CN101488944A - Ethernet设备与BSC串口设备通信的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Ethernet设备与BSC串口设备通信的***及方法，用Enet－B设备同Ethernet设备及BSC串口设备相连，还包括一协议通信模块XCOM，Enet－B设备的传输模式设置为逐一转换模式A，利用协议通信模块XCOM经Enet－B设备实现串口设备与Ethernet设备的通信转换。使用TCPDUMP程序捕获TCP/IP协议并过滤出底层应答信号，通过UNIX信号通知所述协议通信模块XCOM，确保同步传输，避免TCP/IP协议自动拼包。本发明利用Enet－B实现Ethernet设备与串口设备的通信，且不会在通信过程中造成协议冲突以至于使通信中断。

Description

Ethernet设备与BSC串口设备通信的***及方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种Ethernet设备与串口设备通信的***及方法。

背景技术

由于企业在较早时期就开始了信息化进程，不可避免的会遗留一些不同时期的网络环境和***环境，由于不同用户提供的数据可能来自不同的途径，这其中甚至包括非网络环境的生产控制***，其数据内容、数据格式和数据质量千差万别，有时甚至会遇到数据格式不能转换或数据转换格式后丢失信息等棘手问题。因此在实施数据集成的过程当中，对数据在各主机***和各软件***中的流动与共享提出了严峻的考验。

企业很多早期信息***采用BSC串口通讯协议，在对老信息***进行改造时，需要与Ethernet服务器进行通信，Ethernet服务器采用TCP协议，因此需要解决BSC串口设备与Ethernet设备的通讯问题。

BSC协议最早为IBM提出，是一种点对点半双工的面向字符的同步传输控制协议。目前IBM已经不提供BSC协议相关产品与支持。日本Enet-B设备是实现BSC协议与TCP协议转换的专用设备，可以实现串口设备与Ethernet设备的通信转换，

Enet-B实现原理如图1所示，Enet-B设备包括一个RS232C串口和一个RJ45Ethernet接口，通过芯片实现接口与协议的转换。BSC协议过程如图2所示。因为BSC协议为点对点半双工同步传输协议，因此为避免握手冲突(双方同时请求发送数据时)，在协议中，需要对通信双方设置优先级，即一方为Master(主)，另一方为Slave(从)，在冲突时，Master继续请求发送，而Slave则改为接收。Enet-B设备的设备传输模式(TRANS)有A、D、E三种，模式D、E为Enet-B设备配置的内部协议，模式A为逐一转换模式，设置为逐一转换模式A时Enet-B设备不采用配置的内部协议，而采用外部协议处理数据。Enet-B设备传输模式设置为D、E时，Enet-B设备按照BSC协议自动处理数据，但Enet-B设备仅能作为BSC串口通讯协议的Master(主)方且不可配置。由于Enet-B设备固化为Master方式，而现场BSC串口设备协议也经常固化为Master方式，在使用中，由于通信数据量比较大，在通信过程中大量的冲突频繁易造成协议冲突以至于使通信中断，不能解决很多企业的BSC串口设备同Ethernet设备的通讯问题。

BSC协议控制字符如表1所示。

BSC协议数据报文帧格式如图3所示。

BSC协议监控报文帧格式如图4所示。

表1：

 

标记	SOH	STX	ETX	EOT	ENQ	ACK0	ACK1	DEL	NAK	SYN	ETB
												名称	序始	文始	文终	送毕	询问	确认	确认	转义	否认	同步	块终
ASCII码值	01H	02H	03H	04H	05H	1030H	1031H	10H	15H	16H	17H
												EBCDIC码	01H	02H	03H	37H	2DH	1070H	1061H	10H	3DH	32H	26H

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用Enet-B实现Ethernet设备与串口设备的通信，且不会在通信过程中造成协议冲突以至于使通信中断。

为解决上述技术问题，本发明的Ethernet设备与串口设备通信的***，采用的技术方案是，用Enet-B设备同Ethernet设备及BSC串口设备相连，其特征在于，还包括一协议通信模块XCOM，Enet-B设备的传输模式设置为逐一转换模式A，利用协议通信模块XCOM经Enet-B设备实现串口设备与Ethernet设备的通信转换。

为解决上述技术问题，本发明的Ethernet设备与串口设备通信的方法，采用的技术方案是，用Enet-B设备分别同Ethernet设备及BSC串口设备相连，其特征在于，还包括一协议通信模块XCOM，Enet-B设备的传输模式设置为逐一转换模式A，利用协议通信模块XCOM经Enet-B设备实现串口设备与Ethernet设备的BSC、TCP协议转换。

