專利名稱：基于串行通信的信號深海長距離傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明屬于深海長距離傳輸領域，涉及一種基于串行通信的信號在深海中長距離 傳輸的方法。
背景技術：
從上世紀20年代興起的海洋圈地運動開始，全球興起了一股開發(fā)海洋資源的熱 潮。我國的深海資源調查起步較晚，在調查手段的多個技術領域缺乏有效的方法與經驗。 深海傳感器和水下執(zhí)行部件等大量深海設備均從國外引進，深海電子裝置與甲板控制設備 之間通過同軸纜或光纜進行長距離無中繼傳輸，深海電子裝置將采集到的傳感數據和狀態(tài) 信息發(fā)送給甲板控制設備，甲板控制設備實施對深海電子裝置的控制和顯示。隨著這些深 海電子設備類型的增加，保證數據在深海電子裝置與甲板控制設備之間安全可靠傳輸的方 法，已在許多項目中體現出其技術需求性。傳統(tǒng)的深海數據傳輸方法采用如下1.甲板控制設備發(fā)送固定長度的一段查詢數據，然后等待深海電子裝置的應答。2.深海電子裝置接收到查詢數據，進行簡單校驗，然后反饋回甲板控制設備。3.深海電子裝置根據甲板控制設備的反饋來判斷是否要重發(fā)還是發(fā)送結束。上面提到的方法屬于甲板控制設備向深海電子裝置發(fā)送命令/數據的情況，所述 方法主要存在如下不足之處1.甲板控制設備在發(fā)送數據前不知道深海電子裝置的當前狀態(tài)，不知是否可以通 信和單次最多能接收的數據量多少。2.缺少事件管理機制，數據發(fā)送完成后需要做些什么事情，數據發(fā)送失敗時要做 些什么事情等都沒有明確。3.缺少傳輸狀態(tài)統(tǒng)計功能，無法統(tǒng)計已經傳輸多少數據，重發(fā)了多少次等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有方法的不足，提供一種基于串行通信的信號深海長距離 傳輸方法，該方法可以實現數據的可靠傳輸和簡便管理，同時可以進行通信監(jiān)控以滿足深 海作業(yè)過程中甲板控制設備與深海電子裝置的高效可靠通信。本發(fā)明的方法主要包含以下步驟步驟(1)甲板控制設備打開串口，使能串口接收，對串口數據流進行分析，從連續(xù) 的數據流中分離各個數據幀，并將各個數據幀保存；步驟(2)甲板控制設備與深海電子裝置建立通信連接(2. 1)甲板控制設備發(fā)送握手信號并啟動重發(fā)定時器。(2. 2)甲板控制設備等待深海電子裝置握手確認信號，如果在定時時間內收到深 海電子裝置的握手確認信號，則執(zhí)行(2. 3)，如果在定時時間內未收到深海電子裝置的握手 確認信號，則重發(fā)握手信號。(2.3)甲板控制設備發(fā)送確 信號，同時關閉重發(fā)定時器。
(2.4)甲板控制設備開啟連接定時器。經過上面4個步驟后，通信雙方都可知道初始的通信參數，包括發(fā)送序列號，接收 序列號，接收緩沖區(qū)大小。步驟(3)數據幀發(fā)送(3. 1)向數據發(fā)送緩沖區(qū)填充好本次要發(fā)送的序列號、接收到的序列號、本次最多 可接收的數據量以及本次要發(fā)送的數據。開啟重發(fā)定時器。(3. 2)在重發(fā)定時器定時時間內等待對方應答。如果對方無應答，則重新發(fā)送上面 步驟準備好的數據幀，并記錄重發(fā)次數。如果對方有應答，則跳轉至(3.4)；(3. 3)如果重發(fā)次數到達指定的次數時仍未收到對方應答，則通知應用程序“重發(fā) 超時事件”，由應用程序決定如何處理，同時斷開連接。否者繼續(xù)執(zhí)行下面的步驟。(3. 4)更新通信參數，關閉重發(fā)定時器。如果要發(fā)送的數據不能一次發(fā)完，則跳到 步驟(3. 1)繼續(xù)發(fā)送下一個數據幀。(3. 5)通知應用程序發(fā)生了 “數據發(fā)送完成”事件，讓應用程序處理。步驟(4)數據幀接收(4. 1)對接收到的數據幀進行校驗(CRC校驗)，如果校驗失敗則丟棄數據幀，校驗 成功則繼續(xù)進行下一步操作。(4. 2)比較接收數據幀的發(fā)送序列號與本地接收序列號是否一致。如果不一致說 明這個數據幀是過去或者未來的數據幀，采取直接丟棄該數據幀的操作方式。如果一致，則 進入下一步。(4. 3)更新通信參數，重置連接定時器。(4. 4)通知應用程序發(fā)生“收到數據事件”，讓應用程序處理接收到的數據。步驟(5)超時處理(5. 1)周期性檢查是否有定時器超時。