CN113938350A - 主从站通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种主从站通信方法及系统，涉及通信技术领域。主从站通信系统包括主站，以及与主站通信连接的第一代理主站，应用于主站的方法包括：在发送状态下，向第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过第一代理主站分别向对应的目标从站转发请求数据帧，请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；在至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态；在接收状态下，接收第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，应答数据帧为响应请求数据帧的应答帧。本申请不会增加主从站的通信时间，有利于支持高实时性的业务，提升主从站通信性能。

Description

主从站通信方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种主从站通信方法及系统。

背景技术

工业网络中广泛使用了串行总线通信网络，采用串行通信总线协议，以主从通信方式可以实现设备之间的数字通信。

串行总线上包括若干个主站和从站，通信由主站发起，同一时间只能有一个主站与从站进行通信。图1为现有的一种主从站通信模式的示意图，如图1所示，在一个扫描周期内，主站依次向各个从站发送请求消息，从站在规定的响应时间内进行应答，但是，主站必须在接收到前一个从站应答之后才会向下一个从站发送请求。

由于串行总线的传输距离有限，当主从站之间距离较远时，需要通过部署串口服务器实现远距离通信。图2为一种基于串口服务器进行主从站通信的结构示意图，如图2所示，采用主站的串口服务器和从站的串口服务器之间需要通过网络通信。现有技术采用半双工串行通信机制，在主站的串口服务器和从站的串口服务器之间引入网络通信，会导致从站的响应时间增大，不利于针对高实时性的业务。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种主从站通信方法及系统，以便缩短通信周期，支持高实时性的业务。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种主从站通信方法，应用于主从站通信系统中的主站，主从站通信系统还包括：第一代理主站，所述主站与所述第一代理主站通信连接，所述方法包括：

在发送状态下，向所述第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过所述第一代理主站分别向对应的目标从站转发所述请求数据帧，所述请求数据帧包括目标从站的地址信息；

在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态；

在所述接收状态下，接收所述第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，所述应答数据帧为响应所述请求数据帧的应答帧。

可选的，所述切换为接收状态之后，所述方法还包括：

启动计时，若计时达到所述接收状态的周期长度，则重新切换到所述发送状态。

可选的，所述接收状态的周期长度为预设扫描周期的最大值与所述发送状态的周期长度之差，其中，所述预设扫描周期包括：所述发送状态的周期长度以及所述接收状态的周期长度。

可选的，所述在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态，包括：

在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发完并间隔预设切换时间之后，切换为接收状态。

第二方面，本申请实施例还提供一种主从站通信方法，应用于主从站通信系统中的第一代理主站，主从站通信系统还包括：主站，所述主站与所述第一代理主站通信连接，所述方法包括：

若所述第一代理主站处于接收状态，接收所述主站发送的请求数据帧，所述请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；

将所述请求数据帧封装为请求通信报文；

将所述请求通信报文发送至与所述第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，以通过所述第二代理主站对所述请求通信报文进行解析，并将解析到的所述请求数据帧发送给对应的目标从站；

通过所述第二代理主站接收所述目标从站发送的应答数据帧。

可选的，在所述接收所述目标从站发送的应答数据帧之后，所述方法还包括：

启动计时，若计时达到预设切换时间，则切换为发送状态；

所述通过所述第二代理主站接收所述目标从站发送的应答数据帧之后，还包括：

对接收到的所述第二代理主站发送的应答通信报文进行解析，获取并存储应答数据帧，所述应答通信报文为所述第二代理主站根据从站发送的应答数据帧封装得到的；

在切换到所述发送状态后，向所述主站发送所述应答数据帧。

可选的，所述方法还包括：

启动所述计时后，若计时未达到所述预设切换时间时，接收到新的请求数据帧，则保持所述接收状态，并对计时复位。

可选的，所述方法还包括：

若在所述发送状态下，接收到所述主站发送的请求数据帧，重切换为接收状态。

可选的，所述将所述请求通信报文发送至与所述第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，包括：

根据所述目标从站的地址信息，以及预设的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，确定所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址；

根据所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址，向所述目标从站的地址对应的第二代理主站发送所述请求通信报文。

可选的，所述根据所述目标从站的地址信息，以及预设的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，确定所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址之前，所述方法还包括：

将初始请求通信报文发送至多个所述第二代理主站，其中，所述初始请求通信报文是对所述主站发送的初始请求数据帧进行封装得到的；

接收从多个所述第二代理主站发送的初始应答通信报文，其中，所述初始应答通信报文是对所述从站的初始应答数据帧进行封装得到的，所述初始应答数据帧是所述从站对所述初始请求数据帧进行应答的数据帧，所述初始应答数据帧中包括从站地址；

从所述初始应答通信报文中解析获取所述从站地址；

根据所述从站地址和发送所述初始应答通信报文的所述第二代理主站的地址建立所述映射关系。

第三方面，本申请实施例还提供一种主从站通信系统，所述系统包括：主站、第一代理主站、至少一个第二代理主站和至少一个从站；

所述主站通信连接所述第一代理主站，所述第一代理主站通信连接至少一个所述第二代理主站，每个所述第二代理主站连接至少一个所述从站；

所述主站用于执行上述应用于主站的实施例中的任一所述的主从站通信方法的步骤，所述第一代理主站用于执行上述应用于第一代理主站的实施例中任一所述的主从站通信方法的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供一种主从站通信装置，应用于主从站通信系统中的主站，主从站通信系统还包括：第一代理主站，主站与第一代理主站通信连接，所述装置包括：