本发明使用Enet-B做物理链路转换，基于TCP/IP协议，开发BSC协议通信程序，通过对BSC协议的状态进行分析，使用状态机实现状态转换过程，实现Master/Slave的配置；使用TCPDUMP程序捕获TCP/IP协议并过滤出底层应答信号，通过UNIX信号通知所述BSC协议通信程序，确保同步传输，避免TCP/IP协议自动拼包。本发明利用Enet-B实现了Ethernet设备与串口设备的通信，且不会在通信过程中造成协议冲突以至于使通信中断。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是Enet-B实现Ethernet设备与BSC串口设备通信示意图；

图2是BSC协议过程；

图3是BSC协议数据报文帧格式示意图；

图4是BSC协议监控报文帧格式示意图；

图5是本发明的一实施方式示意图；

图6是利用Eneb-B实现Ethernet设备与串口设备通信的BSC协议转换及程序接口示意图；

图7是本发明一实施方式的Ethernet设备向BSC串口设备发送数据流程图；

图8是本发明一实施方式的Ethernet设备从BSC串口设备接收数据流程图；

图9是本发明一实施例的物理链路连接示意图。

具体实施方式

本发明为在现场环境中实现Ethernet与BSC串口设备的通信，一实施方式如图7所示，使用Enet-B做物理链路转换，使用串口连接线RS232接口连接BSC串口通讯设备与Enet-B，使用双绞线RJ45接口连接Enet-B与Ethernet设备应用服务器(可直连或通过交换机)，并将Enet-B设备的传输模式设置为逐一转换模式A，基于TCP/IP协议，开发协议通信模块XCOM，通过对BSC协议的状态进行分析，进行状态转换，实现Master/Slave的配置，协议通信模块XCOM设置其自身的优先级，并通过应用程序数据库与Ethernet设备的应用程序交换数据，应用程序数据库中创建有电文配置表与电文接口表，配置通讯侦听模块侦听Ethernet设备应用服务器与Enet-B通讯的网络信息，启动通讯侦听模块与协议通信模块XCOM，Ethernet设备应用服务器的应用程序通过应用程序数据库写入待发送的程序，协议通信模块XCOM发现应用程序数据库中有待发送数据后，经Enet-B设备按照BSC协议将其转发给BSC串口设备，Ethernet设备应用服务器的应用程序通过应用程序数据库查询协议通信模块XCOM接收到的数据并处理。从而实现Ethernet设备与串口设备的通信，且不会在通信过程中造成协议冲突以至于使通信中断。

协议通信模块XCOM的BSC协议状态转换及程序接口如图6所示：

协议通信模块XCOM在程序中，设置通信方的协议优先级，在协议过程中，如果遇到冲突，则按照Master/Slave的规则进行处理。在程序中将BSC协议过程分为6个状态，各个状态及对输入动作的反应如下：

START：初始化各状态参数，建立TCP连接，进入状态IDLE；

IDLE：空闲状态，当没有电文要发送或者接收时进入该状态；当有电文要发送进入状态SEND，当接收到ENQ进入状态RECV；

SEND：发送ENQ并根据BSC协议通信模块的优先级和接收内容进行发送数据，当接收到ACK0进入状态SDATA；当接收到ENQ并且BSC协议通信模块的优先级是主进入状态SEND；当接收到ENQ并且BSC协议通信模块的优先级是从进入状态RECV；

SDATA：按照BSC协议格式发送电文内容并转入IDLE状态，当接收到ACK1进入状态IDLE；其他情况进入状态SDATA；

RECV：清空缓冲区，发送ACK0，准备接收数据，当接收到STX进入状态RDATA；当接收到NAK或接收超时进入状态IDLE；

RDATA：接收字符并拼接为电文，当接收到数据进入状态RDATA；当接收到ETB进入状态RECV；当接收到NAK进入状态RECV；当接收到ETX进入状态IDLE；当接收超时进入状态RECV；

在本发明的具体实施中，BSC串口设备优先级固化为主(Master)，应将BSC协议通信模块的优先级设置为从(Slave)。

本发明一实施方式的Ethernet设备向BSC串口设备发送数据流程如图7所示：Ethernet设备的应用程序将待发送数据写入应用程序数据库，协议通信模块XCOM从应用程序数据库中检查待发送的数据并将待发送的数据按照BSC协议发送给Enet-B，Enet-B将收到的数据按照串口协议发送给BSC串口通讯设备。Ethernet设备从BSC串口设备接收数据流程如图8所示：BSC串口设备按照BSC协议将数据发送给Enet-B设备，Enet-B设备将接收的数据转换为TCP协议发送给协议通信模块XCOM，协议通信模块XCOM将接收到的数据写入应用程序数据库中，Ethernet设备的应用程序检查应用程序数据库中接收数据表并处理收到的数据。