如果超時進入下一步。(5. 2)判斷超時類型，對不同的超時類型做相應處理如下重發(fā)超時判斷重發(fā)次數是否到達預設的次數，重發(fā)次數沒有到達預設的次數，則 根據當前通信參數重發(fā)數據幀并記錄重發(fā)次數，重發(fā)次數到達預設的次數，則通知應用程 序發(fā)生“重發(fā)超時事件”。連接超時說明通信雙方在預定時間內無數據傳輸，則關閉連接，通知應用程序發(fā) 生“連接超時事件”。本發(fā)明的有益效果通過本發(fā)明方法，甲板控制設備在發(fā)送數據前和在數據發(fā)送 后，能確切知道深海電子裝置的當前狀態(tài)，能夠知道在數據發(fā)送成功和失敗后的處理過程， 還可以對已傳輸的數據量進行精確統(tǒng)計。


圖1為本發(fā)明中建立連接流程圖；圖2為本發(fā)明中數據幀發(fā)送連接流程圖；圖3為本發(fā)明中數據幀接收流程圖；圖4為本發(fā)明中超時處理流程圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明?；诖型ㄐ诺男盘柹詈ｉL距離傳輸方法，包括以下步驟如圖1所示，(1)甲板控制設備打開串口，使能串口接收，對串口數據流進行分析， 從連續(xù)的數據流中分離各個數據幀，并將各個數據幀保存；串口數據的分離采用了以特殊 字符作為幀頭標志和幀尾標志來區(qū)分的方法。(2)甲板控制設備與深海電子裝置建立通信連接(2. 1)甲板控制設備發(fā)送握手信號并啟動重發(fā)定時器。(2. 2)甲板控制設備等待深海電子裝置握手確認信號，如果在定時時間內收到深 海電子裝置的握手確認信號，則執(zhí)行(2. 3)，如果在定時時間內未收到深海電子裝置的握手 確認信號，則重發(fā)握手信號。(2.3)甲板控制設備發(fā)送確認信號，同時關閉重發(fā)定時器。(2.4)甲板控制設備開啟連接定時器。經過上面4個步驟后，通信雙方都可知道初始的通信參數，包括發(fā)送序列號，接收 序列號，接收緩沖區(qū)大小。如圖2所示，(3)數據幀發(fā)送，具體方法為(3. 1)向數據發(fā)送緩沖區(qū)填充好本次要發(fā)送的序列號、接收到的序列號、本次最多 可接收的數據量以及本次要發(fā)送的數據。開啟重發(fā)定時器。(3. 2)在重發(fā)定時器定時時間內等待對方應答。如果對方無應答，則重新發(fā)送上面 步驟準備好的數據幀，并記錄重發(fā)次數，重發(fā)次數用以判斷通信鏈路是否保持連通。如果對 方有應答，則跳轉至(3.4)；(3. 3)如果重發(fā)次數到達指定的次數時仍未收到對方應答，則通知應用程序“重發(fā) 超時事件”，由應用程序決定如何處理，同時斷開連接。否者繼續(xù)執(zhí)行下面的步驟。重發(fā)次 數一般設置為3 10次。(3.4)更新通信參數(發(fā)送序列號，接收序列號，接收緩沖區(qū)大小)，關閉重發(fā)定時 器。如果要發(fā)送的數據不能一次發(fā)完，則跳到步驟(3. 1)繼續(xù)發(fā)送下一個數據幀。(3. 5)通知應用程序發(fā)生了 “數據發(fā)送完成”事件，讓應用程序處理。如圖3所示，(4)數據幀接收，具體方法為(4. 1)對接收到的數據幀進行校驗(CRC校驗)，如果校驗失敗則丟棄數據幀，校驗 成功則繼續(xù)進行下一步操作。(4. 2)比較接收數據幀的發(fā)送序列號與本地接收序列號是否一致。如果不一致說 明這個數據幀是過去或者未來的數據幀，采取直接丟棄該數據幀的操作方式。如果一致，則 進入下一步。(4. 3)更新通信參數，重置連接定時器。(4. 4)通知應用程序發(fā)生“收到數據事件”，讓應用程序處理接收到的數據。如圖4所示，(5)超時處理，具體方法為(5. 1)周期性檢查是否有定時器超時。如果超時進入下一步。(5. 2)判斷超時類型，對不同的超時類型做相應處理如下重發(fā)超時判斷重發(fā)次數是否到達預設的次數，重發(fā)次數沒有到達預設的次數，則根據當前通信參數重發(fā)數據幀并記錄重發(fā)次數，重發(fā)次數到達預設的次數，則通知應用程 序發(fā)生“重發(fā)超時事件”。連接超時說明通信雙方在預定時間內無數據傳輸，則關閉連接，通知應用程序發(fā) 生“連接超時事件”。甲板控制設備與深海電子裝置可以互為接收方和發(fā)送方，分別有獨立的子線程程 序維護，甲板控制設備與深海電子裝置間的數據通信采用全雙工方式。接收方和發(fā)送方各 自維護四個狀態(tài)監(jiān)聽狀態(tài)、建立連接狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)，接收狀態(tài)，各個狀態(tài)間的切換和維護 利用握手信號和數據收發(fā)結果進行。接收到數據后進行CRC校驗，檢驗失敗說明發(fā)送過程中產生了數據異常，接收到 的數據應該丟棄，校驗成功說明接收到的數據是正常的。通知應用程序相應事件后，由用戶 決定后續(xù)操作過程。