发送模块，用于在发送状态下，向所述第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过所述第一代理主站分别向对应的目标从站转发所述请求数据帧，所述请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；

切换模块，用于在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态；

接收模块，用于在所述接收状态下，接收所述第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，所述应答数据帧为响应所述请求数据帧的应答帧。

可选的，所述装置还包括：

计时模块，用于启动计时，若计时达到所述接收状态的周期长度，则重新切换到所述发送状态。

可选的，所述接收状态的周期长度为预设扫描周期的最大值与所述发送状态的周期长度之差，其中，所述预设扫描周期包括：所述发送状态的周期长度以及所述接收状态的周期长度。

可选的，所述切换模块，具体用于在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发完并间隔预设切换时间之后，切换为接收状态。

第五方面，本申请实施例还提供一种主从站通信装置，应用于主从站通信系统中的第一代理主站，主从站通信系统还包括：主站，所述主站与所述第一代理主站通信连接，所述装置还包括：

第一接收模块，用于若所述第一代理主站处于接收状态，接收所述主站发送的请求数据帧，所述请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；

第一处理模块，用于将所述请求数据帧封装为请求通信报文，并将所述请求通信报文发送至与所述第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，以通过所述第二代理主站对所述请求通信报文进行解析，并将解析到的所述请求数据帧发送给对应的目标从站；

所述第一处理模块，还用于通过所述第二代理主站接收所述目标从站发送的应答数据帧。

可选的，所述第一处理模块，还用于在所述第一接收模块接收到第一个所述请求数据帧之后启动计时，若计时达到预设切换时间，则切换为发送状态；

所述第一处理模块，还用于对接收到的所述第二代理主站发送的应答通信报文进行解析，获取应答数据帧，所述应答通信报文为所述第二代理主站根据从站发送的应答数据帧封装得到的；

所述第一缓存模块，用于缓存所述应答数据帧；

第一发送模块，用于在切换到所述发送状态后，向所述主站发送所述应答数据帧。

可选的，所述第一处理模块，还用于在启动所述计时后，若计时未达到所述预设切换时间时所述第一接收模块接收到新的请求数据帧，则保持所述接收状态，并对计时复位。

可选的，所述第一发送模块，还用于监测若在所述发送状态下所述第一接收模块接收到所述主站发送的请求数据帧，通过所述第一处理模块将所述第一代理主站重切换为接收状态。

可选的，所述第一处理模块，还用于根据所述目标从站的地址信息，以及预设的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，确定所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址，根据所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址，向所述目标从站的地址对应的第二代理主站发送所述请求通信报文。

可选的，所述第一处理模块，还用于将初始请求通信报文发送至多个所述第二代理主站，其中，所述初始请求通信报文是对所述主站发送的初始请求数据帧进行封装得到的；

所述第一处理模块，还用于接收从多个所述第二代理主站发送的初始应答通信报文，其中，所述初始应答通信报文是对所述从站的初始应答数据帧进行封装得到的，所述初始应答数据帧是所述从站对所述初始请求数据帧进行应答的数据帧，所述初始应答数据帧中包括从站地址；

所述第一处理模块，还用于从所述初始应答通信报文中解析获取所述从站地址，根据所述从站地址和发送所述初始应答通信报文的所述第二代理主站的地址建立所述映射关系。

第六方面，本申请实施例还提供一种主站，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的程序指令，当所述主站运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述程序指令，以执行如上述应用于主站的任一所述的主从站通信方法的步骤。

第七方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上述应用于主站的任一所述的主从站通信方法的步骤。

第八方面，本申请实施例还提供一种第一代理主站，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的程序指令，当所述第一代理主站运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述程序指令，以执行如上述应用于第一代理主站的任一所述的主从站通信方法的步骤。

第九方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上述应用于第一代理主站的任一所述的主从站通信方法的步骤。

本申请的有益效果是：

本申请提供一种主从站通信方法及系统，其中，主从站通信系统包括主站，以及与主站通信连接的第一代理主站，应用于主站的方法包括：在发送状态下，向第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过第一代理主站分别向对应的目标从站转发请求数据帧，请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；在至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态；在接收状态下，接收第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，应答数据帧为响应请求数据帧的应答帧。本申请的方案中，将主站的收发分为两个状态，在发送状态下只进行请求数据帧的发送，在接收状态下统一对应答数据帧进行接收，主站无需在发送请求数据帧之后等待接收应答数据帧，因此也无需在接收到应答数据帧的情况下才能发送下一个请求数据帧，缩短了主站的发送请求数据帧和接收应答数据帧的时间，即使针对远距离的主从站通信，也不会增长通信时间，有利于支持高实时性的业务，提升主从站通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有的一种主从站通信模式的示意图；

