CN105634758A - 一种局域网的单触发自保持数据采集方法 - Google Patents

一种局域网的单触发自保持数据采集方法 Download PDF

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张亚
徐婵娜
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Abstract

本发明公开了一种局域网的单触发自保持数据采集方法。包括如下步骤：主机广播通信帧后，进入接收状态；每台从机根据其所接收的通信帧中的地址域依次由接收状态转换为发送状态，对通信帧的数据域和地址域处理，再将处理后的通信帧广播出去；当局域网中的一台或多台从机出现故障，导致无法将通信帧继续传递下去时，其他的正常从机在没有主机干预的情况下，能够发现通信故障，并将通信帧传递下去；主机依次接收到通信帧，将通信帧中的有效数据保存下来，完成局域网的数据采集。本发明可以保证通信帧传递最少跳数和最少时间，提高网络的数据传输效率，降低网络的功耗。

Description

一种局域网的单触发自保持数据采集方法
技术领域
本发明涉及局域网技术，尤其是涉及一种局域网的单触发自保持数据采集方法。
背景技术
为了实现测量数据的采集，在测量现场，通常会有一台主机和若干台从机组成一个局域网。主机定时收集局域网中的从机数据，再将数据上传到监控中心。由于有些局域网地处偏远地区，没有外电源供电，需要采用电池供电，并且电池更换非常不方便。所以局域网必须满足低功耗的要求，以实现电池供电，并且满足长期不用更换电池的要求。为了符合这个要求，局域网在采集数据的时候，必须减少通信时间，提升通信效率。但是为了防止通信冲突，一个局域网中的同一时刻又必须只能有一台设备是处于发送状态。
为了实现上述目的，最简单的一种方法是，局域网中主机和各台从机采取一问一答的方式，逐次收集各台从机的数据。如果局域网中有n台从机，那主机和从机之间就要进行2n次的通信，效率较低。针对这个问题，文献《结合GPRS的无线传感器网络组网技术研究》提出了一种改进方法，主机发出收集数据的命令后，从机根据自己的地址号分别进行不同长度的计时。计时时间到后，分别向主机上传数据。这种方法主机只需要发送一次收集数据的命令，同时也能保证从机上传数据时不会相互冲突。但是为了保留一定的余量，相邻上传数据的两台从机之间会有一定的多余等待时间。所以这种方法还有进一步的提升空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种局域网的单触发自保持数据采集方法，在现有技术的基础上进一步提高局域网的数据采集效率，减少通信时间，从而降低局域网的功耗。
为了达成上述目的，本发明所采用的技术方案是：
局域网包括主机和两台以上从机，每台从机都有唯一的一个地址，主机和每台从机之间以广播的方式进行通信，主机需要采集每台从机的数据；该方法包括如下步骤：
a)主机广播通信帧后，进入接收状态；
b)每台从机根据其所接收的通信帧中的地址域依次由接收状态转换为发送状态，对通信帧的数据域和地址域处理，再将处理后的通信帧广播出去；
c)当局域网中的一台或多台从机出现故障，导致无法将通信帧继续传递下去时，其他的正常从机在没有主机干预的情况下，能够发现通信故障，并将通信帧传递下去；
d)主机依次接收到通信帧，将通信帧中的有效数据保存下来，完成局域网的数据采集。
在所述步骤a)中，通信帧包括命令码、数据域和地址域，命令码表示从机需要上传数据的内容；通信帧数据域用00填充，地址域存放还需要收集数据的从机的地址。
在所述步骤b)中，每台从机将它们的地址和它们所接收的通信帧的地址域比较；若它们所接收的通信帧的地址域不包含自身的地址，则该从机停止计时，进入接收状态。
在所述步骤b)中，每台从机将它们的地址和它们所接收的通信帧的地址域比较；若它们所接收的通信帧的地址域包含自身的地址；那么，若该从机的地址不为通信帧的地址域首地址，从机根据自身地址在通信帧地址域中的位置，进行相应个单位时间的计时。
若所述从机的地址为通信帧的地址域首地址，则从机将自身的数据填入通信帧的数据域，同时将通信帧的地址域首地址清除，剩余地址依次向前移动一位，通信帧的地址域最后一位用00填充，得到处理后的通信帧；从机进入发送状态，并将处理后的通信帧广播出去。
