小議家校通網(wǎng)絡控制器通信科技

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1網(wǎng)絡通信介紹

隨著TCP/IP等網(wǎng)絡通信的出現(xiàn)，將串口通信與網(wǎng)絡通信相結合的趨勢越來越明顯，這是保護使用者既往投資和整體利益的一種有效辦法。本文所討論的通信技術就是將串口與網(wǎng)絡通信相結合并在實際應用中取得良好效果的一種通信解決方案。

“家校通”是利用現(xiàn)代信息技術實現(xiàn)家庭與學校實時溝通的教育網(wǎng)絡平臺,其組成部分為：家?；ヂ?lián)卡、讀卡器、無線網(wǎng)關、網(wǎng)絡控制器、短信發(fā)射接收機。網(wǎng)絡控制器的主要功能是通過無線網(wǎng)關從讀卡器獲取信息，并與互聯(lián)網(wǎng)服務平臺進行網(wǎng)絡通信，是家校通系統(tǒng)的核心。

2網(wǎng)絡控制器的硬件平臺

根據(jù)網(wǎng)絡控制器的功能要求，考慮整體的性能、價格方面，CPU采用Rabbit2000單片機,他是Z-World公司特別為中小型控制器而設計的高性能8位微處理器。編譯環(huán)境為DynamicC，提供Socket級TCP/IP編程。網(wǎng)絡控制器的硬件結構如圖1所示。

3應用層通信協(xié)議

3.1網(wǎng)絡控制器與讀卡器的串口通信協(xié)議‘

網(wǎng)絡控制器與讀卡器的通信主要通過異步串行RS485接口，基于通用串行通信RS485數(shù)據(jù)傳輸單元（字節(jié)格式）有不帶校驗位的10b和帶奇偶校驗位的11b兩種數(shù)據(jù)格式。為了提高數(shù)據(jù)傳送的效率和可靠性，采用無奇偶校驗位的10b數(shù)據(jù)格式，并由BBC校驗生成校驗碼與數(shù)據(jù)一起發(fā)送。

開始標志讀卡器地址信息長度命令和參數(shù)校驗

2B1B2B14B1B

（3）命令字：

A1：從讀卡器讀取一條記錄。

A2：控制器正確接收記錄信息后，返回更新記錄的讀地址命令，使地址指針指向下一條記錄。

A4：設置校正讀卡器時間。

A6：測試控制器與讀卡是否正常通信。

3.2網(wǎng)絡控制器與服務平臺的網(wǎng)絡通信協(xié)議

網(wǎng)絡協(xié)議通常分不同的層次進行開發(fā)，每一層分別負責不同的通信功能。TCP/IP通常是一個4層協(xié)議，包括數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層（含IP協(xié)議）、傳輸層（含TCP協(xié)議）和應用層。本網(wǎng)絡協(xié)議就是基于TCP/IP協(xié)議之上的應用層協(xié)議，采用請求應答的通信模式。考慮到協(xié)議的可靠性和實現(xiàn)的方便性，數(shù)據(jù)采用ASCII碼表示。

4通信技術

控制器建立socket連接后，向服務器發(fā)送連接請求和數(shù)據(jù)傳輸，并實時判斷連接的有效性，在有效連接的狀態(tài)下，實現(xiàn)控制器、服務器、讀卡器三者的正常通訊,程序流程如圖2所示。

4.1網(wǎng)絡通信技術的實現(xiàn)

socket初始化:首先要對RTL8019AS的控制寄存器進行初始化配置，DynamicC已將這部分配置封裝成函數(shù)放入REALTEK.LIB庫中，應用時只需調用相關函數(shù)。之后再調用函數(shù)庫dcrtcp.lib中的幾個簡單函數(shù)可完成socket的初始化，以下是程序的主體框架。#defineTCPCONFIG1#memmapxmem#usedcrtcp.libmain(){sock[CD#*2]init();while(ifpending(IF[CD#*2]DEFAULT)==IP[CD#*2]COMING[CD#*2]UP)tcp[CD#*2]tick(NULL);tcp[CD#*2]open(&socket,0,destIP,sockport,null);…………}