图2为一种基于串口服务器进行主从站通信的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种主从站通信系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种第一代理主站的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种第二代理主站的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种主从站通信方法的流程示意图；

图7为预设扫描周期内主站收发过程的示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种主从站通信方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种主从站通信方法的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的再一种主从站通信方法的流程示意图；

图11为本申请实施例提供的一种主从站通信装置的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的主站的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的第一代理主站的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

此外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

本申请提供的主从站通信方法，主站和从站之间进行通信可以采用Profibus-DP（Profibus-Decentralized Periphery，过程现场总线-分散式外围设备）、Modbus等串行总线通信协议，可用于对智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备进行数字采集。在对本申请所提供的主从站通信方法进行详细说明之前，先对该主从站通信方法所应用的主从站通信系统的机构进行说明，以便更好地理解本申请的主从站通信方法。

请参考图3，为本申请实施例提供的一种主从站通信系统的结构示意图，如图3所示，该系统包括：主站10、第一代理主站20、至少一个第二代理主站30和至少一个从站40，主站10通信连接第一代理主站20，第一代理主站20通信连接至少一个第二代理主站30，每个第二代理主站30连接至少一个从站40。

一般地，在主从站通信系统中，由主站发送请求数据帧到各个从站或者指令的从站，从站对请求数据帧进行处理后向主站发送应答数据帧。主站一般集成有中央处理器的功能，而从站则用于连接多个现场设备，以将从现场设备接收到的通信数据传输至主站进行分析处理。

在本申请的实现方式中，主站10与第一代理主站20可以通过串行总线连接，以将获取现场设备的通信数据的请求数据帧发送至第一代理主站20。第一代理主站20和至少一个第二代理主站30之间通过网络通信连接，每个第二代理主站30与至少一个从站40可以通过串行总线进行通信连接，第一代理主站20和第二代理主站30用于将请求数据帧和应答数据帧在主站10和从站40之间进行传输。示例的，应用于第一代理主站和第二代理主站之间的通信网络可以为IP（Internet Protocol，网络互联协议）网络，例如固定IP网络或者移动IP网络，更具体地，可以为4G网络、5G网络、WIFI（Wireless Fidelity，无线保真）网络等支持远距离传输的网络。

在一种可选的实现方式中，请参考图4，为本申请实施例提供的一种第一代理主站的结构示意图，如图4所示，第一代理主站20包括：第一接收模块21、第一发送模块22、第一缓存模块23和第一处理模块24。其中，第一接收模块21和第一发送模块22均通过串行总线连接主站10，第一接收模块21和第一发送模块22均还连接第一缓存模块23，第一缓存模块23的还连接第一处理模块24，第一处理模块24还通过网络通信连接至少一个第二代理主站30。其中，第一接收模块21、第一发送模块22可以由信号收发装置例如天线等实现，第一缓存模块23可以集成于缓存中，第一处理模块24可以由处理器或微处理器等实现，在此不作限制。

第一接收模块21用于在主站10处于发送状态的情况下，接收主站10发送的请求数据帧，并将该请求数据帧发送至第一缓存模块23，第一缓存模块23按照预设的发送规则将请求数据帧发送至第一处理模块24，由第一处理模块24将请求数据帧封装为请求通信报文并通过网络发送至第二代理主站30。其中，预设的发送规则可以为先进先出规则，或者时间排序规则，本申请对此不做限制。

在一种具体的实现方式中，主站10发送请求数据帧时，会将请求数据帧需要发送的目标从站的地址封装在请求数据帧中，第一处理模块24对请求数据帧进行解析，获取目标从站的地址，然后根据目标从站的地址，将封装的请求通信报文发送至目标从站对应连接的第二代理主站30。当目标从站的地址为广播地址或者基于该目标从站的地址无法确定目标从站所连接的第二代理主站30时，第一处理模块24将请求通信报文发送给与第一代理主站20通信连接的所有第二代理主站30。

第一处理模块24还用于将从第二代理主站30接收到的应答通信报文解析为应答数据帧，并将应答数据帧发送至第一缓存模块23，第一缓存模块23用于在主站10处于接收状态的情况下，将应答数据帧通过第一发送模块22发送至主站10。

在一种可选的实现方式中，请参考图5，为本申请实施例提供的一种第二代理主站的结构示意图，如图5所示，第二代理主站30包括：第二处理模块31、第二缓存模块32、第二接收模块33和第二发送模块34。其中，第二处理模块31通过网络通信连接第一代理主站20。当第一代理主站20包括图5所示的第一处理模块24时，第二处理模块31通过网络通信连接第一代理主站20中的第一处理模块24。第二处理模块31还连接第二缓存模块32，第二缓存模块32连接第二接收模块33和第二发送模块34，第二接收模块33和第二发送模块34还连接从站40。其中，第二处理模块31可以由处理器或微处理器等实现，第二缓存模块32可以集成于缓存中，第二接收模块33、第二发送模块34可以由信号收发装置例如天线等实现，在此不作限制。

