接口協(xié)議智能編解碼方法研究

􀁺 什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才能存放XML 文檔中的接口協(xié)議數(shù)據(jù)？

􀁺 針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如何確定編解碼流程？

以上三個問題具有緊密的邏輯關(guān)系，由于問題1）的復(fù)雜性使得問題2）解決存在一定的難度，進(jìn)而使得問題3）的解決更加困難。

2.1 XML文檔結(jié)構(gòu)的設(shè)計

利用XML 文檔存儲編解碼規(guī)則時，關(guān)鍵是XML 文檔結(jié)構(gòu)的設(shè)計，因為XML 文檔結(jié)構(gòu)在一定程度上會影響編解碼的效率甚至是整個仿真軟件的效率。我們按照逐級分類原則對編解碼規(guī)則進(jìn)行分類存儲。比如飛機(jī)A 的位置這樣一條信息的接口協(xié)議存取為XML 文檔后，其結(jié)構(gòu)如下所示：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<飛機(jī)A>

<位置>

<經(jīng)度><起始位置></起始位置><長度></長度><數(shù)據(jù)類型> </數(shù)據(jù)類型></經(jīng)度>

<緯度> …</緯度>

<高程> …</高程>

</位置>

</飛機(jī)A>

省略號代表對應(yīng)的編解碼接口協(xié)議。當(dāng)我們把所有的編解碼規(guī)則都存儲到XML 文檔后，我們就可以利用已有的XML 文檔進(jìn)行報文編碼與解碼。當(dāng)編解碼信息長度或者是編解碼信息單元內(nèi)的信息位置需要改變時我們只需要修改XML 的相應(yīng)內(nèi)容。

2.2 編解碼方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

為了對接口協(xié)議進(jìn)行有效的編解碼，其編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計至關(guān)重要。在設(shè)計接口協(xié)議編解碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，既要考慮復(fù)雜信息系統(tǒng)接口協(xié)議的特點，又要方便程序的開發(fā)。

一方面，在報文編解碼時我們應(yīng)該首先對整條報文編解碼加以控制，比如應(yīng)答控制、重發(fā)控制、糾錯控制、目的地控制、發(fā)送通道控制等。我們將這種控制信息叫做報頭編解碼（幀頭編

解碼），其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可設(shè)計如下：

typedef struct FrameHead

{

char* frame_number; //報文編號

bool type; //報文類型（發(fā)送還是反饋）

char* start; //發(fā)送方

char* destination; //接收方

byte number; //編解碼信息單元數(shù)量

short length; //編解碼信息單元長度

bool responsion; //應(yīng)答控制

char* resposion_number; //所應(yīng)答報文的編號

byte chunnel; //發(fā)送通道

Unit* info; //第一個編解碼信息單元

} FrameHead；

另一方面，每條完整的接口信息都是由若干編解碼信息單元組成，編解碼信息單元的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計直接關(guān)系到編解碼的效率和可擴(kuò)展性，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可設(shè)計如下：

typedet struct Unit

{

char* unit_number; //信息單元編號

bool send_element[MAX_ELE]; //有效信息標(biāo)識

Unit* next; // 下一信息單元

}Unit;

其中，MAX_ELE 為編解碼信息單元內(nèi)最大的信息元素數(shù)量（比如，經(jīng)度即可視為一個信息元素）。當(dāng)信息元素是本接口信息的最后一個時，next=NULL。

2.3編解碼流程

程序設(shè)計時，我們主要關(guān)心兩種流程：數(shù)據(jù)流和程序流程。前者是我們從整體上把握編解碼設(shè)計的體系；后者是詳細(xì)的功能實現(xiàn)。

整個數(shù)據(jù)流程是這樣的：首先，將編解碼規(guī)則整理、存儲為XML 文檔，然后，利用XML 文檔對協(xié)議報文進(jìn)行編碼，最后，再利用XML 文檔對協(xié)議密文進(jìn)行解碼。

