電能表多通信協(xié)議的自適應方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電能表多通信協(xié)議的自適應方法，首先按照先進先出循環(huán)的方式接收數(shù)據(jù)，放至緩沖區(qū)；再對接收數(shù)據(jù)進行通信協(xié)議類型判斷；根據(jù)判定的協(xié)議類型進行與之對應的功能解析；最后發(fā)送返回數(shù)據(jù)。本發(fā)明能在不另外燒錄程序或不配備相關硬件等方式干預的情況下，進行各種通信協(xié)議的自適應通訊；所提供幾種協(xié)議的辨別方法快速高效；同一個物理通道只有一個緩沖區(qū)，各通信協(xié)議的發(fā)送和接收都共用此緩沖區(qū)，節(jié)省了RAM資源；本發(fā)明的通訊中斷僅用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，各通信協(xié)議類型的甄別、其具體功能的解析和處理都在主循環(huán)中完成，中斷占用時間少。
【專利說明】電能表多通信協(xié)議的自適應方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電能表多通信協(xié)議的自適應方法。

【背景技術】
[0002] 隨著電能表行業(yè)的發(fā)展，對通信協(xié)議的需求也越來越多樣性，目前主要有DL/ T645-2007、DL/T645-1997、Modbus等多種協(xié)議，都為半雙工的方式。由于歷史原因，有些地 方需要DL/T645-1997協(xié)議，另外一些地方需要DL/T645-2007協(xié)議，還有些地方需要Modbus 協(xié)議或者多種協(xié)議都需要，如何應對這些多樣化需求呢？當前電能表廠家主要采用以下方 式：1、一種通信協(xié)議定制一款軟件，根據(jù)客戶需求出廠前燒錄特定的軟件。此方式需較多的 軟件版本，需求不同時需更換軟件，且出廠后不能更改，維護成本高。2、一種軟件里封裝幾 種通信協(xié)議，通過硬件來選擇某種協(xié)議，軟件對通信協(xié)議不能自適應。這種在廠外狀態(tài)下通 過外露外露的硬件進行協(xié)議選擇的做法不符合電能表的安全要求，成本也增加了；并且各 協(xié)議是平行運行，占用資源大，不利于資源有限的單片機系統(tǒng)。此外，目前的電能表還存在 一個缺陷：通信處理都是放在中斷中進行的，占用時間長，不利于其它緊急事件的處理。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種自動識別常用半雙工的電能表通信協(xié)議，能在資源較少 的單片機系統(tǒng)上運行，且占用中斷時間較少的的電能表多通信協(xié)議的自適應方法。
[0004] 本發(fā)明提供的這種電能表多通信協(xié)議的自適應方法，該方法包括如下步驟： 步驟1，按照先進先出循環(huán)的方式接收數(shù)據(jù)，放至緩沖區(qū)； 步驟2,對接收數(shù)據(jù)進行通信協(xié)議類型判斷； 步驟3,根據(jù)判定的協(xié)議類型進行與之對應的功能解析，并備好返回數(shù)據(jù)； 步驟4,發(fā)送返回數(shù)據(jù)。
[0005] 所述通信協(xié)議類型包括Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議 和校表協(xié)議的一種或一種以上。
[0006] 所述步驟2對每個所述的協(xié)議類型都有一個指向緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)指針，所述指針采 用先進先出循環(huán)的方式不停的向后查找符合要求的協(xié)議幀，按協(xié)議類型的重要程度順序的 進行Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議、校表協(xié)議等通信協(xié)議類型 的判斷。
[0007] 所述Modbus-RTU協(xié)議的協(xié)議類型判斷按照表地址正確、未接收超時、讀寫功 能碼正確、幀長度正確、校驗正確的順序，依次進行辨認；有任一條件不滿足，則不為 Modbus-RTU協(xié)議類型。
[0008] 所述DL/T645-2007協(xié)議和所述DL/T645-1997協(xié)議的協(xié)議類型判斷按照幀頭為 68H、未接收超時、表地址正確、第八個字節(jié)為68H、幀長度正確、幀尾為16H、校驗和正確、符 合功能碼長度要求的順序，依次進行辨認；有任一條件不滿足，則不為DL/T645-2007協(xié)議 類型或DL/T645-1997協(xié)議類型。
[0009] 所述功能碼長度要求在為DL/T645-2007協(xié)議類型時設置須為4字節(jié)；其在DL/ T645-1997協(xié)議類型時設置須為2字節(jié)。所述接收數(shù)據(jù)和所述發(fā)送返回數(shù)據(jù)均采用中斷方 式完成；二者共用一個所述緩沖區(qū)；接收數(shù)據(jù)采用先進先出循環(huán)的方式進行存儲。所述通 信協(xié)議類型判斷和所述功能解析均在主循環(huán)中完成。所述通信協(xié)議在同一個物理通道下共 用一個所述緩沖區(qū)。