为避免TCP/IP协议自动拼包，配置通讯侦听模块侦听Ethernet设备应用服务器与Enet-B通讯的网络信息，通讯侦听模块使用网络数据采集分析工具——TCPDUMP程序捕获TCP/IP协议包信息并过滤出底层应答信号，通过UNIX信号通知协议通信模块XCOM，确保同步传输。

在通信过程中，对于连续发送数据的情况，即上一次发送EOT与下一次发送ENQ前，如果网络发生抖动，BSC通信程序在TCP层是无法判断EOT是否发送成功的，因此会继续发送ENQ。对于这种情况，由于TCP/IP协议确保发送，会将EOT与ENQ拼接在一起同时发送给Enet-B设备，而BSC设备在收到EOT+ENQ后，会出现异常死机现象。为保证BSC通信协议的同步性，需要判断TCP/IP层的数据是否发送成功，所述通讯侦听模块使用tcpdump-v-li ethernet host ipaddr命令获取Enet-B设备同Ethernet设备接口处的TCP包信息，通过管道处理TCPDUMP的包信息，从中分析底层应答情况。

表2：

以表2所示的TCP包信息为例，粗体序号为发送SEQ(序列号)，粗斜体序号为底层应答SEQ，当发送与应答SEQ相同时，则底层应答收到，通讯侦听模块此时发送底层应答收到信号通知协议通信模块XCOM发送数据完成，通信模块XCOM继续后续流程。当发送与应答SEQ不相同时，则底层应答未收到，通讯侦听模块此时不发送底层应答收到信号到通知协议通信模块XCOM，协议通信模块XCOM如超过规定时间未收到发送底层应答收到信号，则断开原连接并重连。

由于与Enet—B设备断开TCP/IP连接时，可能出现无法断开的情况，在断开连接时可以选择正常断开，或者强行断开，可以通过协议通信模块XCOM向Enet—B设备发送复位(RST)信号实现强行断开连接。

本发明为在现场环境中实现Ethernet与BSC串口设备的通信，使用Enet-B做物理链路转换，基于TCP/IP协议，开发BSC协议通信程序，通过对BSC协议的状态进行分析，使用状态机实现状态转换过程，简化程序实现并增加可读性，实现Master/Slave的配置；使用TCPDUMP程序捕获TCP/IP协议并过滤出底层应答信号，通过UNIX信号通知所述BSC协议通信程序，确保同步传输，避免TCP/IP协议自动拼包。

本发明能实现Ethernet设备与BSC串口通讯设备的数据通讯，可以控制TCP/IP协议的底层应答来实现BSC协议的同步传输，必要时可以强行对Enet-B设备或Ethernet设备进行复位，扩展了Enet-B设备的适用范围。

下面为一具体实施例。

1.物理链路连接

如图9所示。Enet-B设备采用RS-232C口同BSC串口通讯设备连接，采用RJ45-A标准网线同Ethernet设备相接。

2.物理链路接线标准

Enet-B设备在RS-232C端输出信号如表3所示。Enet-B设备在以太网端采用RJ45-A标准网线，固定带宽为10BaseT。

表3：

 

引脚序号	信号名	JIS	引脚信号说明
				1	F.G	FG	连接到机器的接地线
2	TXD	SD	数据输出线
				3	RXD	RD	数据输入线
4	RTS	RS	要求发送数据
				5	CTS	CS	回应对方发送的RTS的发送许可，告诉对方可以发送
6	DSR	DR	告知本机在待命状态
				7	S.G	SG	信号线的接地线(信号线的零标准线)
8	CD	CD	载波检出，用以确认是否收到BSC设备的载波

 

15	ST2	ST2	传送时钟
				17	RXC	RT	接收器时钟
20	DTR	ER	数据端准备好
				24	ST1	ST1	传送时钟

3.设备参数设置

数据链路层参数(Enet-B设备配置参数)：

BPS：BSC端传输速率(4800b/s、9600b/s、19200b/s)

DUP：双工模式(只支持半双工HALF)

CODE：BSC端字符集(JIS8、EBCDIC)

DATA：BSC端字符集(JIS8、EBCDIC)

