一種基于RS232總線的通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測方法

宋丫 許亞星 李慶楠 中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術(shù)研究所

引言

大型通信網(wǎng)絡(luò)普遍采用分布式結(jié)構(gòu)，即各個功能組件分布在不同的服務(wù)器或計算機上，彼此之間通過消息傳遞進行協(xié)調(diào)。與集中式結(jié)構(gòu)相比，分布式結(jié)構(gòu)可以在一定程度上降低成本，提高工程實施效率，并且能有效分散風(fēng)險，增強系統(tǒng)的安全性能。

分布式通信網(wǎng)絡(luò)在提高系統(tǒng)安全等級的同時也帶來了新的問題，轉(zhuǎn)換、傳輸、處理等中間環(huán)節(jié)繁多，故障發(fā)生時難以定位，需要對各個環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測。目前在實際工程中，總線監(jiān)測已經(jīng)有很多成熟的工具，然而在有些時候現(xiàn)場不具備實施條件，或?qū)嵤├щy，耗損較大，此時就需要一種便捷通用的傳輸監(jiān)測方法。

RS232總線在嵌入式產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，資源豐富，通過該接口輸出，可以將數(shù)據(jù)在外部計算機直觀顯示，方便技術(shù)人員分析排查，且作為一項常用調(diào)試手段，RS232接口的輸出幾乎沒有損耗。基于此本文提出了一種通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測方法，利用RS232總線選擇性地監(jiān)測各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，并實時動態(tài)顯示，該方法靈活，交互性強，通用可移植，同時方便工程人員操作。

1 監(jiān)測流程

以某型航空機電系統(tǒng)采集裝置為例，如圖1所示，采集裝置與中央計算機直接相連，負責(zé)采集并轉(zhuǎn)換各個子系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，匯總處理后統(tǒng)一發(fā)送至中央計算機，不同采集裝置之間也可能互相通信。在采集裝置A中，同時存在多個類型的總線接口，包括RS422、429總線、CAN總線、1553總線等，設(shè)備原始數(shù)據(jù)經(jīng)過幾輪轉(zhuǎn)換傳送至中央計算機，在故障發(fā)生時，作為中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，采集裝置A需要對各個接口進行數(shù)據(jù)監(jiān)測。

圖1 機電系統(tǒng)采集裝置通信網(wǎng)絡(luò)

圖2所示為數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測流程，在不影響正常通信功能的前提下，周期接收RS232總線輸入，此時可通過配置調(diào)試計算機的串口，進行鍵盤輸入。當(dāng)鍵盤輸入字符時，開啟指令接收任務(wù)，并停止當(dāng)前周期顯示的數(shù)據(jù)，便于操作者查看自己輸入的指令。接收到的字符依次存儲在數(shù)組Task232_Recv中，并記錄有效數(shù)據(jù)長度，當(dāng)輸入的字符數(shù)大于設(shè)定的上限值時，指令清空并顯示溢出警告，監(jiān)測任務(wù)復(fù)位，等待下一次輸入，防止因鍵盤持續(xù)誤操作造成干擾。

操作者須輸入特定的指令，包括密鑰和待監(jiān)測數(shù)據(jù)通道，當(dāng)識別到回車字符時，完成一次指令錄入，并將指令及其長度保存為全局變量，以便后續(xù)解析。為了提高運行效率，避免誤操作，需要對獲取到的指令進行解密，解密成功則進入數(shù)據(jù)顯示任務(wù)，否則監(jiān)測任務(wù)復(fù)位，顯示鎖定警告。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)測流程

2 指令接收

本節(jié)詳細介紹指令接收任務(wù)，首先讀取RS232總線接收狀態(tài)寄存器，判斷當(dāng)前接收FIFO是否為空，若一直為空則保持當(dāng)前的數(shù)據(jù)顯示，全局標志ScreenStart保持置1。當(dāng)輸入字符，狀態(tài)寄存器非空時，停止數(shù)據(jù)顯示，ScreenStart置0，并連續(xù)存儲輸入的指令字符為Task232_Recv，同時將長度保存為全局標量Length。

在鍵盤輸入同步存儲的過程中，實時顯示當(dāng)前的輸入狀態(tài)，設(shè)置必要的操作步驟提醒。由于不同平臺對回車字符的轉(zhuǎn)換可能存在差異，當(dāng)讀取到字符‘ ’或‘ ’時，即可認為完成了一次指令輸入，此時需要將Length的值減1，剔除最后一次的回車輸入。至此，指令Task232_Recv和長度Length在本輪數(shù)據(jù)監(jiān)測流程中保持不變，直到下一次鍵盤輸入。若出現(xiàn)一次性輸入字符過多，鍵盤誤操作的情況，則進入數(shù)據(jù)溢出處理，清空全局變量Task232_Recv和Length，全局標志Lock上鎖，不再進入解鎖流程。

3 數(shù)據(jù)顯示

數(shù)據(jù)顯示與指令接收分別為兩個獨立的任務(wù)，在運行正常通信任務(wù)時，周期檢測全局標志ScreenStart，標志為1時表明指令接收已完成，此時將開啟數(shù)據(jù)顯示流程。在表示待監(jiān)測數(shù)據(jù)通道時，本文采用字母數(shù)字組合的形式，例如‘X01’，約定X為總線類型，01為道排序。

針對不同的應(yīng)用需求，數(shù)據(jù)顯示具備一定的可配置性和可裁剪性，同時支持單次顯示及周期顯示，并能根據(jù)動態(tài)性能要求，設(shè)置顯示周期。

4 總結(jié)

針對分布式通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)測操作困難，耗損較大等問題，本文提出了一種靈活通用的數(shù)據(jù)監(jiān)測方法。該方法基于RS232總線傳輸，通過人機交互選擇并顯示待監(jiān)測的數(shù)據(jù)，且不會對系統(tǒng)的正常通信功能產(chǎn)生干擾。該方法同時具備良好的可配置、可剪裁性，適用于不同類型的平臺環(huán)境，移植方便，復(fù)用率高，對于通信系統(tǒng)故障排查具有一定的應(yīng)用價值。