[0010] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點： 1、 能在不另外燒錄程序或不配備相關硬件等方式干預的情況下，進行各種通信協(xié)議的 自適應通訊； 2、 提供的Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議等協(xié)議的辨別方法 快速高效，成功率高； 3、 同一個物理通道只有一個緩沖區(qū)，各通信協(xié)議的發(fā)送和接收都共用此緩沖區(qū)，節(jié)省 了 RAM資源； 4、 本發(fā)明的通訊中斷僅用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，各通信協(xié)議類型的甄別、其具體功能 的解析和處理都在主循環(huán)中完成，中斷占用時間少。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的實施方式模塊示意圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明的主流程圖。
[0013] 圖3是本發(fā)明的中斷流程圖。
[0014] 圖4是本發(fā)明的Modbus-RTU幀判斷流程框圖。
[0015] 圖5是本發(fā)明的Modbus-RTU幀判斷數(shù)據(jù)流圖。
[0016] 圖6是本發(fā)明的DL/T645幀判斷流程框圖。
[0017] 圖7是本發(fā)明的DL/T645幀判斷數(shù)據(jù)流圖。

【具體實施方式】
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、協(xié)議幀解析/轉發(fā)層、協(xié)議應用層和 主數(shù)據(jù)庫。
[0019] 物理層是各個通訊物理通道和底層接口的集合和抽象，數(shù)據(jù)鏈路層接收到物理層 的數(shù)據(jù)后送給協(xié)議幀解析/轉發(fā)層進行通信協(xié)議類型辨別，然后協(xié)議應用層按協(xié)議類型進 行具體的功能解析并發(fā)送返回數(shù)據(jù)；協(xié)議應用層與主數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。
[0020] 物理層包括底層接口和通訊物理層。底層接口包括EEPR0M、FLASH以及其他接口。 通訊物理層包括485通訊模塊、電力載波通訊模塊、小無線通訊模塊等。
[0021] 數(shù)據(jù)鏈路層包括各協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊、各協(xié)議數(shù)據(jù)接收處理模塊等相關處理 模塊。數(shù)據(jù)鏈路層工作于中斷模式，主要用于對物理層的數(shù)據(jù)進行接收和發(fā)送，接收數(shù)據(jù)采 用先進先出循環(huán)的方式，同一個物理通道只有一個緩沖區(qū)，各通信協(xié)議的發(fā)送和接收都共 用此緩沖區(qū)。
[0022] 協(xié)議幀解析/轉發(fā)層包括Modbus-RTU協(xié)議幀解析模塊、DL/T645-2007協(xié)議幀解析 模塊、DL/T645-1997協(xié)議幀解析模塊、校表協(xié)議幀解析模塊等。協(xié)議幀解析/轉發(fā)層主用 于對數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)進行初步解析、辨別協(xié)議類型，不進行具體的功能解析。本層工作于 main主循環(huán)中，每個協(xié)議類型都有一個指向接收緩沖的數(shù)據(jù)指針，指針也采用先進先出循 環(huán)的方式不停的向后查找符合的協(xié)議幀，按協(xié)議的重要程度順序的進行Modbus-RTU協(xié)議、 DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議、校表協(xié)議等協(xié)議的解析。
[0023] 協(xié)議應用層包括Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議、校表 協(xié)議等。
[0024] 485、電力載波、小無線等通訊物理層的數(shù)據(jù)經數(shù)據(jù)鏈路層接收后，傳給協(xié)議幀解 析/轉發(fā)層用于Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議、校表協(xié)議等通 信協(xié)議類別的甄別，然后協(xié)議應用層按協(xié)議類型進行具體的功能解析，并與電能表的主數(shù) 據(jù)庫進行互動以獲取數(shù)據(jù)源，與底層接口進行EEPROM、FLASH等物理操作，協(xié)議應用層完成 具體功能解析后再返回數(shù)據(jù)鏈路層及通訊物理層進行數(shù)據(jù)回復。
[0025] 如圖2所示，本發(fā)明按先進先出循環(huán)的方式接收數(shù)據(jù)，然后對接收到的數(shù)據(jù)進行 通信協(xié)議類型辨別，再按協(xié)議類型進行具體的功能解析，最后發(fā)送返回數(shù)據(jù)。具體步驟如 下： 步驟1，main主循環(huán)開始。
