CN112468381A - 一种数据通讯的方法、系统、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种数据通讯的方法，包括：获取I/O模块的当前状态；若I/O模块的当前状态为在线状态，则利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯；若I/O模块的当前状态为离线状态，则对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯。本申请通过对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯，进而避免了现场总线数据不能正常通讯情况的出现，极大的提高了数据通讯的兼容性。本申请同时还提供了一种数据通讯的系统、设备及可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种数据通讯的方法、系统、设备及可读存储介质
技术领域
本申请涉及数据通讯领域，特别涉及一种数据通讯的方法、系统、设备及可读存储介质。
背景技术
现场总线是20世纪80年代发展起来的一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双向串行、多节点的通信总线。就现场总线本身来说，现场总线不仅仅是一个通信协议，而且是一个完整的控制系统框架，通常其被称为现场总线控制系统。
随着安全通讯协议标准的升级，控制系统的现场总线安全协议也需同步升级，采用新的安全协议标准通讯，以达到安全产品的要求。然而，控制系统在安全协议升级后出现现场总线通讯协议兼容性的问题，即当现场的控制器所使用的通讯协议与I/O模块所使用的通信协议版本不一致时，那么现场总线数据将不能正常通讯，这使得现场控制站通讯协议的升级存在局限性。
因此，如何提高数据通讯的兼容性是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种数据通讯的方法、系统、设备及可读存储介质，用于提高数据通讯的兼容性。
为解决上述技术问题，本申请提供一种数据通讯的方法，该方法包括：
获取I/O模块的当前状态；
若所述I/O模块的当前状态为在线状态，则确定所述I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯；
若所述I/O模块的当前状态为离线状态，则对所述控制器进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯。
可选的，所述I/O模块所使用的通讯协议为升级后的通讯协议，所述控制器所使用的通讯协议为升级前的通讯协议；
对所述控制器进行配置，包括：
在所述控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中增加特定字段，以完成对所述控制器所使用的通讯协议的升级处理。
可选的，所述I/O模块所使用的通讯协议为升级前的通讯协议，所述控制器所使用的通讯协议为升级后的通讯协议；
对所述控制器进行配置，包括：
在所述控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中减少特定字段，以完成对所述控制器所使用的通讯协议的降级处理。
可选的，所述特定字段包括数据包序列号、现场总线看门狗、源地址、目的地址、循环冗余校验码中的至少一项。
可选的，在获取I/O模块的当前状态之前，还包括：
对输入的通讯协议选择命令进行解析，得到待选择通信协议；
对所述控制器和所述I/O模块进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块使用所述待选择通信协议。
本申请还提供一种数据通讯的系统，该系统包括：
获取单元，用于获取I/O模块的当前状态；
第一通讯单元，用于若所述I/O模块的当前状态为在线状态，则确定所述I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯；
第二通讯单元，用于若所述I/O模块的当前状态为离线状态，则对所述控制器进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯。
可选的，所述I/O模块所使用的通讯协议为升级后的通讯协议，所述控制器所使用的通讯协议为升级前的通讯协议；
所述第二通讯单元包括：
升级子单元，用于在所述控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中增加特定字段，以完成对所述控制器所使用的通讯协议的升级处理。
可选的，还包括：
解析单元，用于对输入的通讯协议选择命令进行解析，得到待选择通信协议；
配置单元，用于对所述控制器和所述I/O模块进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块使用所述待选择通信协议。
本申请还提供一种数据通讯设备，该数据通讯设备包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述数据通讯的方法的步骤。
本申请还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述数据通讯的方法的步骤。
本申请所提供数据通讯的方法，包括：获取I/O模块的当前状态；若I/O模块的当前状态为在线状态，则确定I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯；若I/O模块的当前状态为离线状态，则对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯。
本申请所提供的技术方案，通过在I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议不一致时对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯，进而避免了现场总线数据不能正常通讯情况的出现，突破了现有技术中现场控制站通讯协议升级的局限性，极大的提高了数据通讯的兼容性。本申请同时还提供了一种数据通讯的系统、设备及可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种数据通讯的方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种控制器发送的安全协议数据帧的示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种I/O模块发送的安全协议数据帧的示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种控制系统的结构图；
图5为本申请实施例所提供的一种数据通讯的系统的结构图；
图6为本申请实施例所提供的一种数据通讯设备的结构图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种数据通讯的方法、系统、设备及可读存储介质，用于提高数据通讯的兼容性。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种数据通讯的方法的流程图。
其具体包括如下步骤：
S101：获取I/O模块的当前状态；