第二处理模块31用于接收第一代理主站20发送的请求通信报文，并解析为请求数据帧发送至第二缓存模块32，第二缓存模块32将请求数据帧通过第二发送模块34发送至从站40，第二接收模块33接收从站40发送的应答数据帧，并将应答数据帧发送至第二缓存模块32，第二缓存模块32用于将应答数据帧发送至第二处理模块31，第一处理模块31将应答数据帧封装为应答通信报文发送至第一代理主站20。

在一种具体的实现方式中，第一代理主站20接收到第二代理主站发送的应答通信报文后，从应答通信报文中解析出应答数据帧，并确定应答数据帧中所包含的应答从站的地址，基于该应答从站的地址和发送该应答通信报文的第二代理主站30的地址，建立从站的地址和第二代理从站的地址的映射关系。

基于上述实施例提供的一种主从站通信系统，本申请实施例还提供一种上述主从站通信系统中的主站所执行的主从站通信方法。

请参考图6，为本申请实施例提供的一种主从站通信方法的流程示意图，如图6所示，以上述主站为执行主体，该方法包括：

S11：在发送状态下，向第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过第一代理主站分别向对应的目标从站转发请求数据帧，请求数据帧包括目标从站的地址信息。

在本实施例中，将主站的状态分为发送状态和接收状态，在主站上设置一个预设扫描周期，可选地，一个预设扫描周期由发送状态的周期长度和接收状态的周期长度组成，接收状态的周期长度为预设扫描周期的最大值与发送状态的周期长度之差，发送状态的周期长度可以根据主站需要发送的请求数据帧的数量、发送每个请求数据帧的时长共同决定，但不以此为限。

示例的，请参考图7，为预设扫描周期内主站收发过程的示意图。下述结合图7所示，对本申请实施例的主站收发过程进行详细说明。

当主站处于发送状态，即主站进入发送状态的周期。在发送状态的周期内，主站将至少一个请求数据帧依次发送至第一代理主站，请求数据帧之间具有一定的帧间隔。请求数据帧中包括目标从站的地址信息，第一代理主站可以基于目标从站的地址信息确定目标从站对应的第二代理主站，第一代理主站将请求数据帧封装为请求通信报文并发送至第二目标从站对应的第二代理主站，第二代理主站将请求通信报文解析为请求数据帧之后发送至目标从站。

S12：在至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态。

在本实施例中，主站在发送完最后一个请求数据帧之后，将状态从发送状态切换为接收状态，以便在接收状态下可以接收目标从站发送的应答数据帧。

在一种可选实施方式中，为判断主站是否发完最后一个请求数据帧，可设置一个预设切换时间，在至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发完并间隔预设切换时间之后，切换为接收状态。

其中，预设切换时间的长度大于请求数据帧之间的帧间隔的长度，为避免主站接收到临时的紧急请求无法响应，主站在发送完最后一个请求数据帧之后，会进行预设切换时间的等待，在等待结束之后，确定没有紧急请求需要响应的情况下，从发送状态切换为接收状态。

S13：在接收状态下，接收第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，应答数据帧为响应请求数据帧的应答帧。

本实施例中，当主站处于接收状态，即主站进入接收状态的周期。在接收状态的周期内，主站接收第一代理主站转发的至少一个应答数据帧。由于主站在发送状态下发送请求数据帧之后，在主站未进入接收状态时，目标从站已经基于请求数据帧发送了响应数据帧，此时，第一代理主站先对响应数据帧进行缓存，并在主站进入接收状态之后，将缓存的应答数据帧以及实时接收到的应答数据帧按照时间顺序依次发送至主站。

更进一步地，本申请实施例还提供一种主从站通信方法，在主站切换为接收状态之后，该方法还包括：

启动计时，若计时达到接收状态的周期长度，则重新切换到发送状态。

本实施例中，主站具有定时器单元，在主站切换为接收状态后，定时器单元启动计时，未避免目标从站超时未应答或者目标从站应答之后，主站一直处于接收状态而无法主动切换至发送状态的情况，当定时器单元的计时达到接收状态的周期长度之后，确定主站当前不会再收到应答数据帧，主站会将自身的状态从接收状态重新切换为发送状态。

本申请实施例提供的应用于主站的主从站通信方法，在发送状态下，向第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过第一代理主站分别向对应的目标从站转发请求数据帧，请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；在至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态；在接收状态下，接收第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，应答数据帧为响应请求数据帧的应答帧。本实施例的方案中，将主站的收发分为两个状态，在发送状态下只进行请求数据帧的发送，在接收状态下统一对应答数据帧进行接收，主站无需在发送请求数据帧之后等待接收应答数据帧，因此也无需在接收到应答数据帧的情况下才能发送下一个请求数据帧，缩短了主站的发送请求数据帧和接收应答数据帧的时间，即使针对远距离的主从站通信，也不会增长通信时间，有利于支持高实时性的业务，提升主从站通信性能。

基于上述实施例提供的一种主从站通信系统，以本申请实施例还提供一种上述主从站通信系统中的第一代理主站所执行的主从站通信方法。结合上述图5所示的第一代理主站的结构，对本申请实施例提供的主从站通信方法进行详细说明。但需要说明的是，上述图5所示的第一代理主站的结构仅为一种示例，不应成为下述第一代理主站所执行的主从站通信方法的限定。