[0026] 步驟2,判斷數(shù)據(jù)是否為接收狀態(tài)，并且判斷公共緩沖區(qū)（BUFF)中是否有數(shù)據(jù)；若 該數(shù)據(jù)是接收狀態(tài)且緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)，則進入下一步；否則轉至步驟1。
[0027] 步驟3,判斷是否為Modbus-RTU幀；若是，則置協(xié)議號標志位，判得當前協(xié)議類型 為Modbus-RTU協(xié)議；置為發(fā)送狀態(tài)，將無效緩沖清空，轉至下一步。
[0028] 否則判斷是否為DL/T645-2007幀；若是，則置協(xié)議號標志位，判得當前協(xié)議類型 為DL/T645-2007協(xié)議；置為發(fā)送狀態(tài)，將無效緩沖清空，轉至下一步。
[0029] 否則判斷是否為DL/T645-1997幀；若是，則置協(xié)議號標志位，判得當前協(xié)議類型 為DL/T645-1997協(xié)議；置為發(fā)送狀態(tài)，將無效緩沖清空，轉至下一步。
[0030] 否則判斷是否為校表幀；若是，則置協(xié)議號標志位，判得當前協(xié)議類型為校表協(xié) 議；置為發(fā)送狀態(tài)，將無效緩沖清空，轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0031] 步驟4,根據(jù)協(xié)議號進行具體功能解析，并準備好發(fā)送數(shù)據(jù)到上述緩沖區(qū)中。
[0032] 步驟5,發(fā)送延時倒計時開始。延時時間可設置。
[0033] 步驟6,延時時間到，啟動發(fā)送。
[0034] 步驟7,按照協(xié)議號對應的協(xié)議流程發(fā)送數(shù)據(jù)，進入發(fā)送循環(huán)中斷 協(xié)議幀解析/轉發(fā)層完成步驟1和步驟2的操作，協(xié)議應用層執(zhí)行步驟3至步驟7的 操作。
[0035] 本發(fā)明的協(xié)議幀解析/轉發(fā)層主要用于對數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)進行初步解析、辨別 協(xié)議類型，不進行具體的功能解析。本層工作于main主循環(huán)中，每個協(xié)議類型都有一個指 向接收緩沖的數(shù)據(jù)指針，指針采用先進先出循環(huán)的方式不停的向后查找符合的協(xié)議幀，按 協(xié)議類型的重要程度順序的進行Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié) 議、校表協(xié)議等協(xié)議的解析，解析到正確的協(xié)議幀后關閉接收并置協(xié)議號。
[0036] 本發(fā)明的協(xié)議應用層也工作于main主循環(huán)中，協(xié)議幀解析/轉發(fā)層完成協(xié)議類型 甄別后，協(xié)議應用層按協(xié)議號進行具體的功能解析，并與電能表的主數(shù)據(jù)庫進行互動以獲 取數(shù)據(jù)源，然后準備好發(fā)送數(shù)據(jù)，接著等待接收/發(fā)送間延時，時間到后進行數(shù)據(jù)發(fā)送，所 有數(shù)據(jù)發(fā)送完成后復位各標志，重新進入接收狀態(tài)。
[0037] 如圖3所示，本發(fā)明的數(shù)據(jù)鏈路層工作于中斷模式，主要用于對物理層的數(shù)據(jù)進 行接收和發(fā)送，接收采用先進先出循環(huán)的方式，同一個物理通道只有一個緩沖區(qū)，各通信協(xié) 議的發(fā)送和接收都共用此緩沖區(qū)。
[0038] 具體步驟如下： 步驟1，各通信通道接收、發(fā)送中斷申請。
[0039] 步驟2,判斷是接收狀態(tài)還是發(fā)送狀態(tài)。
[0040] 步驟3,若是接收狀態(tài)，則接收指針m自增1，指向數(shù)據(jù)待存的緩沖區(qū)。若該指針m 到了最大值LM，則接收指針m從0開始重新計數(shù)。接收數(shù)據(jù)放入到公共緩沖區(qū)的指針所指 位置BUFF[m]中。退出中斷模式。
[0041] 若是發(fā)送狀態(tài)，則發(fā)送公共緩沖區(qū)BUFF中的數(shù)據(jù)，發(fā)送個數(shù)減一。當發(fā)送個數(shù)為 零時，置位發(fā)送成功標志。退出中斷模式。
[0042] 如圖4所示，Modbus-RTU協(xié)議類型判斷按照以下順序進行檢測判斷。
[0043] (1) Modbus-RTU 巾貞解析開始。
[0044] (2)判斷表地址是否正確；若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0045] (3)判斷是否接收超時；若是，則轉至步驟1 ;否則轉至下一步。