權利要求
基于串行通信的信號深海長距離傳輸方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟(1)甲板控制設備打開串口，使能串口接收，對串口數據流進行分析，從連續(xù)的數據流中分離各個數據幀，并將各個數據幀保存；步驟(2)甲板控制設備與深海電子裝置建立通信連接，具體步驟為a.甲板控制設備發(fā)送握手信號并啟動重發(fā)定時器；b.甲板控制設備等待深海電子裝置握手確認信號，如果在定時時間內收到深海電子裝置的握手確認信號，則執(zhí)行步驟c，如果在定時時間內未收到深海電子裝置的握手確認信號，則重發(fā)握手信號；c.甲板控制設備發(fā)送確認信號，同時關閉重發(fā)定時器；d.甲板控制設備開啟連接定時器；步驟(3)數據幀發(fā)送，具體步驟為e.向數據發(fā)送緩沖區(qū)填充本次要發(fā)送的序列號、接收到的序列號、本次最多可接收的數據量以及本次要發(fā)送的數據并開啟重發(fā)定時器；f.在重發(fā)定時器定時時間內等待對方應答，如果對方無應答，則重新發(fā)送步驟e準備好的數據幀，并記錄重發(fā)次數；如果對方有應答，則跳轉至步驟h；g.如果重發(fā)次數到達指定的次數時仍未收到對方應答，則通知應用程序“重發(fā)超時事件”，由應用程序決定如何處理，同時斷開連接；否者繼續(xù)執(zhí)行下面的步驟；h.更新通信參數，關閉重發(fā)定時器；如果要發(fā)送的數據不能一次發(fā)完，則跳到步驟e繼續(xù)發(fā)送下一個數據幀；i.通知應用程序發(fā)生了“數據發(fā)送完成”事件，讓應用程序處理；步驟(4)數據幀接收，具體步驟為j.對接收到的數據幀進行校驗，如果校驗失敗則丟棄數據幀，校驗成功則繼續(xù)進行下一步操作；k.比較接收數據幀的發(fā)送序列號與本地接收序列號是否一致；如果發(fā)送序列號與本地接收序列號不一致，說明這個數據幀是過去或者未來的數據幀，采取直接丟棄該數據幀的操作方式；如果發(fā)送序列號與本地接收序列號一致，則進入下一步；l.更新通信參數，重置連接定時器；m.通知應用程序發(fā)生“收到數據事件”，讓應用程序處理接收到的數據；步驟(5)超時處理，具體步驟為n.周期性檢查是否有定時器超時，如果有定時器超時進入下一步；o.判斷超時類型，對不同的超時類型做相應處理如下重發(fā)超時判斷重發(fā)次數是否到達預設的次數，重發(fā)次數沒有到達預設的次數，則根據當前通信參數重發(fā)數據幀并記錄重發(fā)次數，重發(fā)次數到達預設的次數，則通知應用程序發(fā)生“重發(fā)超時事件”；連接超時說明通信雙方在預定時間內無數據傳輸，則關閉連接，通知應用程序發(fā)生“連接超時事件”。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于串行通信的信號深海長距離傳輸方法?，F有的方法缺少事件管理機制和傳輸狀態(tài)統(tǒng)計功能。本發(fā)明方法首先初始化甲板控制設備串口；其次讓甲板控制設備與深海電子裝置建立通信連接；然后甲板控制設備與深海電子裝置進行數據的交換；數據的交換包括數據幀發(fā)送和數據幀接收；數據幀發(fā)送。在本發(fā)明方法中還引入了定時器超時處理，并對兩類超時作相應的處理。通過本發(fā)明方法甲板控制設備在發(fā)送數據前和在數據發(fā)送后，能確切知道深海電子裝置的當前狀態(tài)，能夠知道在數據發(fā)送成功和失敗后的處理過程，還可以對已傳輸的數據量進行精確統(tǒng)計。
文檔編號H04L1/00GK101902394SQ20101019312
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權日2010年6月4日
發(fā)明者劉圓圓, 劉敬彪, 孔慶鵬, 章雪挺, 蔡文郁, 邱良豐 申請人:杭州電子科技大學