请参考图8，为本申请实施例提供的另一种主从站通信方法的流程示意图，如图8所示，以上述第一代理主站为执行主体，该方法包括：

S21：若第一代理主站处于接收状态，接收主站发送的请求数据帧，请求数据帧包括目标从站的地址信息。

本实施例中，第一代理主站包括第一接收模块和第一发送模块，对应第一代理主站的接收状态和发送状态，在第一代理主站处于接收状态时，第一接收模块处于工作状态，从主站接收请求数据帧，该请求数据帧包括目标从站的地址信息。需要说明的是，第一代理主站的接收状态和发送状态与主站的接收状态和发送状态不是同一接收状态和发送状态，其中，当主站处于发送状态，第一代理主站处于接收状态时，第一接收模块接收主站发送的请求数据帧；当主站处于接收状态，第一代理主站处于发送状态时，主站接收第一发送模块发送的应答数据帧。

S22：将请求数据帧封装为请求通信报文。

本实施例中，第一接收模块在接收状态下接收到请求数据帧之后，将请求数据帧暂存在第一代理主站的第一缓存模块中，第一缓存模块基于预设的发送规则将请求数据帧依次发送至第一代理主站的第一处理模块，由第一处理模块将请求数据帧封装为请求通信报文，封装方式以预先规定的请求通信报文的格式决定。第一接收模块可以为第一代理主站中的信号接收装置如天线等实现，第一缓存模块可以集成于第一代理主站的缓存中，第一处理模块可以由第一代理主站中的处理器或微处理器等实现。

S23：将请求通信报文发送至与第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，以通过第二代理主站对请求通信报文进行解析，并将解析到的请求数据帧发送给对应的目标从站。

本实施例中，第一处理模块将请求通信报文发送给与第一代理主站通信连接的所有第二代理主站。但是由于请求数据帧中包括有目标从站的地址信息，因此，只有与目标从站连接的第二代理主站确定请求通信报文为有效的请求通信报文，而其他第二代理主站确定请求通信报文为无效的请求通信报文，并将无效的请求通信报文进行抛弃处理。与目标从站连接的第二代理主站对有效的请求通信报文进行解析，以将解析到的请求数据帧发送给对应的目标从站。

S24：通过第二代理主站接收目标从站发送的应答数据帧。

本实施例中，从站接收到请求数据帧之后，基于请求数据帧从现场设备中获取请求数据帧中所需的数据，并将数据封装为应答数据帧发送至第二代理主站，第二代理主站将应答数据帧封装为应答通信报文发送至第一处理模块。

更进一步的，第一处理模块对接收到的第二代理主站发送的应答通信报文进行解析应答数据帧，获取并存储应答数据帧，应答通信报文为第二代理主站根据从站发送的应答数据帧封装得到的。

具体的，第一处理模块从应答通信报文中解析出应答数据帧，并将应答数据帧发送至第一缓存模块进行缓存。

本申请实施例提供的应用于第一代理模块的主从站通信方法，若第一代理主站处于接收状态，接收主站发送的请求数据帧，请求数据帧包括目标从站的地址信息，将请求数据帧封装为请求通信报文，将请求通信报文发送至与第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，以通过第二代理主站对请求通信报文进行解析，并将解析到的请求数据帧发送给对应的目标从站，通过第二代理主站接收目标从站发送的应答数据帧。本实施例的方案中，第一代理主站在接收状态下接收主站发送的请求数据帧，并在封装后发送至第二代理主站，此时第一代理主站不会向主站发送应答数据帧，保障了主站的连续发送机制，避免增长通信时间，有利于支持高实时性的业务，提升主从站通信性能。

在上述实施例的基础上，第一缓存模块对应答数据帧进行缓存，在主站切换为接收状态后，第一代理主站也切换到发送状态，第一发送模块从第一缓存模块中获取应答数据帧并发送至主站。

基于上述主从通信方法，提供一种判断第一代理主站是否切换至发送状态的实现示例。在该实现示例中，第一代理主站在接收到主站发送的请求数据帧之后，启动计时，若计时达到预设切换时间，则切换为发送状态；若计时未达到预设切换时间时，接收到新的请求数据帧，则保持接收状态，并对计时复位。

具体的，第一处理模块中可以包括定时器单元，在第一接收模块接收到主站发送的第一个请求数据帧之后，第一处理模块启动定时器单元计时，若定时器单元的计时达到了预设切换时间，该预设切换时间为主站从发送状态切换至接收状态的预设切换时间，确定此时主站已经发送完至少一个请求数据帧中的最后一个请求数据帧，且已经切换为接收状态，不会再向第一接收模块发送请求数据帧，因此，第一代理主站同步切换为发送状态，由第一发送模块向主站依次发送缓存的应答数据帧和当前接收到的应答数据帧。

而若是在定时单元的计时未到达预设切换时间时，第一接收模块又接收到了主站发送的请求数据帧，第一接收模块确定主站还未进入接收状态，因此第一代理主站需要保持接收状态，第一接收模块并将定时器单元进行计时复位，并重新开始计时。

