專利名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于單片機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中的編碼方法，特別是一種單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法。
背景技術(shù)：
80年以來，單片機(jī)的功能不斷增強(qiáng)，而價(jià)格不斷下降，因而迅速普及，被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。借助單片機(jī)的串行通訊能力，將單片機(jī)置入傳統(tǒng)測(cè)控單元中，使之具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通訊能力，連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而形成基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，由于采用通用單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)具有成本低、便于移植等特點(diǎn)，在一些系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通常采用多層的結(jié)構(gòu)以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，為了使不同子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之間能夠?qū)崿F(xiàn)通訊，需要設(shè)計(jì)中繼器并制定相應(yīng)的通訊協(xié)議，解決跨越子網(wǎng)的尋址問題。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，《中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2002年第3期第309頁題為《基于RS-485協(xié)議的單片機(jī)對(duì)等分布式控制系統(tǒng)》，文中介紹了一種單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議，文獻(xiàn)自述為“通過軟硬件結(jié)合的通訊模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多節(jié)點(diǎn)RS-485總線的線路載波偵聽多路復(fù)用和沖突檢測(cè)功能，使節(jié)點(diǎn)間對(duì)等通訊成為可能，網(wǎng)絡(luò)中繼器和通用開發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，提高了該控制網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和可重構(gòu)性”。該文獻(xiàn)中給出了通過中繼器實(shí)現(xiàn)跨子網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀格式，包括起始幀、子網(wǎng)地址、節(jié)點(diǎn)地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、有效數(shù)據(jù)、校驗(yàn)字節(jié)、停止幀等部分構(gòu)成。這種網(wǎng)絡(luò)中繼器的數(shù)據(jù)幀格式存在如下問題1、由于數(shù)據(jù)幀中只包含了數(shù)據(jù)到達(dá)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，因此目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)后無法分辨出發(fā)送者；2、子網(wǎng)地址場(chǎng)中只規(guī)定了中繼器所跨越的子網(wǎng)地址，數(shù)據(jù)只能在中繼器所連接的兩個(gè)子網(wǎng)間傳輸，對(duì)于更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，這種協(xié)議無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨多層子網(wǎng)的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法，使數(shù)據(jù)幀可以通過中繼器跨越多層網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到接收方，接收方可以根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀判斷出發(fā)送方的地址，且地址場(chǎng)的字節(jié)長(zhǎng)度根據(jù)所跨越的子網(wǎng)層數(shù)而變化，因此可實(shí)現(xiàn)的不限層數(shù)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也因此得到擴(kuò)展。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的子網(wǎng)及連接各個(gè)子網(wǎng)的中繼器組成的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點(diǎn)間的通訊，數(shù)據(jù)幀需能在多個(gè)子網(wǎng)間傳輸，數(shù)據(jù)幀由目標(biāo)地址場(chǎng)、自身地址場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、校驗(yàn)場(chǎng)，目標(biāo)地址場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀將跨越一系列中繼器原邊地址及最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，自身地址場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀跨越一些列中繼器副邊地址及源節(jié)點(diǎn)地址，控制場(chǎng)表明數(shù)據(jù)幀的操作含義和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)場(chǎng)為數(shù)據(jù)幀包含的全部有效數(shù)據(jù)，校驗(yàn)場(chǎng)為全部從目標(biāo)地址場(chǎng)到數(shù)據(jù)場(chǎng)的CRC校驗(yàn)結(jié)果。
