本發(fā)明涉及一種面向離散數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)化及可靠通信方法，用于解決對串行離散數(shù)據(jù)流的可靠收發(fā)問題。
背景技術(shù)：
：總線數(shù)據(jù)通信是工業(yè)控制系統(tǒng)和智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中不可避免的問題。以太網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸已有較為成熟的通信協(xié)議包括tcp/ip，udp等，但以字節(jié)為單位串行通信總線以及串行數(shù)據(jù)流通信還沒有統(tǒng)一的標準，而其通信的靈活性以及高效性是以太網(wǎng)絡(luò)無法媲美的，因此在實際系統(tǒng)的局部通信經(jīng)常會涉及到此類通信方式。為了避免通信瞬時的高數(shù)據(jù)負載，通常此類通信的接收方均配置有緩沖區(qū)，更常用的是環(huán)形緩沖消息隊列。由于通信過程中噪聲等因素的影響，會造成通信數(shù)據(jù)的不可靠。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明主要面向離散數(shù)據(jù)流的可靠收發(fā)問題，提出了一種數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化打包以及解析方法，能夠高可靠性的解決兩個通信站點間的離散數(shù)據(jù)流的收發(fā)問題。本發(fā)明的主要技術(shù)方案如下：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：(1)本發(fā)明可以用于串行數(shù)據(jù)流的異步變長數(shù)據(jù)流的通信，接收方通過緩沖隊列來完成數(shù)據(jù)流的接收，避免了通信發(fā)送方握手等待的計算資源開銷和對通信接收方的實時響應(yīng)的開銷；(2)相對于現(xiàn)有技術(shù)接收到錯誤數(shù)據(jù)后即將已經(jīng)接收到的所有數(shù)據(jù)丟棄，重啟通信接收過程而言，本發(fā)明的接收方在提取和解析數(shù)據(jù)幀的過程中可以自動識別誤幀，殘幀，最大程度的提取緩沖隊列中已經(jīng)接收到的有效數(shù)據(jù)幀；(3)本發(fā)明從幀尾的識別開始從緩沖隊列中提取有效幀數(shù)據(jù)的方法避免了數(shù)據(jù)幀的后半部分缺失以及誤把后續(xù)相鄰幀幀尾識別為前幀幀尾，造成誤將有效幀作為無效幀丟棄的可能；(4)相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在幀頭幀尾的定義過程中采用組合碼的形式，并考慮單字節(jié)碼距的思路，擁有更好的抗干擾技術(shù)，同時也更好的避免了與待傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容的沖突問題，降低了轉(zhuǎn)義字符插入的平均概率，提高了通信的效率；(5)本發(fā)明可以實現(xiàn)變長數(shù)據(jù)幀的通信，不僅允許不同含義的幀數(shù)據(jù)可以擁有不同長度的幀數(shù)據(jù)，同時對于同樣含義的幀數(shù)據(jù)，在同一次通信過程中發(fā)送方也可以發(fā)送不同長度的數(shù)據(jù)幀。從而增加了數(shù)據(jù)通信的靈活性。(6)本發(fā)明可以在數(shù)據(jù)幀提取過程中將噪聲數(shù)據(jù)提出，并且可以自動檢測隊列中的有效數(shù)據(jù)幀。其可以被用于rs485，rs422和rs232的串行總線的通信過程以及fifo交換數(shù)據(jù)的解析問題。附圖說明圖1為本發(fā)明的解析數(shù)據(jù)幀處理過程示意圖；其中：zt表示幀頭，z表示0x5a，t表示0x54；data表示數(shù)據(jù)區(qū)；sum表示接收的校驗和(由固定的0和接收的數(shù)據(jù)區(qū)算術(shù)和組成，在圖1中分別用sum0和sum1表示)；len表示接收的數(shù)據(jù)長度；zw表示幀尾，z表示0x5a，w表示0xfe。具體實施方式下面結(jié)合實例及附圖1對本發(fā)明做詳細說明。