在第一代理主站进入发送状态后，提供一种第一代理主站重新切换至接收状态的实现示例。在该实现示例中，若在发送状态下，接收到主站发送的请求数据帧，重切换为接收状态。

具体的，第一接收模块持续监听主站是否再次发来请求数据帧，若接收主站发送的请求数据帧，确定主站重新切换为发送状态，第一代理主站也要重新切换为接收状态，以接收来自主站的请求数据帧。

在其他可能的实现示例中，还可以将第一代理主站的接收状态的周期长度设置为与主站的发送状态的周期长度相同的周期长度，将第一代理主站的发送状态的周期长度设置为与主站的接收状态的周期长度相同的周期长度。即，当主站从发送状态切换为接收状态时，第一代理主站也同步从接收状态切换为发送状态；当主站从接收状态切换为发送状态时，第一代理主站也同步从发送状态切换为接收状态。

本申请实施例提供的主从站通信方法，在接收到主站发送的请求数据帧之后，启动计时，若计时达到预设切换时间，则切换为发送状态，对接收到的第二代理主站发送的应答通信报文进行解析，获取并存储应答数据帧，在切换到发送状态后，向主站发送应答数据帧；若计时未达到预设切换时间时，接收到新的请求数据帧，则保持接收状态，并对计时复位。基于此，本实施例的方案通过计时将第一代理主站的状态切换为发送状态向主站发送应答数据帧，保障了主站的连续接收机制，结合主站的连接发送机制，可有效避免远距离通信时增长通信时间，有利于支持高实时性的业务，提升主从站通信性能。

在上述实施例中，由于第一处理模块只能将请求通信报文发送给所有的第二代理主站，导致除了与目标从站连接的第二代理主站，其他第二代理主站均将请求通信报文视为无效的请求通信报文，并将无效的请求通信报文进行抛弃处理，导致的通信资源的浪费。

基于此，本实施例提供一种解决上述问题的可选实施方式。请参考图9，为本申请实施例提供的又一种主从站通信方法的流程示意图，如图9所示，上述S23包括：

S235：根据目标从站的地址信息，以及预设的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，确定目标从站地址对应的第二代理主站的地址。

本实施例中，第一代理主站中预先配置有的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，第一处理模块在获取到请求数据帧之后，从请求数据帧中解析出目标从站的地址信息，并基于该映射关系，确定与目标从站连接的第二代理主站的地址。

S236：根据目标从站地址对应的第二代理主站的地址，向目标从站地址对应的第二代理主站发送请求通信报文。

本实施例中，第一代理模块确定目标从站连接的第二代理主站的地址之后，将请求数据帧封装为请求通信报文并基于第二代理主站的地址发送给对应的第二代理主站。

需要说明的是，若目标从站的地址信息为广播地址，则将请求通信报文发送至所有第二代理主站。

本申请实施例提供的主从站通信方法，根据目标从站的地址信息，以及预设的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，确定目标从站地址对应的第二代理主站的地址，根据目标从站地址对应的第二代理主站的地址，向目标从站地址对应的第二代理主站发送请求通信报文。基于此，本实施例的方案可将请求通信报文发送至目标从站所连接的第二代理主站，有效避免通信资源的浪费。

上述实施例虽然可以有效解决上述其他第二代理主站将无效的请求通信报文抛弃导致的通信资源浪费的问题，但是若采用手动预设配置从站地址和第二代理主站的地址的映射关系的方式，一方面可能由于配置时出现配置错误，导致请求通信报文发送失败的情况，另一方面当第二代理主站所连接的从站发送改变时，还需要重新配置映射关系，不利于维护。

基于此，本申请实施例提供另一种可选的实施方式，以对上述实施例进行改进。请参考图10，为本申请实施例提供的再一种主从站通信方法的流程示意图，如图10所示，在上述S235之前，该方法还包括：

S231：将初始请求通信报文发送至多个第二代理主站。

本实施例中，初始请求通信报文是对主站发送的初始请求数据帧进行封装得到的，初始请求数据帧中没有目标从站的地址信息。第一代理模块将初始请求通信报文发送至所有的第二代理主站，以使得多个第二代理主站从初始请求通信报文中解析出初始请求数据帧，并发送至所有与第二代理主站连接的从站。

S232：接收从多个第二代理主站发送的初始应答通信报文。

本实施例中，初始应答通信报文是对从站的初始应答数据帧进行封装得到的，初始应答数据帧是从站对初始请求数据帧进行应答的数据帧，初始应答数据帧中包括从站地址。所有从站在接收到初始请求数据帧之后，向第二代理主站发送针对初始请求数据帧的初始应答数据帧，初始应答数据帧中具有生成该应答数据帧的从站的地址。第二代理主站的第二处理模块将初始应答数据帧封装为初始应答通信报文，并发送至第一代理主站。