所述的數(shù)據(jù)幀按如下方式實(shí)現(xiàn)跨子網(wǎng)傳輸1、地址編碼目標(biāo)地址場(chǎng)和自身地址場(chǎng)中的每個(gè)字節(jié)均代表數(shù)據(jù)幀途經(jīng)的一個(gè)子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或中繼器的地址，地址編碼時(shí)可以只占用字節(jié)的其中低七位，將空閑的第八位用來表示數(shù)據(jù)幀是否具有關(guān)聯(lián)子網(wǎng)，稱為關(guān)聯(lián)標(biāo)志位。
目標(biāo)地址場(chǎng)的長(zhǎng)度由數(shù)據(jù)幀將要跨越的中繼器數(shù)量決定，為提高時(shí)效性，協(xié)議中沒有關(guān)于目標(biāo)地址場(chǎng)長(zhǎng)度的字段，數(shù)據(jù)接收者收到的字節(jié)的關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為1則表示后續(xù)字節(jié)仍為目標(biāo)地址場(chǎng)的內(nèi)容；若關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為0則表示后續(xù)字節(jié)為自身自址場(chǎng)。
自身地址場(chǎng)的長(zhǎng)度由數(shù)據(jù)幀已跨越的中繼器數(shù)量決定，為提高時(shí)效性，議中沒有關(guān)于自身地址場(chǎng)的長(zhǎng)度的字段，數(shù)據(jù)接收者收到的字節(jié)的關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為1則表示后續(xù)字節(jié)仍為自身地址場(chǎng)的內(nèi)容；若關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為0則表示后續(xù)字節(jié)為控制場(chǎng)。
2、源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀由源節(jié)點(diǎn)發(fā)出時(shí)，目標(biāo)地址場(chǎng)中包含了將要經(jīng)過的每個(gè)中繼器的地址及最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，而自身地址僅為一個(gè)字節(jié)即源節(jié)點(diǎn)地址。
3、數(shù)據(jù)幀傳輸過程數(shù)據(jù)幀由源節(jié)點(diǎn)發(fā)出時(shí)，目標(biāo)地址場(chǎng)中包含了將要經(jīng)過的每個(gè)中繼器的地址及最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，而自身地址僅為一個(gè)字節(jié)即源節(jié)點(diǎn)地址；在傳輸過程中，每經(jīng)過一個(gè)中繼器，目標(biāo)地址場(chǎng)字節(jié)長(zhǎng)度減一，自身地址場(chǎng)字節(jié)長(zhǎng)度加一，地址場(chǎng)總長(zhǎng)度保持不變，目標(biāo)地址場(chǎng)減少的字節(jié)即為此中繼器的原邊地址，自身地址場(chǎng)增加的字節(jié)即為此中繼器副邊地址。
4、最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址場(chǎng)僅為最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址一個(gè)字節(jié)，而自身地址場(chǎng)中包含了全部的中繼器付邊地址和源節(jié)點(diǎn)地址。
數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€(gè)過程中，控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)保持不變。
本發(fā)明的有益效果是1、目標(biāo)地址場(chǎng)及自身地址場(chǎng)的總長(zhǎng)度為數(shù)據(jù)幀跨越的子網(wǎng)數(shù)量加二，由于借用了地址字節(jié)的空閑位作為標(biāo)志位，地址編碼長(zhǎng)度可變而且精簡(jiǎn)壓縮，減少信息傳輸時(shí)間、提高信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性；2、由于包含了自身地址場(chǎng)和目標(biāo)地址場(chǎng)，數(shù)據(jù)幀的接收方可以知道發(fā)送方的地址，且一旦某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生了傳輸問題，信息的發(fā)送方可以知道出問題的位置，即根據(jù)自身地址場(chǎng)內(nèi)的信息，出問題的子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以按照數(shù)據(jù)幀內(nèi)路由信息將問題報(bào)告給數(shù)據(jù)幀的發(fā)送方；3、由于數(shù)據(jù)幀中包含了全部的路由信息，中繼節(jié)點(diǎn)不需要保存路由信息，使得中繼或路由器的設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單，有助于降低系統(tǒng)成本；4、可變長(zhǎng)度的地址編碼使得數(shù)據(jù)幀可以跨越不定數(shù)量的子網(wǎng)，由于每個(gè)子網(wǎng)可以容納最多128個(gè)節(jié)點(diǎn)，因而使得網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？梢赃_(dá)到近乎無限；5、無論數(shù)據(jù)傳輸需要跨越幾層子網(wǎng)，還是只在本子網(wǎng)內(nèi)傳輸，地址場(chǎng)都具有相同的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了協(xié)議。


