远程维护控制系统串口通信协议研究

0 引言
    当前，我军装备新老结合，各技术水平层次装备共存，为实现对装备的远程检测与维护，达到无人值守、精确监视与控制的目标，需要建立远程维护控制系统。远程维护控制系统首先要解决的问题就是统一装备信息接口，制定统一的通信协议。对于装备而言，选择串行通信接口是合理的，串行通信接口(RS232)是计算机标准配置的通信接口，可以根据具体的情况构建计算机与装备之间的通信，实现在串口之上的数据传输。

1 串口通信协议分层结构
    为了实现计算机与装备之间的通信，并减小协议设计的复杂性，可以按层次方式进行组织，各层提供的服务可以分为面向连接的服务和无连接的服务。串口通信协议的设计是基于面向连接的服务，其体系结构图见图l。

2 串口通信协议
2．1 串口通信协议分析
    现役装备现状研究表明，装备信息接口通信协议标准不统一，各研制单位制定了针对本单位研制装备型号的通信协议，信息帧结构特殊，通信协议中各部分位数各异，数据编码方式不同，无法实现装备之间的“三互”操作。同时，部分装备无信息接口，不能实现数据的传输与设备远程控制。
2．2 串口通信协议设计
    根据装备实际运用需求，通信协议的制定应当以实现远程维护与控制为目标，并为设备的功能扩展留有足够的空间，通信协议中应包含设备控制、参数监视以及参数设置等内容。
    在分析现有装备通信协议的基础上，制定了适合现役装备串口通信协议标准。本标准的通信协议严格规定了各信息帧格式与帧格式中的位数，协议中分为五类帧结构，握手类帧结构、控制类帧结构、监测类帧结构、维护类帧结构、补充类帧结构，各类帧结构的设计充分考虑了与硬件的优化结合。
2．2．1 握手类帧结构
    握手类帧结构是设备与接口联机的一类帧结构。接口向设备定时发送询问帧，如果设备开机，则设备向接口发送应答帧，接口接收到设备发送的应答帧后，握手成功，可以进行下一步操作。握手类帧结构为：

 应答帧结构与握手帧结构相同。
2．2．2 控制类帧结构
    控制类帧结构是对于需要实现控制类功能而制定的帧结构，控制类帧可以实现对设备的控制(如开、关机等)。接口向设备发送控制类帧，设备接收到控制类帧，并执行该控制类帧中所包含的命令，同时向接口发送响应帧，接口接收到响应帧后，才可以进行下一步操作。控制类帧结构：

2．2．3 监测类帧结构
    监测类帧结构是对于需要实现监测类功能而制定的帧结构，监测类帧可以实现对设备的各项参数与状态监测。当设备接收到接口发送的监测类信息帧后，根据信息帧中要求，向接口发送包含监测内容的响应帧。监测类帧结构：

当设备接收到接口发送的监测类信息帧后，向接口发送响应帧其帧结构为在监测类帧标识位后加入数据区字节长度位及数据位。其帧结构为：

2．2．4 维护类帧结构
    维护类帧结构是对具有维护功能的设备而制定的一类帧结构，这类帧可以对设备进行参数设置，从而完成对设备的维护功能。接口向设备发送所要读取参数的信息帧；设备接收到信息帧后，根据信息帧所要读取的内容，向接口发送响应帧，响应帧中包含了信息帧中所需的全部信息；接口接收到响应帧后，根据响应帧中包含的信息，可以对信息进行修改和设置：修改和设置完成后，向设备发送维护类帧；当设备接收到维护类帧，并按照维护类帧中所包含信息完成对设备进行的修改和设置。
    维护帧结构：

当设备接收到接口发送的维护类信息帧后，向接口发送响应帧，其帧结构为在设置类帧标识位后加入数据区字节长度位及数据位：接口接收到响应帧后，可以根据需要对相关内容进行设置，并以信息帧形式发送给设备，其帧结构与响应帧结构相同为：

2．2．5 充类帧结构
    补充类帧结构是在接口与设备之间传输信息帧时，根据传输信息帧长度、数据区字节数及具体帧结构进行判断，当数据区长度过大，无法用一帧进行传输时，即采用补充类帧结构。先发送没有校验的第一帧，再自动发送补充帧。
    第一帧帧结构： (以维护类帧结构为例进行说明)

当接口接收到补充信息帧后，认为本次数据通信完成。
2．3 数据传输过程
    当计算机向设备发送请求信息时，设备对信息帧进行解码，按照协议规定，从存储器调取相关信息，经过ARM处理，再按照协议规定的格式，通过串口，以信息帧方式向计算机发送数据，计算机接收到设备发送的信息帧，远程维护控制软件按照协议规定的格式对信息帧进行解码，提取所需信息，并最终在对应显示区域内显示。

3 远程维护控制系统的实现
    远程维护控制系统由远程维护中心、设备接口终端、及所依托的网络组成；软件部分包括通信协议接口标准、远程维护中心软件和设备接口终端软件；远程维护中心软件由各装备控制软件组成。能够完成对各装备的集中监视及维护控制。系统组成如图2所示。

4 结语
    串口通信协议的设计，为装备串口通信协议的规范化提供了有力支撑，可以作为装备串口通信协议标准，也为装备远程维护控制系统建立了平台，使装备“三互”操作成为现实，有效解决了装备远程监视、维护与控制问题，对装备使用效能发挥具有一定现实意义。