(1)定義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化協(xié)議:幀頭數(shù)據(jù)區(qū)校驗區(qū)數(shù)據(jù)長度幀尾發(fā)送順序為從幀頭到幀尾，其中：幀頭至少包含2字節(jié)，每個字節(jié)至少包含4組以上采用不同數(shù)值的相鄰位；數(shù)據(jù)區(qū)由1～166個有效字節(jié)構(gòu)成，用于傳輸需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；校驗區(qū)包含2個字節(jié)，前面字節(jié)固定且與幀尾第一個字節(jié)不同，后面字節(jié)為校驗碼；數(shù)據(jù)長度由1個字節(jié)構(gòu)成，表示數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)的個數(shù)，幀尾至少包含2字節(jié)，每個字節(jié)至少包含4組以上采用不同數(shù)值的相鄰位，并保證與幀頭不同；為了將整個數(shù)據(jù)幀長度限制在256字節(jié)的范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)區(qū)的長度定義為最少1個字節(jié)，最多166字節(jié)，增加轉(zhuǎn)義字符后最多可達249字節(jié)。即數(shù)據(jù)區(qū)包含的所有數(shù)據(jù)最多為249字節(jié)，但實際的有效數(shù)據(jù)最多為166字節(jié)(剔除轉(zhuǎn)義字符之后)；數(shù)據(jù)長度包含有效數(shù)據(jù)和插入的轉(zhuǎn)義字符，有效范圍為1～249，其中有效數(shù)據(jù)最多166字節(jié)；例如：幀頭由2字節(jié)構(gòu)成，依次為0x5a,0x54(0x5a在前，0x54在后)；數(shù)據(jù)區(qū)由1～166有效字節(jié)構(gòu)成，用于傳輸需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；校驗區(qū)由2個字節(jié)，前面字節(jié)固定為0,后面字節(jié)為數(shù)據(jù)區(qū)所有字節(jié)的算術(shù)和，溢出位舍去；此字段也可采用其他校驗方法，例如crc；數(shù)據(jù)長度由1個字節(jié)構(gòu)成，表示數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)的個數(shù)；幀尾由2字節(jié)構(gòu)成，用0x5a,0xfe表示(0x5a在前，0xfe在后)；(2)發(fā)送方按照上述定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化協(xié)議對離散的數(shù)據(jù)流進行組幀，以查詢或中斷方式將整幀數(shù)據(jù)發(fā)出；由于數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化協(xié)議將幀尾定義為整個數(shù)據(jù)幀中一個唯一的標識符(其它地方不能出現(xiàn)此標識)，并以收到真正的幀尾作為收到一個完整數(shù)據(jù)幀的一個重要標志(收到真正幀尾和收到一個完整幀是在同一個時刻)；為了防止數(shù)據(jù)區(qū)中也出現(xiàn)幀尾的標識符(0x5a,0xfe)，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化協(xié)議定義，如果在數(shù)據(jù)區(qū)中出現(xiàn)連續(xù)的0x5a,0xfe(0x5a在先，0xfe在后)時，在前面插入一個轉(zhuǎn)義字符’\x0’，即用0+0x5a+0xfe替換0x5a+0xfe。由于數(shù)據(jù)長度肯定大于0，所以在幀數(shù)據(jù)識別的過程中，真正的幀尾應(yīng)為：一個非0數(shù)+0x5a+0xfe。在數(shù)據(jù)區(qū)引入轉(zhuǎn)義功能后就不可能出現(xiàn)幀尾的特征組合；因此，具體的組幀步驟如下：(2.1)根據(jù)定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化協(xié)議確定本次通信過程中的幀頭(0x5a,0x54)及幀尾(0x5a,0xfe)以及數(shù)據(jù)區(qū)的有效字節(jié)個數(shù)(例如4)，將離散數(shù)據(jù)流中的每個數(shù)據(jù)按順序依次排列到幀頭之后，若數(shù)據(jù)中出現(xiàn)與幀尾一致的數(shù)據(jù)，則在該數(shù)據(jù)前插入一個轉(zhuǎn)義字符，直至數(shù)據(jù)區(qū)有效字節(jié)排列完畢；(2.2)根據(jù)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)確定校驗碼，填寫校驗區(qū)；(2.3)根據(jù)數(shù)據(jù)區(qū)的有效字節(jié)個數(shù)、轉(zhuǎn)義字符的個數(shù)計算數(shù)據(jù)長度并占用1個字節(jié)；(2.4)在數(shù)據(jù)長度之后排列(2.1)中確定的幀尾，得到一個數(shù)據(jù)幀。