[0046] (4)判斷讀寫功能碼是否正確；若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0047] (5)判斷幀長度是否正確；若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0048] (6)判斷校驗和是否正確；若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0049] (7)置協(xié)議號標志，置巾貞接收成功標志。
[0050] (8 )結束，返回主流程。
[0051] 本流程中不判斷寄存器地址，不進行具體的功能解析和操作。
[0052] 如圖5所示，本發(fā)明的Modbus-RTU幀判斷工作流程的具體過程是：首先統(tǒng)計有效 長度L (從Modbus-RTU的當前指針p到公共緩沖區(qū)BUFF的接收指針m的長度）；如果該長 度L小于1，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；否則判斷BUFF[p]的內容是否等于表地址，如不是表地址，則 當前指針P加一并繼續(xù)向后查找；如是表地址，則記下位置q為等于表地址的指針q，并進 行接收超時判斷；如超時，則當前指針P移到當前位置并繼續(xù)向后查找等于表地址的指針 q ;否則判斷從該指針q開始是否收到至少2個字節(jié)，如沒有2個字節(jié)則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；否則 判斷BUFF[q+l]的內容是否為正確的讀寫功能碼；如不正確則當前指針p加一繼續(xù)向后查 找等于表地址的指針q ;否則判斷后續(xù)數(shù)據(jù)長度是否合理；如長度不夠則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)，如 長度數(shù)據(jù)值超出緩沖區(qū)的大小則當前指針P加一并繼續(xù)向后查找等于表地址的指針q，如 長度正確則進入校驗和計算，校驗和不正確則P加一繼續(xù)向后查找q，如校驗和正確則初始 化公共緩沖區(qū)，并置位協(xié)議號標志及幀判斷成功標志，最后退出。
[0053] 如圖6所示，DL/T645-2007、DL/T645-1997協(xié)議類型判斷按照以下順序進行檢測 判斷。
[0054] (1) DL/T645 幀解析開始。
[0055] (2)判斷DL/T645幀的幀頭是否為68H，即判斷該DL/T645幀的第一字節(jié)是否為 68H ;若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0056] (3)判斷是否接收超時；若是，則轉至步驟1 ;否則轉至下一步。
[0057] (4)判斷表地址是否正確；若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0058] (5)判斷DL/T645幀的第八字節(jié)是否為68H ;若是，則轉至下一步；否則轉至步驟 1〇
[0059] (6)判斷幀長度是否正確；若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0060] (7)結合長度判斷該DL/T645幀的最后一個字節(jié)是否為16H。若是，則轉至下一步； 否則轉至步驟1。
[0061] (8)判斷校驗和是否正確；若是，則轉至下一步；否則轉至步驟1。
[0062] (9)判斷功能碼長度； 若該功能碼長度為4字節(jié)，則置協(xié)議號標志為DL/T645-2007協(xié)議號標志，置幀接收成 功標志。結束，返回主流程。
[0063] 否則判斷該功能碼長度是否為2字節(jié)，若是，則置協(xié)議號標志為DL/T645-1997協(xié) 議號標志，置幀接收成功標志。結束，返回主流程。
[0064] 否則轉至步驟1。
[0065] 如圖7所示，本發(fā)明的DL/T645幀判斷工作流程的具體過程是：首先統(tǒng)計有效長 度L (從DL/T645的當前指針p到公共緩沖區(qū)BUFF的接收指針m的長度）；如果該長度L 小于1，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；否則判斷BUFF[p]的內容是否等于幀頭68H;如不是68H，則當前 指針p加一并繼續(xù)向后查找；如是幀頭68H，則記下位置q為等于68H的指針q，并進行接 收超時判斷；如超時則當前指針P移到當前位置并繼續(xù)向后查找等于68H的指針q，否則 判斷從該指針q開始是否收到至少7個字節(jié)；如不足7個字節(jié)，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；否則判斷 BUFF[q+irBUFF[q+6]的內容是否為正確的表地址；如不是，則當前指針p加一并繼續(xù)向后 查找等于68H的指針q ;否則判斷從等于68H的指針q開始是否收到至少8個字節(jié)；如不足 8個字節(jié)，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；否則判斷BUFF[q+7]的內容是否為68H，如不是68H，則當前指 針P加一繼續(xù)向后查找等于68H的指針q ;如是68H，則判斷后續(xù)數(shù)據(jù)長度是否合理；如長 度數(shù)據(jù)值不夠，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)，如長度數(shù)據(jù)值超出緩沖區(qū)的大小，則當前指針P加一，并 繼續(xù)向后查找等于68H的指針q ;如后續(xù)數(shù)據(jù)長度為正確長度，則判斷幀尾字節(jié)是否為16H ; 如不是16H，則當前指針p加一，并繼續(xù)向后查找等于68H的指針q ;否則進行校驗和計算， 如校驗和正確，則進入功能碼長度的判斷；功能碼長度為4字節(jié)則為DL/T645-2007協(xié)議，功 能碼長度如為2字節(jié)則為DL/T645-1997協(xié)議，如該功能碼長度既不為4又不2,則當前指針 P加一，并繼續(xù)向后查找等于68H的指針q。