，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为注册的设备标识，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位为校验回码，确认上位机接收到了上报指令，第八位为分割符，则继续拼接后续数据，第九位识别为校验和，第十位为帧尾标识，得到完整数据帧。在这里，将第九位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确后，就得到了正确的完整数据帧。
总的来说，上报指令的交互过程为：
下位机定时向上位机进行信息的上报，上报方式采用本发明实施例提供的数据帧结构，定时设定的时间很短，比如1秒，上报指令包括上位机需要知道的信息，例如工业设备的电量及电压等；
上位机接收到下位机发送的上报指令后，按照帧头标识及帧尾标识的设置，组成一个完整的数据帧指令，然后进行拼接，取出对应的上报信息，取出的对应上报信息按照设定好的规则进行解析，就得到想要的下位机上报的信息了；
上位机在解析完成上报指令后，也要发送给下位机一个回码，以告知下位机自己还在线，继续向自己发送上报指令。
下发指令
下发指令上位机发送给下位机的。
上位机发送的下发指令包括：FE0601FD0000000100000001FD00000000FD0009FF，其中，帧头标识为FE，指令类型为06，状态为01，分割符为FD，设备标识为0000000100000001，分割符为FD，数据为00000000，校验和为0009，帧尾标识为FF，这个下发指令的数据类型为long int型。
下位机回码包包括：FE0601FD0000000100000001FD0009FD0018FF，其中，帧头标识为FE，指令类型为06，状态为01，分割符为FD，设备标识为0000000100000001，分割符为FD，校验回码为0009，校验和为0018，帧尾标识为FF。
该交互过程为：
上位机向下位机发送下发指令FE0601FD0000000100000001FD00000000FD0009FF，下发信息；
下位机接收到该下发指令之后，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是06，得到是下发指令，继续判断第三位为01，说明上位机的状态正常，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为设备标识码，也就是下位机的设备标识码，确认是否为本下位机，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位为下发携带的信息，第八位为分割符，则继续拼接后续数据，第九位识别为校验和，第十位为帧尾标识，从而得到完整数据帧。在这里，将第九位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确后，就得到了正确的完整数据帧。在这种情况下，则返回回码，该回码中携带了下位机确认接收到该下发指令的信息；
上位机接收到下位机发送的回码FE0601FD0000000100000001FD0009FD0018FF，进行解析，第一位识别为帧头标识，则继续接收各个数据，第二位发现是06，得到是下发指令的回码，继续判断第三位为01，说明下位机的状态正常，第四位识别为分割符，则拼接后续数据，第五位为设备标识码，第六位为分割符，则继续拼接后续数据，第七位为校验回码，确认下位机接收到了下发指令，第八位为分割符，则继续拼接后续数据，第九位识别为校验和，第十位为帧尾标识，得到完整数据帧。在这里，将第九位的校验和与计算该完整帧的校验和进行比较，确定正确后，就得到了正确的完整数据帧。
总的来说，下发指令的交互过程为：
下发指令一般是上位机进行控制下位机做一些操作的指令，下位机收到后则基于分割符进行拼接后，解析得到下发指令携带的信息，执行完成后进行回码，上位机收到回码后则表示指令已经被下位机成功执行了。
图2为本发明实施例提供的与下位机传输数据的装置结构示意图，包括：收发单元、完整数据帧判断单元及拼接单元，其中，
收发单元，用于在完整数据帧判断单元的指示下，顺序接收各个数据；
完整数据帧判断单元，用于当识别接收的数据为帧头标识后，指示收发单元继续接收各个数据，直到识别接收的数据为帧尾标识为止；
拼接单元，用于当当识别到接收的数据为分割符时，将收发单元接收的分割符前后接收的数据进行拼接，直到完整数据帧判断单元识别到帧尾标识为止，将拼接的数据作为一个完整的数据帧。
在该装置中，所述拼接单元，还用于将完整的数据帧解析，得到该数据帧的含义。
在该装置中，所述完整数据帧判断单元，还用于在所述将拼接的数据作为一个完整的数据帧之前，将帧尾标识之前接收的数据作为校验和数据，采用该校验和数据验证拼接的数据的完整性。
在该装置中，所述完整数据帧可以为：注册指令、心跳指令、上报指令或下发指令。
在该装置中，所述分割符前后接收的数据表示不同的含义。
本发明实施例还提供一种与下位机传输数据的装置，包括：
存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行上述任一项所述的与下位机传输数据的方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述的与下位机传输数据的方法。
可以看出，本发明实施例提供的方法及装置可以使得在上位机和下位机之间传输的完整数据帧进行断点传输，利用其中的帧头标识及帧尾标识，识别得到完整数据帧，利用其中的分割符实现对完整数据帧中的数据拼接，并解析出含义，以达到上位机与下位机之间的高效稳定的交互。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种与下位机传输数据的方法，其特征在于，包括：
接收上位机与下位机之间顺序传输各个数据；
识别接收的数据为帧头标识时，继续接收各个数据，当识别到接收的数据为分割符时，将分割符前后接收的数据进行拼接；
识别接收的数据为帧尾标识时，将拼接的数据作为一个完整数据帧。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
将完整的数据帧解析，得到该数据帧的含义。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将拼接的数据作为一个完整的数据帧之前，该方法还包括：
将帧尾标识之前接收的数据作为校验和数据，采用该校验和数据验证拼接的数据的完整性。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述完整数据帧可以为：注册指令、心跳指令、上报指令或下发指令。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分割符前后接收的数据表示不同的含义。
6.一种与下位机传输数据的装置，其特征在于，包括：收发单元、完整数据帧判断单元及拼接单元，其中，
收发单元，用于在完整数据帧判断单元的指示下，顺序接收各个数据；
完整数据帧判断单元，用于当识别接收的数据为帧头标识后，指示收发单元继续接收各个数据，直到识别接收的数据为帧尾标识为止；
拼接单元，用于当当识别到接收的数据为分割符时，将收发单元接收的分割符前后接收的数据进行拼接，直到完整数据帧判断单元识别到帧尾标识为止，将拼接的数据作为一个完整的数据帧。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述完整数据帧判断单元，还用于在所述将拼接的数据作为一个完整的数据帧之前，将帧尾标识之前接收的数据作为校验和数据，采用该校验和数据验证拼接的数据的完整性。
8.一种与下位机传输数据的装置，其特征在于，所述完整数据帧可以为：注册指令、心跳指令、上报指令或下发指令。
9.一种与下位机传输数据的装置，其特征在于，包括：
存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1-5中任一项所述的与下位机传输数据的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的与下位机传输数据的方法。
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