圖1是本發(fā)明數(shù)據(jù)幀地址編碼示意2實(shí)施例圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。
如圖1、2所示，系統(tǒng)包括3個(gè)中繼器C、D、E和兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A和B，分別構(gòu)成四個(gè)子網(wǎng)，對(duì)應(yīng)地址設(shè)定如圖2，設(shè)定字節(jié)的最高為位關(guān)聯(lián)標(biāo)志位。若A有數(shù)據(jù)發(fā)送到B，則1、地址編碼源節(jié)點(diǎn)地址為[2]途徑的中繼器原邊地址依次為[38][5][7]
最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址為[9]因此地址編碼為目標(biāo)地址場(chǎng)[3+128][5+128][7+128][9]自身地址場(chǎng)[2]2、源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀按地址編碼要求節(jié)點(diǎn)A向中繼器C發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址場(chǎng)和自身地址場(chǎng)為如下字節(jié)目標(biāo)地址場(chǎng)[3+128][5+128][7+128][9]自身地址場(chǎng)[2]3、數(shù)據(jù)幀傳輸中繼器C收到后向中繼器D轉(zhuǎn)發(fā)，目標(biāo)地址場(chǎng)部分減少了中繼器C的原邊地址，自身地址場(chǎng)部分增加了中繼器C的副邊抵制，按地址編碼要求數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址場(chǎng)和自身地址場(chǎng)為目標(biāo)地址場(chǎng)[5+128][7+128][9]自身地址場(chǎng)[4+128][2]按地址編碼要求中繼器D收到后向中繼器E轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址場(chǎng)和自身地址場(chǎng)為目標(biāo)地址場(chǎng)[7+128][9]自身地址場(chǎng)[6+128][4+128][2]4、最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收節(jié)點(diǎn)B收到的中繼器E轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址場(chǎng)和自身地址場(chǎng)滿足地址編碼要求目標(biāo)地址場(chǎng)[9]自身地址場(chǎng)[8+128][6+128][4+128][2]數(shù)據(jù)幀在傳遞過程中目標(biāo)地址場(chǎng)長(zhǎng)度和自身地址場(chǎng)的長(zhǎng)度不斷變化，但地址部分總長(zhǎng)度均為5個(gè)字節(jié)，節(jié)點(diǎn)B根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀能夠了解數(shù)據(jù)幀經(jīng)過的中繼數(shù)量、各自地址及數(shù)據(jù)源地址。
權(quán)利要求
1.一種用于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法，其特征在于，由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的子網(wǎng)及連接各個(gè)子網(wǎng)的中繼器組成的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點(diǎn)間的通訊，數(shù)據(jù)幀需能在多個(gè)子網(wǎng)間傳輸，數(shù)據(jù)幀由目標(biāo)地址場(chǎng)、自身地址場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、校驗(yàn)場(chǎng)，目標(biāo)地址場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀將跨越一系列中繼器原邊地址及最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，自身地址場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀跨越一些列中繼器副邊地址及源節(jié)點(diǎn)地址，控制場(chǎng)表明數(shù)據(jù)幀的操作含義和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)場(chǎng)為數(shù)據(jù)幀包含的全部有效數(shù)據(jù)，校驗(yàn)場(chǎng)為全部從目標(biāo)地址場(chǎng)到數(shù)據(jù)場(chǎng)的CRC校驗(yàn)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法，其特征是，所述的數(shù)據(jù)幀按如下方式實(shí)現(xiàn)跨子網(wǎng)傳輸①地址編碼目標(biāo)地址場(chǎng)和自身地址場(chǎng)中的每個(gè)字節(jié)均代表數(shù)據(jù)幀途經(jīng)的一個(gè)子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或中繼器的地址，地址編碼時(shí)可以只占用字節