BCC：校验模式(CRC-16多项式：CRC＝X^16+X^15+X^2+1)

TRANS：设备传输模式(只支持逐一转换模式A)

CD：载波生效(D、E)

MAX：以太网端数据包长度(最大1460)

STIP：本设备以太网地址

HOST：外部主机以太网地址

STSP：本设备以太网监听端口

STDP：外部主机以太网监听端口

TCPD：以太网端字符集(JIS8、EBCDIC)

NETM：网关地址

BRDA：广播网关地址

4.协议通信模块XCOM电文配置

a)hostdc：标示Enet-B设备的2位代号(EB)

b)hostname：标示Enet-B设备的最长8为代号(bschost)

c)protocol：使用协议(BSC)

d)communicationmode：链接模式(C/S)

e)ip：Enet-B设备的ip地址(10.25.34.100)

f)port：Enet-B设备的监听端口(1976)

g)hostoffline：Enet-B设备是否在线(1/0)

h)MODE：BSC协议优先级(slave[低优先级]，master[高优先级])

5.程序启动

执行sigsend.sh和start_bsc.sh启动通讯程序。协议通信模块XCOM程序与Enet-B设备建立连接；通讯侦听模块程序侦听通讯过程，并判断TCP层数据发送是否成功；若协议通信模块XCOM检测到有数据需要发送，即将该数据按照BSC协议发送出去。

6.进程查看

命令：ps-eaf|grep python|grep bsc(查找进程)

正常→/xcomprod/product/3.0/bin/python/xcomprod/product/3.0/bin/bsc.py X6异常→无进程

命令：ps-eaf|grep python|grep sigsend(查找进程)

正常→/xcomprod/product/3.0/bin/python/home/scripts/xcom/sigsend.py异常→无进程

7.日志查看

tcpdump2.log：Tcpdump信号触发

命令：ls-rtl(查看文件信息)

正常→文件日志保持最新

异常→，日志不更新

bsc.log：Xcom通讯日志

a)命令：ls-rtl(查看文件信息)

正常→文件日志保持最新

异常→日志不更新

b)命令：tail-f bsc.log(跟踪日志)

正常→日志正常刷新

异常→日志不更新

c)命令：more bsc.log(查看日志内容)

正常→无”close connect”字符串出现

异常→有如下字符串出现：”close connect”

Claims (10)

1、一种Ethernet设备与BSC串口设备通信的***，用Enet-B设备同Ethernet设备及BSC串口设备相连，其特征在于，还包括一协议通信模块XCOM，Enet-B设备的传输模式设置为逐一转换模式A，利用协议通信模块XCOM经Enet-B设备实现串口设备与Ethernet设备的通信转换。

2、根据权利要求1所述的Ethernet设备与BSC串口设备通信的***，其特征在于，还包括通讯侦听模块，通讯侦听模块使用网络数据采集分析工具TCPDUMP获取Enet-B设备同Ethernet设备接口处的TCP包信息，通过管道处理获取TCP包信息，判断获取的TCP包信息的底层发送序列号同底层应答序列号是否相同，当发送与应答序列号相同时，则底层应答收到，通讯侦听模块发送底层应答收到信号通知协议通信模块XCOM发送数据完成，通信模块XCOM继续后续流程，当发送与应答序列号不相同时，则底层应答未收到，通讯侦听模块不发送底层应答收到信号到通知协议通信模块XCOM，协议通信模块XCOM如超过规定时间未收到发送底层应答收到信号，则断开原连接并重连。

3、根据权利要求2所述的Ethernet设备与BSC串口设备通信的***，其特征在于，通过tcpdump-v-li ethernet host ipaddr命令获取TCP包信息。

4、根据权利要求1、2或3所述的Ethernet设备与BSC串口设备通信的***，其特征在于，还包括一应用接口数据库，应用接口数据库中创建有电文配置表与电文接口表，协议通信模块XCOM设置自己的优先级，并通过应用接口数据库与Ethernet设备的应用程序交换数据，Ethernet设备的应用程序通过应用接口数据库写入待发送的数据，协议通信模块XCOM发现应用接口数据库中有待发送数据后，按照BSC协议经Enet-B设备将其转发给BSC串口设备通信，Ethernet设备的应用程序通过应用接口数据库查询协议通信模块XCOM接收到的数据并处理。

5、根据权利要求4所述的Ethernet设备与BSC串口设备通信的***，其特征在于，协议通信模块XCOM在程序中将BSC协议过程分为6个状态，各个状态及对输入动作的反应如下：