S233：从初始应答通信报文中解析获取从站地址。

本实施例中，第一代理主站的第一处理模块对初始应答通信报文进行解析，获取初始应答数据帧，并从初始应答数据帧中确定从站地址。

S234：根据从站地址和发送初始应答通信报文的第二代理主站的地址建立映射关系。

本实施例中，第一代理主站采用自学习的方式，基于解析到的从站地址，以及发送给初始应答通信报文的第二代理主站的地址，对从站地址和第二代理主站的地址建立映射关系。

本实施例提供的主从站通信方法，将初始请求通信报文发送至多个第二代理主站，接收从多个第二代理主站发送的初始应答通信报文，从初始应答通信报文中解析获取从站地址，根据从站地址和发送初始应答通信报文的第二代理主站的地址建立映射关系。基于此，本实施例的方案中，第一代理主站可以通过自学习建立从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，无需手动部署，避免了部署出错，且通过在主从站通信过程中自动更新，便于维护该映射关系。

基于上述实施例提供的一种主从站通信系统，本申请实施例还提供一种上述主从站通信系统中的第二代理主站所执行的主从站通信方法。结合上述图6所示的第二代理主站的结构，对本申请实施例提供的主从站通信方法进行详细说明。但需要说明的是，上述图6所示的第二代理主站的结构仅为一种示例，不应成为下述第二代理主站所执行的主从站通信方法的限定。

本实施例中，第二代理主站的第二处理模块接收第一代理主站发送的请求通信报文，并将请求通信报文解析为请求数据帧之后，缓存在第二代理主站的第二缓存模块中，第二代理主站的第二发送模块从第二缓存模块中获取请求数据帧，并解析出目标从站的地址信息，以将请求数据帧发送至目标从站。

需要说明的是，若目标从站的地址信息为单播地址，则第二发送模块将请求数据帧发送至串行总线，并启动第二发送模块中的应答定时器，判断应答定时器的应答时间是否超过预设超时时间。若应答时间超过预设超时时间，则第二发送模块根据预设的重发次数向串行总线重发请求数据帧，若达到重发次数后仍没有收到目标从站的应答数据帧，则不再重发该请求数据帧，而是从第二缓存模块中获取下一个请求数据帧进行发送。其中，预设超时时间为目标从站通过串行总线响应请求数据帧所需要的最大时间间隔。采用第二代理主站进行重发，避免了现有技术中通过主站重发所导致的网络延迟，有利于提升主从站通信性能。

当目标从站针对请求数据帧生成应答数据帧之后，第二代理主站的第二接收模块接收该应答数据帧，并将应答数据帧缓存在第二缓存模块中，第二处理模块在空闲状态下，从第二缓存模块中获取应答数据帧并封装为应答通信报文发送给第一代理主站。

若目标从站的地址信息为广播地址，由于广播通信不需要进行应答，因此第二发送模块将请求数据帧发送至串行总线，通过串行总线将请求数据帧发送至各个从站，无需启动应答定时器。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供应用于上述主从站通信系统中的主站的主从站通信装置。请参考图11，为本申请实施例提供的一种主从站通信装置的结构示意图，如图11所示，该装置包括：

发送模块110，用于在发送状态下，向第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过第一代理主站分别向对应的目标从站转发请求数据帧，请求数据帧包括目标从站的地址信息；

切换模块120，用于在至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态；

接收模块130，用于在接收状态下，接收第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，应答数据帧为响应请求数据帧的应答帧。

可选的，该装置还包括：

计时模块，用于启动计时，若计时达到预设切换时间，则重新切换到发送状态。

可选的，接收状态的周期长度为预设扫描周期的最大值与发送状态的周期长度之差，其中，预设扫描周期包括：发送状态的周期长度以及接收状态的周期长度。

可选的，切换模块120，具体用于在至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发完并间隔预设切换时间之后，切换为接收状态。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供应用于上述主从站通信系统中的第一代理主站的主从站通信装置。如图5所示，该装置还包括：

第一接收模块21，用于若所述第一代理主站处于接收状态，接收所述主站发送的请求数据帧，所述请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；

第一处理模块24，用于将所述请求数据帧封装为请求通信报文，并将所述请求通信报文发送至与所述第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，以通过所述第二代理主站对所述请求通信报文进行解析，并将解析到的所述请求数据帧发送给对应的目标从站；

所述第一处理模块24，还用于通过所述第二代理主站接收所述目标从站发送的应答数据帧。

可选的，所述第一处理模块24，还用于在所述第一接收模块21接收到第一个所述请求数据帧之后启动计时，若计时达到预设切换时间，则切换为发送状态；

所述第一处理模块24，还用于对接收到的所述第二代理主站发送的应答通信报文进行解析，获取应答数据帧，所述应答通信报文为所述第二代理主站根据从站发送的应答数据帧封装得到的；

所述第一缓存模块23，用于缓存所述应答数据帧；

第一发送模块22，用于在切换到所述发送状态后，向所述主站发送所述应答数据帧。

可选的，所述第一处理模块24，还用于启动所述计时后，若计时未达到所述预设切换时间时，第一接收模块21接收到新的请求数据帧，则保持所述接收状态，并对计时复位。

可选的，所述第一发送模块22，还用于监测若在所述发送状态下，所述第一接收模块21接收到所述主站发送的请求数据帧，通过所述第一处理模块24将所述第一代理主站重切换为接收状态。

可选的，所述第一处理模块24，还用于根据所述目标从站的地址信息，以及预设的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，确定所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址，根据所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址，向所述目标从站的地址对应的第二代理主站发送所述请求通信报文。

