CN100486256C - 单片机网络***的地址编码方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于单片机技术领域中的单片机网络***的地址编码方法。由若干个节点构成的子网及连接各个子网的中继器组成的单片机网络***，实现网络中任意两节点间的通讯，数据帧需能在多个子网间传输，数据帧由目标地址场、自身地址场、控制场、数据场、校验场，目标地址场由数据帧将跨越一系列中继器原边地址及最终目标节点地址，自身地址场由数据帧跨越一些列中继器副边地址及源节点地址，控制场表明数据帧的操作含义和数据长度，数据场为数据帧包含的全部有效数据，校验场为全部从目标地址场到数据场的CRC校验结果。本发明减少信息传输时间、提高信息传输的实时性，有助于降低***成本，地址场都具有相同的结构，简化了协议。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种用于单片机技术领域中的编码方法，特别是一种单片机网络***的地址编码方法。
背景技术
80年以来，单片机的功能不断增强，而价格不断下降，因而迅速普及，被应用到生产生活的各个领域。借助单片机的串行通讯能力，将单片机置入传统测控单元中，使之具有数字计算和数字通讯能力，连接成网络***，从而形成基于单片机的网络控制技术，由于采用通用单片机的网络具有成本低、便于移植等特点，在一些***中得到广泛应用。单片机的网络通常采用多层的结构以扩大网络规模，为了使不同子网的节点之间能够实现通讯，需要设计中继器并制定相应的通讯协议，解决跨越子网的寻址问题。
经对现有技术文献的检索发现，《中南工业大学学报》2002年第3期第309页题为：《基于RS-485协议的单片机对等分布式控制***》，文中介绍了一种单片机网络的通讯协议，文献自述为：“通过软硬件结合的通讯模块化设计，实现了多节点RS-485总线的线路载波侦听多路复用和冲突检测功能，使节点间对等通讯成为可能，网络中继器和通用开发平台的设计和实现，提高了该控制网络的可扩展性和可重构性”。该文献中给出了通过中继器实现跨子网的数据传输的数据帧格式，包括起始帧、子网地址、节点地址、数据长度、有效数据、校验字节、停止帧等部分构成。这种网络中继器的数据帧格式存在如下问题：1、由于数据帧中只包含了数据到达的目标节点地址，因此目标节点接收到数据后无法分辨出发送者；2、子网地址场中只规定了中继器所跨越的子网地址，数据只能在中继器所连接的两个子网间传输，对于更大规模的网络，这种协议无法实现数据跨多层子网的传输。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种单片机网络***的地址编码方法，使数据帧可以通过中继器跨越多层网络发送到接收方，接收方可以根据收到的数据帧判断出发送方的地址，且地址场的字节长度根据所跨越的子网层数而变化，因此可实现的不限层数网络信息传输，网络的规模也因此得到扩展。
本发明是通过以下技术方案实现的：本发明由若干个节点构成的子网及连接各个子网的中继器组成的单片机网络***，实现网络中任意两节点间的通讯，数据帧需能在多个子网间传输，数据帧由目标地址场、自身地址场、控制场、数据场、校验场，目标地址场由数据帧将跨越一系列中继器原边地址及最终目标节点地址，自身地址场由数据帧跨越一些列中继器副边地址及源节点地址，控制场表明数据帧的操作含义和数据长度，数据场为数据帧包含的全部有效数据，校验场为全部从目标地址场到数据场的CRC校验结果。
所述的数据帧按如下方式实现跨子网传输：
1、地址编码：目标地址场和自身地址场中的每个字节均代表数据帧途经的一个子网节点或中继器的地址，地址编码时可以只占用字节的其中低七位，将空闲的第八位用来表示数据帧是否具有关联子网，称为关联标志位。
目标地址场的长度由数据帧将要跨越的中继器数量决定，为提高时效性，协议中没有关于目标地址场长度的字段，数据接收者收到的字节的关联标志位为1则表示后续字节仍为目标地址场的内容；若关联标志位为0则表示后续字节为自身自址场。
自身地址场的长度由数据帧已跨越的中继器数量决定，为提高时效性，议中没有关于自身地址场的长度的字段，数据接收者收到的字节的关联标志位为1则表示后续字节仍为自身地址场的内容；若关联标志位为0则表示后续字节为控制场。
2、源节点发送：数据帧由源节点发出时，目标地址场中包含了将要经过的每个中继器的地址及最终目标节点地址，而自身地址仅为一个字节即源节点地址。
3、数据帧传输过程：数据帧由源节点发出时，目标地址场中包含了将要经过的每个中继器的地址及最终目标节点地址，而自身地址仅为一个字节即源节点地址；在传输过程中，每经过一个中继器，目标地址场字节长度减一，自身地址场字节长度加一，地址场总长度保持不变，目标地址场减少的字节即为此中继器的原边地址，自身地址场增加的字节即为此中继器副边地址。
4、最终目标节点接收：最终目标节点收到的数据帧的目标地址场仅为最终目标节点地址一个字节，而自身地址场中包含了全部的中继器付边地址和源节点地址。