在所述步骤c)中，若正常的从机计时时间到后，没有收到地址域以该从机地址为首地址的通信帧，那么正常从机判定局域网出现故障；将自身的数据填入最近接收的通信帧的数据域，将通信帧的地址域自身地址之前的所有地址清除，并将剩余地址依次向前移动，直到自身地址之后的第一个地址位于地址域首地址；得到新的通信帧，正常从机进入发送状态，并将新的通信帧广播出去。
本发明具有的有益的效果是：
在本发明中，主机先广播一条通信帧发出上传数据的命令，从机将数据填入通信帧，将通信帧广播出去，在上传数据的同时通知下一台需要上传数据的从机开始上传数据。当某台从机发生故障，无法广播通信帧时，在没有主机干预的情况下，后续正常的从机能够根据自己的计时，判断出通信故障，自主将通信帧往后传播下去。如此一来，主机只需要发送一次上传数据的命令，而从机上传数据就可以无缝连接，没有任何多余等待的时间。将通信效率提高到最优值。
根据本发明的数据采集方法，正常情况下，主机只需要发送一次读取命令，所有从机就可以相继无缝连接上传数据。如果某些从机发生故障，导致通信帧传播中断，通过其他正常从机的计时，可以自动恢复通信帧的传播。综上所述，本发明可以保证通信帧传递最少跳数和最少时间，提高网络的数据传输效率。
附图说明
图1为本发明的通信帧的基本结构。
图2-1为本发明实施例1的局域网中广播通信的第一种形式。
图2-2为本发明实施例1的局域网中广播通信的第二种形式。
图2-3为本发明实施例1的局域网中广播通信的第三种形式。
图2-4为本发明实施例1的局域网中广播通信的第四种形式。
图3-1为本发明实施例1的通信帧第一种内容。
图3-2为本发明实施例1的通信帧第二种内容。
图3-3为本发明实施例1的通信帧第三种内容。
图3-4为本发明实施例1的通信帧第四种内容。
图4为本发明实施例2的局域网中广播通信出现故障的一种形式。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1示出了局域网所使用的信号帧的基本结构。本发明所采用的的信号帧包括CMD、DATA和ADDR。CMD为命令码，规定了各从机需要向通信帧中数据域填充的内容。DATA为数据域，存放从机向主机上传的数据。ADDR为地址域，存放需要向主机上传数据的从机的地址。
局域网包括主机和两台以上从机，每台从机都有唯一的一个地址，主机和每台从机之间以广播的方式进行通信，主机需要采集每台从机的数据；该方法包括如下步骤：
a)主机广播通信帧后，进入接收状态；
b)每台从机根据其所接收的通信帧中的地址域依次由接收状态转换为发送状态，对通信帧的数据域和地址域处理，再将处理后的通信帧广播出去；
c)当局域网中的一台或多台从机出现故障，导致无法将通信帧继续传递下去时，其他的正常从机在没有主机干预的情况下，能够发现通信故障，并将通信帧传递下去；
d)主机依次接收到通信帧，将通信帧中的有效数据保存下来，完成局域网的数据采集。
实施例1
现以一台主机和四台从机进行通信为例：
在图2-1~图2-4中，设备A为主机，设备B、C、D和E为四台从机，它们的地址分别是01、02、03和04。A和B、C、D、E之间采用广播的方式通信。首先主机A广播第一条通信帧，如图2-1所示。
主机A广播第一条通信帧内容如图3-1所示，从机B、C、D和E同时收到该通信帧。从机B、C、D和E各自将自己的地址和地址域ADDR中第一个地址相比较，C、D和E发现不相等，分别进行1个时间单位、2个单位时间和3个单位时间的计时；B发现相等，根据命令码CMD的要求，将要求上传的数据填入数据域DATA中，将地址域中所有地址向前移动一位，首位丢弃，末位用00填充，得到新的通信帧，如图3-2所示。将该通信帧广播出去，如图2-2所示。
主机A和从机C、D和E收到通信帧，主机A将通信帧数据域中的数据提取出来，并根据地址域的内容得到发送通信帧的从机地址为01。主机A将从机地址01和对应的数据存储起来。从机C、D和E各自将自己的地址和地址域ADDR中第一个地址相比较，D和E发现不相等，分别进行1个时间单位和2个单位时间的计时；C发现相等，根据命令码CMD的要求，将要求上传的数据填入数据域DATA中，将地址域中所有地址向前移动一位，首位丢弃，末位用00填充，得到新的通信帧，如图3-3所示。将该通信帧广播出去，如图2-3所示。