在建立TCP的連接中，DynamicC有兩種方法打開TCPsocket:一種是被動的方式，調用函數(shù)tcp[CD#*2]listen(),等待客戶端進行連接；一種是主動的方式，調用函數(shù)tcp[CD#*2]open()，根據(jù)相應的參數(shù)（IP地址和端口號）主動連接到服務器端。本通信技術采用的就是主動方式（作為客戶端）。

Socket數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收：數(shù)據(jù)發(fā)送調用sock[CD#*2]write(&socket,str[CD#*2]send,str[CD#*2]send[CD#*2]len)。在讀取socket緩沖區(qū)數(shù)時，先判斷緩沖區(qū)中是否有數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)再進行讀操用，同時有超時設置。

start[CD#*2]time=SEC[CD#*2]TIMER；/*SEC[CD#*2]TIMER為秒級系統(tǒng)時間*/end[CD#*2]time=start[CD#*2]time；while((end[CD#*2]time!recv[CD#*2]count)/*READ[CD#*2]TIME為設定的等待時間*/{str[CD#*2]recvbuf[CD#*2]len=sock[CD#*2]bytesready(&socket)；/*判斷socket讀緩沖區(qū)是否有數(shù)據(jù)*/if(str[CD#*2]recvbuf[CD#*2]len>0)recv[CD#*2]count=sock[CD#*2]read(&socket,str[CD#*2]recvbuf,str[CD#*2]recvbuf[CD#*2]len)；/*讀socket*/}if(revc[CD#*2]count){…………}*拆分接收到的命令字，讀取有效信息*/elsebreak;

4.2串口通信技術的實現(xiàn)

主要包含3個步驟：命令字的組合，設置串口D，通過設置Rabbit2000的PE3來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。以A6命令為例，程序主體框架如下:

command[0]=0xA6;/*A6命令*/create[CD#*2]command(addr,command,pack);/*組合命令字*/serDopen(9600);/*9600為波特率*/send[CD#*2]command(command,returnlen);/*發(fā)送數(shù)據(jù)*/read[CD#*2]command(readbuf,sizeof(readbuf),10);/*接收數(shù)據(jù)*/voidsend[CD#*2]command(char*pack,intlen){inti;WrPortI(PEDR,&PEDRShadow,0x08);WrPortI(PEB3R,NULL,0);for(i=0;iserDputc(pack[i]);}intread[CD#*2]command(char*buf,intlen,inttime){inti[CD#*2]return;WrPortI(PEB3R,NULL,1<<3);i[CD#*2]return=serDread(buf,len,time);returni[CD#*2]return;}

5數(shù)據(jù)采集與分析

網(wǎng)絡控制器聯(lián)網(wǎng)正常運行時，向服務器發(fā)送的一包測試記錄數(shù)據(jù)為：

對數(shù)據(jù)包進行分析：0244為數(shù)據(jù)包的總長度，01為協(xié)議版本號，02為命令字，000003為序列號，21000102*****為設備號，09為數(shù)據(jù)包中的刷卡記錄總數(shù)，0080D122為測試卡號，07070414152715為刷卡時間（順序為年周月日時分秒），03為狀態(tài)。采集從服務器返回的命令：001501020000031，其中列號，1為正確接收。返回命令格式符合協(xié)議要求，內容正確。

網(wǎng)絡控制器向讀卡器發(fā)送的命令（以A6為例）：aaff010003a64141f1，其中aaff表示本命令為控制器發(fā)給讀卡器，01為讀卡器地址，0003為數(shù)據(jù)長度，a6為命令字，4141為測試數(shù)據(jù)，f1為校驗位。采集從讀卡器返回的命令：bbff010002414147d1220707041415421716b000000，其中bbff表示本命令為讀卡器發(fā)給控制器，01為讀卡器地址，0002為數(shù)據(jù)長度，4141為測試數(shù)據(jù)，47為校驗位，之后的為無效數(shù)據(jù)。

6結語

基于Rabbit2000實現(xiàn)串口與網(wǎng)絡結合的通信技術可以實時、準確地對數(shù)據(jù)進行處理、發(fā)送與接收。由采集到的數(shù)據(jù)表明數(shù)據(jù)收發(fā)的正確性，證明了本通信技術的可行性與可靠性。本通信技術已在家校通系統(tǒng)中取得了良好的通信效果，并可應用于其他數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，具有廣泛的發(fā)展前景。