START：初始化各状态参数，建立TCP连接，进入状态IDLE；

IDLE：空闲状态，当没有电文要发送或者接收时进入该状态；当有电文要发送进入状态SEND，当接收到ENQ进入状态RECV；

SEND：发送ENQ并根据BSC协议通信模块的优先级和接收内容进行发送数据，当接收到ACK0进入状态SDATA；当接收到ENQ并且BSC协议通信模块的优先级是主进入状态SEND；当接收到ENQ并且BSC协议通信模块的优先级是从进入状态RECV；

SDATA：按照BSC协议格式发送电文内容并转入IDLE状态，当接收到ACK1进入状态IDLE；其他情况进入状态SDATA；

RECV：清空缓冲区，发送ACK0，准备接收数据，当接收到STX进入状态RDATA；当接收到NAK或接收超时进入状态IDLE；

RDATA：接收字符并拼接为电文，当接收到数据进入状态RDATA；当接收到ETB进入状态RECV；当接收到NAK进入状态RECV；当接收到ETX进入状态IDLE；当接收超时进入状态RECV；

BSC协议通信模块的优先级设置为从。

6、一种Ethernet设备与BSC串口设备通信的方法，用Enet-B设备分别同Ethernet设备及BSC串口设备相连，其特征在于，还包括一协议通信模块XCOM，Enet-B设备的传输模式设置为逐一转换模式A，利用协议通信模块XCOM经Enet-B设备实现串口设备与Ethernet设备的BSC、TCP协议转换。

7、根据权利要求6所述的Ethernet设备与BSC串口设备通信的方法，其特征在于，还包括通讯侦听模块，通讯侦听模块使用网络数据采集分析工具TCPDUMP获取Enet-B设备同Ethernet设备接口处的TCP包信息，通过管道处理获取TCP包信息，判断获取的TCP包信息的底层发送序列号同底层应答序列号是否相同，当发送与应答序列号相同时，则底层应答收到，通讯侦听模块发送底层应答收到信号通知协议通信模块XCOM发送数据完成，通信模块XCOM继续后续流程，当发送与应答序列号不相同时，则底层应答未收到，通讯侦听模块不发送底层应答收到信号到通知协议通信模块XCOM，协议通信模块XCOM如超过规定时间未收到发送底层应答收到信号，则断开原连接并重连。

8、根据权利要求7所述的Ethernet设备与BSC串口设备通信的方法，其特征在于，通过tcpdump-v-li ethernet host ipaddr命令获取TCP包信息。

9、根据权利要求6、7或8所述的Ethernet设备与BSC串口设备通信的方法，其特征在于，还包括一应用接口数据库，应用接口数据库中创建有电文配置表与电文接口表，协议通信模块XCOM设置BSC协议的优先级，并通过应用接口数据库与Ethernet设备的应用程序交换数据，Ethernet设备的应用程序通过应用接口数据库写入待发送的数据，协议通信模块XCOM发现应用接口数据库中有待发送数据后，按照BSC协议经Enet-B设备将其转发给BSC串口设备通信，Ethernet设备的应用程序通过应用接口数据库查询协议通信模块XCOM接收到的数据并处理。

10、根据权利要求9所述的任一Ethernet设备与BSC串口设备通信的方法，其特征在于，协议通信模块XCOM在程序中将BSC协议过程分为6个状态，各个状态及对输入动作的反应如下：

START：初始化各状态参数，建立TCP连接，进入状态IDLE；

IDLE：空闲状态，当没有电文要发送或者接收时进入该状态；当有电文要发送进入状态SEND，当接收到ENQ进入状态RECV；

SEND：发送ENQ并根据BSC协议通信模块的优先级和接收内容进行发送数据，当接收到ACK0进入状态SDATA；当接收到ENQ并且BSC协议通信模块的优先级是主进入状态SEND；当接收到ENQ并且BSC协议通信模块的优先级是从进入状态RECV；

SDATA：按照BSC协议格式发送电文内容并转入IDLE状态，当接收到ACK1进入状态IDLE；其他情况进入状态SDATA；

RECV：清空缓冲区，发送ACK0，准备接收数据，当接收到STX进入状态RDATA；当接收到NAK或接收超时进入状态IDLE；

RDATA：接收字符并拼接为电文，当接收到数据进入状态RDATA；当接收到ETB进入状态RECV；当接收到NAK进入状态RECV；当接收到ETX进入状态IDLE；当接收超时进入状态RECV；

并将BSC协议通信模块的优先级设置为从。

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