可选的，所述第一处理模块24，还用于将初始请求通信报文发送至多个所述第二代理主站，其中，所述初始请求通信报文是对所述主站发送的初始请求数据帧进行封装得到的；

所述第一处理模块24，还用于接收从多个所述第二代理主站发送的初始应答通信报文，其中，所述初始应答通信报文是对所述从站的初始应答数据帧进行封装得到的，所述初始应答数据帧是所述从站对所述初始请求数据帧进行应答的数据帧，所述初始应答数据帧中包括从站地址；

所述第一处理模块24，还用于从所述初始应答通信报文中解析获取所述从站地址，根据所述从站地址和发送所述初始应答通信报文的所述第二代理主站的地址建立所述映射关系。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC），或，一个或多个微处理器，或，一个或者多个现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统（system-on-a-chip，简称SOC）的形式实现。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种主站，图12为本申请实施例提供的主站的结构示意图，如图12所示，主站10包括：处理器101、存储介质102和总线，存储介质102存储有处理器101可执行的程序指令，当主站10运行时，处理器101与存储介质102之间通过总线通信，处理器101执行程序指令，以执行上述应用于主站的方法实施例，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选的，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行如上述应用于主站的方法实施例，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种第一代理主站，图13为本申请实施例提供的第一代理主站的结构示意图，如图13所示，第一代理主站20包括：处理器201、存储介质202和总线，存储介质202存储有处理器201可执行的程序指令，当第一代理主站20运行时，处理器201与存储介质202之间通过总线通信，处理器201执行程序指令，以执行上述应用于第一代理主站的方法实施例，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选的，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行如上述应用于第一代理主站的方法实施例，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，所述单元的划分，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。

所述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，在本发明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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元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，服务器，或者网络设备等）或处理器（英文：processor）执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文：Read-Only Memory，简称：ROM）、随机存取存储器（英文：Random Access Memory，简称：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种主从站通信方法，其特征在于，应用于主从站通信系统中的主站，主从站通信系统还包括：第一代理主站，所述主站与所述第一代理主站通信连接，所述方法包括：

在发送状态下，向所述第一代理主站发送至少一个请求数据帧，以通过所述第一代理主站分别向对应的目标从站转发所述请求数据帧，所述请求数据帧包括所述目标从站的地址信息；

在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态；

在所述接收状态下，接收所述第一代理主站转发的至少一个应答数据帧，所述应答数据帧为响应所述请求数据帧的应答帧。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换为接收状态之后，所述方法还包括：

启动计时，若计时达到所述接收状态的周期长度，则重新切换到所述发送状态。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收状态的周期长度为预设扫描周期的最大值与所述发送状态的周期长度之差，其中，所述预设扫描周期包括：所述发送状态的周期长度以及所述接收状态的周期长度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发送完成后，切换为接收状态，包括：

在所述至少一个请求数据帧中最后一个请求数据帧发完并间隔预设切换时间之后，切换为接收状态。

5.一种主从站通信方法，其特征在于，应用于主从站通信系统中的第一代理主站，主从站通信系统还包括：主站，所述主站与所述第一代理主站通信连接，所述方法包括：

若所述第一代理主站处于接收状态，接收所述主站发送的请求数据帧，所述请求数据帧包括目标从站的地址信息；

将所述请求数据帧封装为请求通信报文；

将所述请求通信报文发送至与所述第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，以通过所述第二代理主站对所述请求通信报文进行解析，并将解析到的所述请求数据帧发送给对应的目标从站；

通过所述第二代理主站接收所述目标从站发送的应答数据帧。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述接收所述目标从站发送的应答数据帧之后，所述方法还包括：

启动计时，若计时达到预设切换时间，则切换为发送状态；

所述通过所述第二代理主站接收所述目标从站发送的应答数据帧之后，还包括：

对接收到的所述第二代理主站发送的应答通信报文进行解析，获取并存储应答数据帧，所述应答通信报文为所述第二代理主站根据从站发送的应答数据帧封装得到的；

在切换到所述发送状态后，向所述主站发送所述应答数据帧。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

启动所述计时后，若计时未达到所述预设切换时间时，接收到新的请求数据帧，则保持所述接收状态，并对计时复位。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若在所述发送状态下，接收到所述主站发送的请求数据帧，重切换为接收状态。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述请求通信报文发送至与所述第一代理主站通信连接的至少一个第二代理主站，包括：

根据所述目标从站的地址信息，以及预设的从站地址与第二代理主站的地址的映射关系，确定所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址；

根据所述目标从站的地址对应的第二代理主站的地址，向所述目标从站的地址对应的第二代理主站发送所述请求通信报文。

10.一种主从站通信系统，其特征在于，所述系统包括：主站、第一代理主站、至少一个第二代理主站和至少一个从站；

所述主站通信连接所述第一代理主站，所述第一代理主站通信连接至少一个所述第二代理主站，每个所述第二代理主站连接至少一个所述从站；

所述主站用于执行权利要求1-4任一所述的主从站通信方法的步骤，所述第一代理主站用于执行权利要求5-9任一所述的主从站通信方法的步骤。

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