遠(yuǎn)程維護(hù)控制系統(tǒng)串口通信協(xié)議研究

0 引言
    當(dāng)前，我軍裝備新老結(jié)合，各技術(shù)水平層次裝備共存，為實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備的遠(yuǎn)程檢測(cè)與維護(hù)，達(dá)到無人值守、精確監(jiān)視與控制的目標(biāo)，需要建立遠(yuǎn)程維護(hù)控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程維護(hù)控制系統(tǒng)首先要解決的問題就是統(tǒng)一裝備信息接口，制定統(tǒng)一的通信協(xié)議。對(duì)于裝備而言，選擇串行通信接口是合理的，串行通信接口(RS232)是計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置的通信接口，可以根據(jù)具體的情況構(gòu)建計(jì)算機(jī)與裝備之間的通信，實(shí)現(xiàn)在串口之上的數(shù)據(jù)傳輸。

1 串口通信協(xié)議分層結(jié)構(gòu)
    為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與裝備之間的通信，并減小協(xié)議設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，可以按層次方式進(jìn)行組織，各層提供的服務(wù)可以分為面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。串口通信協(xié)議的設(shè)計(jì)是基于面向連接的服務(wù)，其體系結(jié)構(gòu)圖見圖l。

2 串口通信協(xié)議
2．1 串口通信協(xié)議分析
    現(xiàn)役裝備現(xiàn)狀研究表明，裝備信息接口通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，各研制單位制定了針對(duì)本單位研制裝備型號(hào)的通信協(xié)議，信息幀結(jié)構(gòu)特殊，通信協(xié)議中各部分位數(shù)各異，數(shù)據(jù)編碼方式不同，無法實(shí)現(xiàn)裝備之間的“三互”操作。同時(shí)，部分裝備無信息接口，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與設(shè)備遠(yuǎn)程控制。
2．2 串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)
    根據(jù)裝備實(shí)際運(yùn)用需求，通信協(xié)議的制定應(yīng)當(dāng)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)與控制為目標(biāo)，并為設(shè)備的功能擴(kuò)展留有足夠的空間，通信協(xié)議中應(yīng)包含設(shè)備控制、參數(shù)監(jiān)視以及參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容。
    在分析現(xiàn)有裝備通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，制定了適合現(xiàn)役裝備串口通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議嚴(yán)格規(guī)定了各信息幀格式與幀格式中的位數(shù)，協(xié)議中分為五類幀結(jié)構(gòu)，握手類幀結(jié)構(gòu)、控制類幀結(jié)構(gòu)、監(jiān)測(cè)類幀結(jié)構(gòu)、維護(hù)類幀結(jié)構(gòu)、補(bǔ)充類幀結(jié)構(gòu)，各類幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)充分考慮了與硬件的優(yōu)化結(jié)合。
2．2．1 握手類幀結(jié)構(gòu)
    握手類幀結(jié)構(gòu)是設(shè)備與接口聯(lián)機(jī)的一類幀結(jié)構(gòu)。接口向設(shè)備定時(shí)發(fā)送詢問幀，如果設(shè)備開機(jī)，則設(shè)備向接口發(fā)送應(yīng)答幀，接口接收到設(shè)備發(fā)送的應(yīng)答幀后，握手成功，可以進(jìn)行下一步操作。握手類幀結(jié)構(gòu)為：

 應(yīng)答幀結(jié)構(gòu)與握手幀結(jié)構(gòu)相同。
2．2．2 控制類幀結(jié)構(gòu)
    控制類幀結(jié)構(gòu)是對(duì)于需要實(shí)現(xiàn)控制類功能而制定的幀結(jié)構(gòu)，控制類幀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制(如開、關(guān)機(jī)等)。接口向設(shè)備發(fā)送控制類幀，設(shè)備接收到控制類幀，并執(zhí)行該控制類幀中所包含的命令，同時(shí)向接口發(fā)送響應(yīng)幀，接口接收到響應(yīng)幀后，才可以進(jìn)行下一步操作?？刂祁悗Y(jié)構(gòu)：

2．2．3 監(jiān)測(cè)類幀結(jié)構(gòu)
    監(jiān)測(cè)類幀結(jié)構(gòu)是對(duì)于需要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)類功能而制定的幀結(jié)構(gòu)，監(jiān)測(cè)類幀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)。當(dāng)設(shè)備接收到接口發(fā)送的監(jiān)測(cè)類信息幀后，根據(jù)信息幀中要求，向接口發(fā)送包含監(jiān)測(cè)內(nèi)容的響應(yīng)幀。監(jiān)測(cè)類幀結(jié)構(gòu)：