協(xié)議類型判斷完成，初始化緩沖區(qū)并置協(xié)議號 標志及巾貞判斷成功標志，最后退出。
[0066] 本發(fā)明能自動識別Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議、校 表協(xié)議等各種半雙工的電能表通信協(xié)議，能在資源較少的單片機系統(tǒng)上運行。本發(fā)明的通 訊中斷僅用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，通信協(xié)議類型的甄別、具體功能的解析和處理都在主循 環(huán)中完成，中斷占用時間少。
【權利要求】
1. 一種電能表多通信協(xié)議的自適應方法，該方法包括如下步驟： 步驟1，按照先進先出循環(huán)的方式接收數(shù)據(jù)，放至緩沖區(qū)； 步驟2,對接收數(shù)據(jù)進行通信協(xié)議類型判斷； 步驟3,根據(jù)判定的協(xié)議類型進行與之對應的功能解析，并備好返回數(shù)據(jù)； 步驟4,發(fā)送返回數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述通信協(xié) 議類型包括Modbus-RTU協(xié)議、DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議和校表協(xié)議的一種或 一種以上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述步驟2對 每個所述的協(xié)議類型都有一個指向緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)指針，所述指針采用先進先出循環(huán)的方式 不停的向后查找符合要求的協(xié)議幀，按協(xié)議類型的重要程度順序的進行Modbus-RTU協(xié)議、 DL/T645-2007協(xié)議、DL/T645-1997協(xié)議、校表協(xié)議等通信協(xié)議類型的判斷。
4. 根據(jù)權利要求2所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述 Modbus-RTU協(xié)議的協(xié)議類型判斷按照表地址正確、未接收超時、讀寫功能碼正確、幀長度正 確、校驗正確的順序，依次進行辨認；有任一條件不滿足，則不為Modbus-RTU協(xié)議類型。
5. 根據(jù)權利要求2所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述DL/ T645-2007協(xié)議和所述DL/T645-1997協(xié)議的協(xié)議類型判斷按照幀頭為68H、未接收超時、 表地址正確、第八個字節(jié)為68H、幀長度正確、幀尾為16H、校驗和正確、符合功能碼長度 要求的順序，依次進行辨認；有任一條件不滿足，則不為DL/T645-2007協(xié)議類型或DL/ T645-1997協(xié)議類型。
6. 根據(jù)權利要求5所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述功能碼 長度要求在為DL/T645-2007協(xié)議類型時設置須為4字節(jié)；其在DL/T645-1997協(xié)議類型時 設置須為2字節(jié)。
7. 根據(jù)權利要求1所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述接收數(shù) 據(jù)和所述發(fā)送返回數(shù)據(jù)均采用中斷方式完成；二者共用一個所述緩沖區(qū)；接收數(shù)據(jù)采用先 進先出循環(huán)的方式進行存儲。
8. 根據(jù)權利要求1所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述通信協(xié) 議類型判斷和所述功能解析均在主循環(huán)中完成。
9. 根據(jù)權利要求1所述的電能表多通信協(xié)議的自適應方法，其特征在于，所述通信協(xié) 議在同一個物理通道下共用一個所述緩沖區(qū)。
【文檔編號】G06F9/44GK104052758SQ201410333063
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權日:2014年7月14日
【發(fā)明者】劉建福, 馬亮 申請人:威勝集團有限公司