基于控制系统在安全协议升级后出现现场总线通讯协议兼容性的问题，即当现场的控制器所使用的通讯协议与I/O模块所使用的通信协议版本不一致时，那么现场总线数据将不能正常通讯，这使得现场控制站通讯协议的升级存在局限性，本申请提供了一种数据通讯的方法，用于解决上述问题；
在本步骤中，获取I/O模块的当前状态的目的在于，根据I/O模块的当前状态来确定I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议是否一致，如果I/O模块的当前状态为在线状态，则确定I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致；如果I/O模块的当前状态为离线状态，则确定I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议不一致。
可选的，当需要对控制系统进行初始化处理时，为保证I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，在获取I/O模块的当前状态之前，还可以执行如下步骤：
对输入的通讯协议选择命令进行解析，得到待选择通信协议；
对控制器和I/O模块进行配置，以使控制器与I/O模块使用待选择通信协议。
在一个具体实施例中，可以通过上位机软件对通讯协议的版本进行选择和配置，以使控制器和IO模块对配置信息进行解析，初始化当前所使用的通讯协议。
S102：若I/O模块的当前状态为在线状态，则确定I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯；
当I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致时，则证明I/O模块与控制器可以直接通过该通讯协议进行通讯，此时利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯。
S103：若I/O模块的当前状态为离线状态，则对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯。
当I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议不一致时，则证明I/O模块与控制器此时无法直接进行通讯，还需要对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致时，才能利用该通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯。
可选的，在一个具体实施例中，这里提到的I/O模块所使用的通讯协议具体可以为升级后的通讯协议，控制器所使用的通讯协议具体可以为升级前的通讯协议；
在此情况下，这里提到的对控制器进行配置，其具体可以通过执行如下步骤实现：
在控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中增加特定字段，以完成对控制器所使用的通讯协议的升级处理。
可选的，在一个具体实施例中，这里提到的I/O模块所使用的通讯协议具体也可以为升级前的通讯协议，控制器所使用的通讯协议具体也可以为升级后的通讯协议；
在此情况下，这里提到的对控制器进行配置，其具体可以通过执行如下步骤实现：
在控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中减少特定字段，以完成对控制器所使用的通讯协议的降级处理。
可选的，这里提到的特定字段具体可以包括数据包序列号、现场总线看门狗、源地址、目的地址、循环冗余校验码中的至少一项。
在一个具体实施例中，升级后的通讯协议的设计需要满足功能安全的要求，其通过增加数据包序列号、现场总线看门狗、模块源地址和目的地址、数据包的循环冗余校验码来实现技术防御，具体的，该通讯协议安全防御矩阵可以如下表所示：
Figure BDA0002812179750000061
其中：
序列号为现场总线通讯数据包标识，可循环计数，可用于检测出数据通讯中数据包出现重复，序列号错误，数据包丢失以及数据包插入等错误；
看门狗用于检测通讯数据包是否出现延迟的错误；
源地址和目的地址加入现场总线通讯数据包中，以实现总线数据包的可寻址，用于预防插入，伪装错误；
循环冗余校验码为整个现场总线通讯数据包的校验值，用于检测总线上的数据传输是否被毁坏。
在此基础上，请参考图2及图3，图2为本申请实施例所提供的一种控制器发送的安全协议数据帧的示意图；图3为本申请实施例所提供的一种I/O模块发送的安全协议数据帧的示意图；
如图2所示，其中：
DATA为I/O模块的输入输出通道数据以及数据质量位；
控制字段Control为控制器下发的控制字节，可实现模式的设置等功能；
MsgID为校验字段，如果传输过程中，校验字段错误，则该帧不可用；
DA为目的地址；
SA为源地址；
SN为总线数据包序列号；
CRC为从DATA字段开始，到SA字段或者SN字段结束的CRC校验值。
如图3所示为I/O模块发送的安全协议数据帧的示意图，与控制器发送的安全协议数据帧相比，I/O模块发送的安全协议数据帧少了控制字段Control，增加了状态字节Status，用于上报状态字节，包括I/O模块当前的工作模式，I/O模块的工作状态，以及主从数据包通讯是否出现错误等标志。
基于上述技术方案，本申请所提供的一种数据通讯的方法，通过在I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议不一致时对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯，进而避免了现场总线数据不能正常通讯情况的出现，突破了现有技术中现场控制站通讯协议升级的局限性，极大的提高了数据通讯的兼容性。
下面介绍本申请提供的一种应用实施例，请参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种控制系统的结构图，如图4所示，该控制站具体可以为三冗余的控制系统，包含三冗余控制器模块和控制器控制的各种I/O模块，IO主站是控制器与I/O模块通讯的中间通道，负责处理控制器与现场IO数据通讯的模块。
上位机软件通过系统网向控制站下装文件，控制器接收下装文件解析并配置IO模块，IO主站与IO模块之间的数据通过现场总线进行数据交互，在一个具体实施例中，现场总线协议需要支持两套安全通讯协议，通过系统上位机增加对现场总线安全协议版本的配置功能，控制器和IO从站具备对不同版本协议的处理机制。
现场总线协议的处理保留未升级的协议处理流程，同时根据功能安全的要求升级安全协议，新增对升级安全协议的解析，主站、从站接收的请求包和应答包均需按照不同的数据帧格式进行接收、解析和组织、发送。即控制系统对现场总线通讯协议设计两套处理流程。
系统控制站在初始化状态下，上位机软件可对系统现场总线的通讯协议版本进行选择和配置，通过系统网下装至控制器，控制器和从站通过解析上位机软件下装的数据解析出对现场总线协议的配置，在进行正常输入数据通讯前，现场总线的通讯已配置完成，依据协议版本配置的不同分别选择不同的处理机制。
请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种数据通讯的系统的结构图。
该系统可以包括：
获取单元100，用于获取I/O模块的当前状态；