編碼設(shè)計的程序流程如圖3 所示。解碼即為編碼的逆過程。

依據(jù)編解碼規(guī)則的XML 文檔和報文編解碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里的信息我就們就可以對報文進(jìn)行編碼和解碼了。編碼的實質(zhì)就是將信息依據(jù)編碼規(guī)則轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的代碼；解碼是它的逆過程。編碼的實現(xiàn)其實就是對計算機(jī)內(nèi)存的位操作。如果某項信息（信息元素）在編碼信息單元內(nèi)占用了i n 到i+k −1 n 的K 位，那么我們編碼的任務(wù)就是依據(jù)實際信息將這K 位填充。在對位進(jìn)行操作時，一般的方法是先定位所操作的位所屬的字節(jié)，然后取出這一字節(jié)的信息，再接下來用“|”操作對其進(jìn)行寫操作。比如，要將一個128 位數(shù)據(jù)中的第100 位置1，我們先取出第100/8 + 1=13個字節(jié)的信息，然后再將這個字節(jié)的信息“|”上“1000”。這樣，循環(huán)K 次便可完成這個信息元素的編碼。有一種情況就是連續(xù)的K 位信息在一個字節(jié)內(nèi)，這時，我們只需要進(jìn)行一次操作便可完成此信息元素K 位的編碼。這種編碼方法的優(yōu)點是輔助編碼的空間占用少；速度也比較高，尤其是信息元素編碼都在一個字節(jié)內(nèi)時。

在編碼時，我們還可以采取另外一種函數(shù)實現(xiàn)上更加快捷的方法。這種編碼方法的思想是先將編碼信息的每一位放在一個字節(jié)空間中，然后按由低到高的順序?qū)⒚堪藗€字節(jié)空間的信息轉(zhuǎn)換到信息編碼單元中的一個字節(jié)。這樣的好處是便于處理跨字節(jié)的信息元素編碼，思路新穎。

顯然，可以根據(jù)以上思路設(shè)計出兩種解碼函數(shù)，它們分別是上述編碼函數(shù)的逆過程。經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)在信息單元長度不超過512 位時，上述兩種方法的效率基本一樣；在信息單元長度很大時，第二種方法會稍快些。

3 編解碼方法舉例

按照以上思路，飛機(jī)A 報告自身位置的報文編解碼的設(shè)計如下。

飛機(jī)自身的位置信息屬于態(tài)勢信息，包括經(jīng)度（LONG）和緯度（lat）、高程（H）。編解碼的任務(wù)就是處理這三種信息。

首先，將編解碼規(guī)則整理成XML 文檔。這一步是編解碼的前提和基礎(chǔ)。一般，一個XML 文檔對應(yīng)一種規(guī)則，整理一次以后，以后的編解碼即可反復(fù)利用此XML 文檔。

然后，填充編解碼的幀頭信息（幀頭編解碼）。編碼時關(guān)鍵代碼如下：

FrameHead PosHead; Unit *p=NULL; //幀頭，信息單元申明

//信息單元處理

p-> unit_number=“State_SelfPos”;

memset(p->send_elemet,0,MAX_ELE);

p->send_elemet[1]= p->send_elemet[2]= p->send_elemet[3]=1; //假定高度、緯度和經(jīng)

度//是規(guī)則中的前三個信息元素

p->next=NULL;

//幀頭處理

PosHead.frame_number= “PosHead_06-2-5_1”; // 填寫報文編號

PosHead .type = 1 ; //報文類型（發(fā)送）

PosHead .start = “plane_A ”; //發(fā)送方

PosHead .destination= “alert”; //接收方

PosHead .number=1; //編碼信息單元數(shù)量

PosHead .length=128; //編解碼信息單元長度

PosHead.responsion=1; //應(yīng)答控制(確認(rèn)收到)

PosHead .resposion_number=NULL; //所應(yīng)答報文的編號

PosHead .chunnel=1; //發(fā)送通道

PosHead.info=p; //第一個編解碼信息單元

接下來，調(diào)用編碼函數(shù)進(jìn)行編碼，這樣就將信息轉(zhuǎn)化成為了二進(jìn)制代碼。最后，接收方解碼此信息，調(diào)用解碼函數(shù)。

4 結(jié)論

本文中提出的報文編解碼方法，在復(fù)雜信息系統(tǒng)仿真中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。實踐證明，有如下特點：

􀁺 編解碼速度快，完全能夠滿足復(fù)雜信息系統(tǒng)仿真通信的要求；

􀁺 協(xié)議的改變不影響仿真系統(tǒng)軟件，接口協(xié)議的數(shù)據(jù)處理和仿真程序分離；

􀁺 不同的復(fù)雜信息系統(tǒng)仿真都可以使用這種方法，接口協(xié)議的編解碼程序代碼具有可移植性。

本文作者創(chuàng)新點：針對接口協(xié)議的復(fù)雜性和靈活性，提出了一種新穎的編解碼方法，有效的解決了接口協(xié)議種類多、編解碼方式靈活等問題；而且方法已經(jīng)應(yīng)用于863 計劃項目，取得了良好的效果。