(jié)的其中低七位，將空閑的第八位用來表示數(shù)據(jù)幀是否具有關(guān)聯(lián)子網(wǎng)，稱為關(guān)聯(lián)標(biāo)志位；②源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀由源節(jié)點(diǎn)發(fā)出時(shí)，目標(biāo)地址場(chǎng)中包含了將要經(jīng)過的每個(gè)中繼器的地址及最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，而自身地址僅為一個(gè)字節(jié)即源節(jié)點(diǎn)地址；③數(shù)據(jù)幀傳輸過程數(shù)據(jù)幀由源節(jié)點(diǎn)發(fā)出時(shí)，目標(biāo)地址場(chǎng)中包含了將要經(jīng)過的每個(gè)中繼器的地址及最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，而自身地址僅為一個(gè)字節(jié)即源節(jié)點(diǎn)地址；在傳輸過程中，每經(jīng)過一個(gè)中繼器，目標(biāo)地址場(chǎng)字節(jié)長(zhǎng)度減一，自身地址場(chǎng)字節(jié)長(zhǎng)度加一，地址場(chǎng)總長(zhǎng)度保持不變，目標(biāo)地址場(chǎng)減少的字節(jié)即為此中繼器的原邊地址，自身地址場(chǎng)增加的字節(jié)即為此中繼器副邊地址；④最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址場(chǎng)僅為最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址一個(gè)字節(jié)，而自身地址場(chǎng)中包含了全部的中繼器付邊地址和源節(jié)點(diǎn)地址。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的用于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法，其特征是，所述的目標(biāo)地址場(chǎng)的長(zhǎng)度由數(shù)據(jù)幀將要跨越的中繼器數(shù)量決定，為提高時(shí)效性，協(xié)議中沒有關(guān)于目標(biāo)地址場(chǎng)長(zhǎng)度的字段，數(shù)據(jù)接收者收到的字節(jié)的關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為1則表示后續(xù)字節(jié)仍為目標(biāo)地址場(chǎng)的內(nèi)容；若關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為0則表示后續(xù)字節(jié)為自身自址場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者3所述的用于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法，其特征是，所述的自身地址場(chǎng)的長(zhǎng)度由數(shù)據(jù)幀已跨越的中繼器數(shù)量決定，為提高時(shí)效性，議中沒有關(guān)于自身地址場(chǎng)的長(zhǎng)度的字段，數(shù)據(jù)接收者收到的字節(jié)的關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為1則表示后續(xù)字節(jié)仍為自身地址場(chǎng)的內(nèi)容；若關(guān)聯(lián)標(biāo)志位為0則表示后續(xù)字節(jié)為控制場(chǎng)。
全文摘要
一種用于單片機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的地址編碼方法。由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的子網(wǎng)及連接各個(gè)子網(wǎng)的中繼器組成的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點(diǎn)間的通訊，數(shù)據(jù)幀需能在多個(gè)子網(wǎng)間傳輸，數(shù)據(jù)幀由目標(biāo)地址場(chǎng)、自身地址場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、校驗(yàn)場(chǎng)，目標(biāo)地址場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀將跨越一系列中繼器原邊地址及最終目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，自身地址場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀跨越一些列中繼器副邊地址及源節(jié)點(diǎn)地址，控制場(chǎng)表明數(shù)據(jù)幀的操作含義和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)場(chǎng)為數(shù)據(jù)幀包含的全部有效數(shù)據(jù)，校驗(yàn)場(chǎng)為全部從目標(biāo)地址場(chǎng)到數(shù)據(jù)場(chǎng)的CRC校驗(yàn)結(jié)果。本發(fā)明減少信息傳輸時(shí)間、提高信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，有助于降低系統(tǒng)成本，地址場(chǎng)都具有相同的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了協(xié)議。
文檔編號(hào)H04L29/12GK1688148SQ20051002478
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者趙春宇, 陳大躍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)