主机A和从机B、D和E收到通信帧，主机A将通信帧数据域中的数据提取出来，并根据地址域的内容得到发送通信帧的从机地址为02。主机A将从机地址02和对应的数据存储起来。从机B、D和E各自将自己的地址和地址域ADDR中第一个地址相比较，从机B没有在地址域中发现自己的地址，所以不做任何处理，并关闭计时器。从机E发现不相等，进行1个时间单位计时；从机D发现相等，根据命令码CMD的要求，将要求上传的数据填入数据域DATA中，将地址域中所有地址向前移动一位，首位丢弃，末位用00填充，得到新的通信帧，如图3-4所示。将该通信帧广播出去，如图2-4所示。后续的步骤依次类推，最终整个局域网从机将数据上传到主机。
实施例2
基于实施例1，如果因为某种故障，从机C没有将通信帧发出去，如图4所示。在从机B广播通信帧之后，如图2-2所示，从机D接收到了如图3-2所示的通信帧，从机D开始了1个单位时间的计时。当计时时间到后，从机D依然没有收到图3-3所示的通信帧。那么，从机D根据命令码CMD的要求，将要上传的数据填入数据域DATA中，将地址域中的所有地址向前移动2位，最开始2位丢弃，末两位用00填充，得到新的通信帧，如图3-4所示。将该通信帧广播出去，如图2-4所示。后续的步骤以此类推，最终整个局域网从机将所有数据上传到主机。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种局域网的单触发自保持数据采集方法，其特征在于：局域网包括主机和两台以上从机，每台从机都有唯一的一个地址，主机和每台从机之间以广播的方式进行通信，主机需要采集每台从机的数据；该方法包括如下步骤：
a)主机广播通信帧后，进入接收状态；
b)每台从机根据其所接收的通信帧中的地址域依次由接收状态转换为发送状态，对通信帧的数据域和地址域处理，再将处理后的通信帧广播出去；
c)当局域网中的一台或多台从机出现故障，导致无法将通信帧继续传递下去时，其他的正常从机在没有主机干预的情况下，能够发现通信故障，并将通信帧传递下去；
d)主机依次接收到通信帧，将通信帧中的有效数据保存下来，完成局域网的数据采集。
2.根据权利要求1所述的一种局域网的单触发自保持数据采集方法，其特征在于：在所述步骤a)中，通信帧包括命令码、数据域和地址域，命令码表示从机需要上传数据的内容；通信帧数据域用00填充，地址域存放还需要收集数据的从机的地址。
3.根据权利要求1所述的一种局域网的单触发自保持数据采集方法，其特征在于：在所述步骤b)中，每台从机将它们的地址和它们所接收的通信帧的地址域比较；若它们所接收的通信帧的地址域不包含自身的地址，则该从机停止计时，进入接收状态。
4.根据权利要求1所述的一种局域网的单触发自保持数据采集方法，其特征在于：在所述步骤b)中，每台从机将它们的地址和它们所接收的通信帧的地址域比较；若它们所接收的通信帧的地址域包含自身的地址；那么，若该从机的地址不为通信帧的地址域首地址，从机根据自身地址在通信帧地址域中的位置，进行相应个单位时间的计时。
5.根据权利要求4所述的一种局域网的单触发自保持数据采集方法，其特征在于：若所述从机的地址为通信帧的地址域首地址，则从机将自身的数据填入通信帧的数据域，同时将通信帧的地址域首地址清除，剩余地址依次向前移动一位，通信帧的地址域最后一位用00填充，得到处理后的通信帧；从机进入发送状态，并将处理后的通信帧广播出去。
6.根据权利要求1或4所述的一种局域网的单触发自保持数据采集方法，其特征在于：在所述步骤c)中，若正常的从机计时时间到后，没有收到地址域以该从机地址为首地址的通信帧，那么正常从机判定局域网出现故障；将自身的数据填入最近接收的通信帧的数据域，将通信帧的地址域自身地址之前的所有地址清除，并将剩余地址依次向前移动，直到自身地址之后的第一个地址位于地址域首地址；得到新的通信帧，正常从机进入发送状态，并将新的通信帧广播出去。
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