第一通讯单元200，用于若I/O模块的当前状态为在线状态，则确定I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯；
第二通讯单元300，用于若I/O模块的当前状态为离线状态，则对控制器进行配置，以使控制器与I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用通讯协议实现控制器与I/O模块的数据通讯。
在上述实施例的基础上，在一个具体实施例中，I/O模块所使用的通讯协议具体可以为升级后的通讯协议，控制器所使用的通讯协议具体可以为升级前的通讯协议；
该第二通讯单元300可以包括：
升级子单元，用于在控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中增加特定字段，以完成对控制器所使用的通讯协议的升级处理。
在上述实施例的基础上，在一个具体实施例中，I/O模块所使用的通讯协议为具体可以为升级前的通讯协议，控制器所使用的通讯协议具体可以为升级后的通讯协议；
该第二通讯单元300可以包括：
降级子单元，用于在控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中减少特定字段，以完成对控制器所使用的通讯协议的降级处理。
在上述实施例的基础上，在一个具体实施例中，该特定字段可以包括数据包序列号、现场总线看门狗、源地址、目的地址、循环冗余校验码中的至少一项。
在上述实施例的基础上，在一个具体实施例中，该系统还可以包括：
解析单元，用于对输入的通讯协议选择命令进行解析，得到待选择通信协议；
配置单元，用于对控制器和I/O模块进行配置，以使控制器与I/O模块使用待选择通信协议。
由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
请参考图6，图6为本申请实施例所提供的一种数据通讯设备的结构图。
该数据通讯设备600可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)622(例如，一个或一个以上处理器)和存储器632，一个或一个以上存储应用程序642或数据644的存储介质630(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器632和存储介质630可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质630的程序可以包括一个或一个以上单元(图示没标出)，每个单元可以包括对装置中的一系列指令操作。更进一步地，处理器622可以设置为与存储介质630通信，在数据通讯设备600上执行存储介质630中的一系列指令操作。
数据通讯设备600还可以包括一个或一个以上电源626，一个或一个以上有线或无线网络接口650，一个或一个以上输入输出接口658，和/或，一个或一个以上操作系统641，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。
上述图1至图4所描述的数据通讯的方法中的步骤由数据通讯设备基于该图6所示的结构实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，功能调用装置，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请所提供的一种数据通讯的方法、系统、设备及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种数据通讯的方法，其特征在于，包括：
获取I/O模块的当前状态；
若所述I/O模块的当前状态为在线状态，则确定所述I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯；
若所述I/O模块的当前状态为离线状态，则对所述控制器进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述I/O模块所使用的通讯协议为升级后的通讯协议，所述控制器所使用的通讯协议为升级前的通讯协议；
对所述控制器进行配置，包括：
在所述控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中增加特定字段，以完成对所述控制器所使用的通讯协议的升级处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述I/O模块所使用的通讯协议为升级前的通讯协议，所述控制器所使用的通讯协议为升级后的通讯协议；
对所述控制器进行配置，包括：
在所述控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中减少特定字段，以完成对所述控制器所使用的通讯协议的降级处理。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述特定字段包括数据包序列号、现场总线看门狗、源地址、目的地址、循环冗余校验码中的至少一项。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取I/O模块的当前状态之前，还包括：
对输入的通讯协议选择命令进行解析，得到待选择通信协议；
对所述控制器和所述I/O模块进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块使用所述待选择通信协议。
6.一种数据通讯的系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取I/O模块的当前状态；
第一通讯单元，用于若所述I/O模块的当前状态为在线状态，则确定所述I/O模块所使用的通讯协议与控制器所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯；
第二通讯单元，用于若所述I/O模块的当前状态为离线状态，则对所述控制器进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块所使用的通讯协议一致，并利用所述通讯协议实现所述控制器与所述I/O模块的数据通讯。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述I/O模块所使用的通讯协议为升级后的通讯协议，所述控制器所使用的通讯协议为升级前的通讯协议；
所述第二通讯单元包括：
升级子单元，用于在所述控制器所使用的通讯协议的安全协议数据帧中增加特定字段，以完成对所述控制器所使用的通讯协议的升级处理。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
解析单元，用于对输入的通讯协议选择命令进行解析，得到待选择通信协议；
配置单元，用于对所述控制器和所述I/O模块进行配置，以使所述控制器与所述I/O模块使用所述待选择通信协议。
9.一种数据通讯设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述数据通讯的方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述数据通讯的方法的步骤。
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