當所發(fā)送的數(shù)據(jù)中不含幀尾數(shù)據(jù)時，打包數(shù)據(jù)幀時不需要插入轉(zhuǎn)義符，如要求發(fā)送4個數(shù)據(jù)如下：0x010x020x030x04按照本發(fā)明所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化協(xié)議組成發(fā)送幀如下：當所發(fā)送的數(shù)據(jù)中包含幀尾時，打包數(shù)據(jù)幀時需要插入轉(zhuǎn)義符，如要求發(fā)送4個數(shù)據(jù)：0x10x5a0xfe0x4按本協(xié)議要求組成發(fā)送幀如下：其中用陰影標識的0x00即為插入的轉(zhuǎn)義字符，它并不是有效的數(shù)據(jù)，接收方在接收后應(yīng)將其刪除，而只保留其它4個數(shù)據(jù)；長度因為插入轉(zhuǎn)義字符，也由4增加到5，實際解析過程中，數(shù)據(jù)長度應(yīng)從5中減去插入的轉(zhuǎn)義字符個數(shù)，即5－1＝4。(3)接收方以查詢或中斷方式將接收到的數(shù)據(jù)幀存入緩沖隊列中，然后根據(jù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化協(xié)議對緩沖隊列中的數(shù)據(jù)幀進行提取和解析，從而獲取數(shù)據(jù)幀中的有效數(shù)據(jù)，此過程必須識別一個完整合格幀，識別完整合格幀必須同時具備如下條件：a)收到合格的幀尾標識；b)收到幀頭標識；c)校驗碼正確。具體的提取和解析步驟如下：(3.1)從緩沖隊列頭開始向后，遍歷每個元素，直到找到一個數(shù)據(jù)幀幀尾；(3.2)從幀尾位置沿隊列向前移動一個字節(jié)找到數(shù)據(jù)長度字段以及校驗區(qū)；(3.3)根據(jù)數(shù)據(jù)長度計算出幀頭所在的位置，并沿隊列向前找到幀頭位置的隊列元素值，校驗幀頭的正確性，若正確，則轉(zhuǎn)(3.4)，否則將幀尾之前的所有數(shù)據(jù)作為錯誤數(shù)據(jù)進行處理，并從緩沖隊列中刪除，轉(zhuǎn)步驟(3.5)；(3.4)根據(jù)幀頭的位置獲取緩沖隊列中緊隨其后的數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)計算校驗碼，并與(3.2)中校驗區(qū)中的校驗碼進行校核，若二者一致，則提取數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的有效數(shù)據(jù)及確定有效數(shù)據(jù)的長度，并將幀頭至幀尾所有數(shù)據(jù)從緩沖隊列中刪除，完成本數(shù)據(jù)幀的提?。环駝t，將幀尾之前的所有數(shù)據(jù)作為錯誤數(shù)據(jù)進行處理，并從緩沖隊列中刪除，轉(zhuǎn)步驟(3.5)；上述提取數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，由于引入轉(zhuǎn)義字符后，發(fā)送的數(shù)據(jù)幀與轉(zhuǎn)義前相比可能會出現(xiàn)兩個變化，一是數(shù)據(jù)區(qū)里除有效的數(shù)據(jù)外，還可能存在轉(zhuǎn)義字符’\x0’,因此，要求接收方需對數(shù)據(jù)區(qū)的轉(zhuǎn)義字符進行剔除，即如果在數(shù)據(jù)區(qū)出現(xiàn)“0+0x5a+0xfe”，則用“0x5a+0xfe”代替。接收方確定有效數(shù)據(jù)長度時，由于引入轉(zhuǎn)義字符后，數(shù)據(jù)長度字段的內(nèi)容是有效數(shù)據(jù)的個數(shù)加上增加轉(zhuǎn)義字符的個數(shù)，因此，計算數(shù)據(jù)有效長度時也應(yīng)將轉(zhuǎn)義的個數(shù)剔除。(3.5)判斷緩沖隊列是否為空，若不為空，則轉(zhuǎn)步驟(3.1)，否則處理結(jié)束。本發(fā)明未詳細描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。當前第1頁12