當(dāng)設(shè)備接收到接口發(fā)送的監(jiān)測(cè)類信息幀后，向接口發(fā)送響應(yīng)幀其幀結(jié)構(gòu)為在監(jiān)測(cè)類幀標(biāo)識(shí)位后加入數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)長度位及數(shù)據(jù)位。其幀結(jié)構(gòu)為：

2．2．4 維護(hù)類幀結(jié)構(gòu)
    維護(hù)類幀結(jié)構(gòu)是對(duì)具有維護(hù)功能的設(shè)備而制定的一類幀結(jié)構(gòu)，這類幀可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，從而完成對(duì)設(shè)備的維護(hù)功能。接口向設(shè)備發(fā)送所要讀取參數(shù)的信息幀；設(shè)備接收到信息幀后，根據(jù)信息幀所要讀取的內(nèi)容，向接口發(fā)送響應(yīng)幀，響應(yīng)幀中包含了信息幀中所需的全部信息；接口接收到響應(yīng)幀后，根據(jù)響應(yīng)幀中包含的信息，可以對(duì)信息進(jìn)行修改和設(shè)置：修改和設(shè)置完成后，向設(shè)備發(fā)送維護(hù)類幀；當(dāng)設(shè)備接收到維護(hù)類幀，并按照維護(hù)類幀中所包含信息完成對(duì)設(shè)備進(jìn)行的修改和設(shè)置。
    維護(hù)幀結(jié)構(gòu)：

當(dāng)設(shè)備接收到接口發(fā)送的維護(hù)類信息幀后，向接口發(fā)送響應(yīng)幀，其幀結(jié)構(gòu)為在設(shè)置類幀標(biāo)識(shí)位后加入數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)長度位及數(shù)據(jù)位：接口接收到響應(yīng)幀后，可以根據(jù)需要對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，并以信息幀形式發(fā)送給設(shè)備，其幀結(jié)構(gòu)與響應(yīng)幀結(jié)構(gòu)相同為：

2．2．5 充類幀結(jié)構(gòu)
    補(bǔ)充類幀結(jié)構(gòu)是在接口與設(shè)備之間傳輸信息幀時(shí)，根據(jù)傳輸信息幀長度、數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)數(shù)及具體幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)長度過大，無法用一幀進(jìn)行傳輸時(shí)，即采用補(bǔ)充類幀結(jié)構(gòu)。先發(fā)送沒有校驗(yàn)的第一幀，再自動(dòng)發(fā)送補(bǔ)充幀。
    第一幀幀結(jié)構(gòu)： (以維護(hù)類幀結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明)

當(dāng)接口接收到補(bǔ)充信息幀后，認(rèn)為本次數(shù)據(jù)通信完成。
2．3 數(shù)據(jù)傳輸過程
    當(dāng)計(jì)算機(jī)向設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求信息時(shí)，設(shè)備對(duì)信息幀進(jìn)行解碼，按照協(xié)議規(guī)定，從存儲(chǔ)器調(diào)取相關(guān)信息，經(jīng)過ARM處理，再按照協(xié)議規(guī)定的格式，通過串口，以信息幀方式向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)接收到設(shè)備發(fā)送的信息幀，遠(yuǎn)程維護(hù)控制軟件按照協(xié)議規(guī)定的格式對(duì)信息幀進(jìn)行解碼，提取所需信息，并最終在對(duì)應(yīng)顯示區(qū)域內(nèi)顯示。

3 遠(yuǎn)程維護(hù)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    遠(yuǎn)程維護(hù)控制系統(tǒng)由遠(yuǎn)程維護(hù)中心、設(shè)備接口終端、及所依托的網(wǎng)絡(luò)組成；軟件部分包括通信協(xié)議接口標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)程維護(hù)中心軟件和設(shè)備接口終端軟件；遠(yuǎn)程維護(hù)中心軟件由各裝備控制軟件組成。能夠完成對(duì)各裝備的集中監(jiān)視及維護(hù)控制。系統(tǒng)組成如圖2所示。

4 結(jié)語
    串口通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，為裝備串口通信協(xié)議的規(guī)范化提供了有力支撐，可以作為裝備串口通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，也為裝備遠(yuǎn)程維護(hù)控制系統(tǒng)建立了平臺(tái)，使裝備“三互”操作成為現(xiàn)實(shí)，有效解決了裝備遠(yuǎn)程監(jiān)視、維護(hù)與控制問題，對(duì)裝備使用效能發(fā)揮具有一定現(xiàn)實(shí)意義。