数据传输的整个过程中，控制场、数据场保持不变。
本发明的有益效果是：1、目标地址场及自身地址场的总长度为数据帧跨越的子网数量加二，由于借用了地址字节的空闲位作为标志位，地址编码长度可变而且精简压缩，减少信息传输时间、提高信息传输的实时性；2、由于包含了自身地址场和目标地址场，数据帧的接收方可以知道发送方的地址，且一旦某个环节发生了传输问题，信息的发送方可以知道出问题的位置，即根据自身地址场内的信息，出问题的子网节点可以按照数据帧内路由信息将问题报告给数据帧的发送方；3、由于数据帧中包含了全部的路由信息，中继节点不需要保存路由信息，使得中继或路由器的设计变得非常简单，有助于降低***成本；4、可变长度的地址编码使得数据帧可以跨越不定数量的子网，由于每个子网可以容纳最多128个节点，因而使得网络规模可以达到近乎无限；5、无论数据传输需要跨越几层子网，还是只在本子网内传输，地址场都具有相同的结构，简化了协议。
附图说明
图1是本发明数据帧地址编码示意图
图2实施例图
具体实施方式
以下结合附图及具体的实施例作进一步描述。
如图1、2所示，***包括3个中继器C、D、E和两个节点A和B，分别构成四个子网，对应地址设定如图2，设定字节的最高为位关联标志位。若A有数据发送到B，则：
1、地址编码：
源节点地址为：[2]
途径的中继器原边地址依次为[38][5][7]
最终目标节点地址为[9]
因此地址编码为：
目标地址场[3+128] [5+128] [7+128] [9]
自身地址场[2]
2、源节点发送数据帧：按地址编码要求节点A向中继器C发送的数据帧的目标地址场和自身地址场为如下字节：
目标地址场[3+128] [5+128] [7+128] [9]
自身地址场[2]
3、数据帧传输：中继器C收到后向中继器D转发，目标地址场部分减少了中继器C的原边地址，自身地址场部分增加了中继器C的副边抵制，按地址编码要求数据帧的目标地址场和自身地址场为：
目标地址场[5+128] [7+128] [9]
自身地址场[4+128] [2]
按地址编码要求中继器D收到后向中继器E转发数据帧的目标地址场和自身地址场为：
目标地址场[7+128] [9]
自身地址场[6+128] [4+128] [2]
4、最终目标节点接收
节点B收到的中继器E转发的数据帧的目标地址场和自身地址场满足地址编码要求：
目标地址场[9]
自身地址场[8+128] [6+128] [4+128] [2]
数据帧在传递过程中目标地址场长度和自身地址场的长度不断变化，但地址部分总长度均为5个字节，节点B根据收到的数据帧能够了解数据帧经过的中继数量、各自地址及数据源地址。
Claims (3)
1、一种用于单片机网络***的地址编码方法，其特征在于，由若干个节点构成的子网及连接各个子网的中继器组成的单片机网络***，实现网络中任意两节点间的通讯，数据帧需能在多个子网间传输，数据帧有目标地址场、自身地址场、控制场、数据场、校验场，目标地址场有数据帧将跨越一系列中继器原边地址及最终目标节点地址，自身地址场有数据帧跨越一些列中继器副边地址及源节点地址，控制场表明数据帧的操作含义和数据长度，数据场为数据帧包含的全部有效数据，校验场为全部从目标地址场到数据场的CRC校验结果；
所述的数据帧按如下方式实现跨子网传输：
①地址编码：目标地址场和自身地址场中的每个字节均代表数据帧途经的一个子网节点或中继器的地址，地址编码时只占用字节的其中低七位，将空闲的第八位用来表示数据帧是否具有关联子网，称为关联标志位；
②源节点发送：数据帧由源节点发出时，目标地址场中包含了将要经过的每个中继器的地址及最终目标节点地址，而自身地址仅为一个字节即源节点地址；
③数据帧传输过程：数据帧由源节点发出时，目标地址场中包含了将要经过的每个中继器的地址及最终目标节点地址，而自身地址仅为一个字节即源节点地址；在传输过程中，每经过一个中继器，目标地址场字节长度减一，自身地址场字节长度加一，地址场总长度保持不变，目标地址场减少的字节即为此中继器的原边地址，自身地址场增加的字节即为此中继器副边地址；
④最终目标节点接收：最终目标节点收到的数据帧的目标地址场仅为最终目标节点地址一个字节，而自身地址场中包含了全部的中继器副边地址和源节点地址。
2、根据权利要求1所述的用于单片机网络***的地址编码方法，其特征是，所述的目标地址场的长度由数据帧将要跨越的中继器数量决定，为提高时效性，协议中没有关于目标地址场长度的字段，数据接收者收到的字节的关联标志位为1则表示后续字节仍为目标地址场的内容；若关联标志位为0则表示后续字节为自身自址场。
3、根据权利要求1所述的用于单片机网络***的地址编码方法，其特征是，所述的自身地址场的长度由数据帧已跨越的中继器数量决定，为提高时效性，协议中没有关于自身地址场的长度的字段，数据接收者收到的字节的关联标志位为1则表示后续字节仍为自身地址场的内容；若关联标志位为0则表示后续字节为控制场。
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