通信工程用工协议范文

通信工程用工协议篇1

关键词：物联网工程；TCP/IP协议；教学模式；应用驱动

近年来，物联网（Intemet of Things）受到国内外工业界和教育界的重点关注。物联网的概念由美国麻省理工学院于1999年提出，主要通过射频识别（RFID）技术、无线传感器、激光扫描仪、全球定位系统等信息传输设备，按照无线传输协议，将物品连接到互联网进行信息传输，从而实现“物物相连”的应用目标。与传统互联网不同，物联网更强调全面感知，即通过RFID、无线传感器等感知体采集信息，同时通过无线网络进行可靠传输，智能处理捕获的信息，真正实现物与物的沟通。物联网被认为是继计算机、互联网、移动通信之后的新一代信息产业化浪潮，深刻影响着人们的生活、工作方式，目前已在智能家居、环境监测、工业监控等领域成功应用。

在教育部首批战略性新兴产业相关本科新专业中，物联网工程相关专业建设是信息技术与社会需求发展的必然要求，同时为计算机教育和计算机应用型人才培养提供了新的方向。该专业旨在培养能系统掌握物联网相关理论和技能，具备通信、网络、传感技术等专业知识的高级工程技术人才。截止到2012年秋，全国经教育部批准开设物联网工程专业的本科院校有135所。目前，物联网工程相关专业的课程设置、培养模式、实验配置、教材建设等内容尚处于探索和完善阶段，同时，物联网技术领域需要的从业人员数量急剧上升。

由于在技术特点方面，物联网是互联网、无线网络、嵌入式软件、传感器技术的集成和整合，重点涉及高频技术和通信协议栈等核心技术，对从业人员的知识储备和实践能力要求较高。但目前，国内相关专业多专注于单项技术的培育，对上述多种技术的聚合存在较大欠缺，需要根据物联网技术的特点，对其课程内容进行升级和扩容。

TCP/IP协议分析是计算机网络、通信相关专业的专业课，也是物联网工程专业的核心课程之一。作为计算机网络原理的后续课程，该课程侧重于讲述TCP/IP协议族的基本原理和核心技术，使学生对网络互连的原理有更深刻的认识。对于物联网，核心技术已由传统的互联网转向无线网络和无线通信，如zigBee无线网络协议和IPv6协议。因此，对于物联网工程专业，TCP/IP协议分析不仅要讲述经典TCP/IP协议，更要侧重物联网环境下的无线网络协议。显然，要对TCP/IP协议分析的教学模式进行改革，使其满足物联网工程专业的培养需要。

1、教学现状分析

TCPflP协议分析的主体是对TCP/IP协议族中各层协议的详细介绍，增强学生对TCP/IP协议复杂机理的直观理解。根据作者实践教学总结，目前该课程存在如下问题。

1.1 授课内容偏重理论，与先期课程重叠过多

TCP/IP协议分析的核心是TCP/IP 4层模型及相关通信方式、时序等规则，一定程度上与计算机网络原理课程重复，单纯的理论阐述会导致学生失去兴趣。此外，抽象讲解各种协议的实现细节容易重复，如每个协议的组成部分几乎一致，简单重复很容易使学生感觉枯燥。

1.2 教学内容单一，缺少源代码分析

通过分析TCP/IP的源代码，有助于观察协议实现细节，深化对协议的理解，提高网络编程与内核开发技能，使学生具备根据需求修改协议栈的基本能力。然而，在实践教学中我们发现，绝大多数TCP/IP协议分析教材集中于对协议的抽象分解，如采用示意图的方式描述帧的封装过程，在实验教学中多采用数据包捕获软件分析协议的运行机理。这样无法使学生真正理解网络协议，将实际网络协议的修改和应用与源码的实现细节进行有效结合，造成理论与实践应用脱节。以帧的封装为例，Linux下数据包的统一数据结构为“struct sk_buff”，所谓的封装和解封是该结构体中头尾2个指针的移动，这个机制简单，但充满了技巧，如果不阅读源代码，理论和应用之间始终存在隔阂。对于已经引入Linux TCP/IP协议栈源代码的教师来说，如何有效组织上万行的协议栈源代码是重要问题。在教学中抽取出具有代表性的代码段，需要根据不同学生的基础条件反复凝练，还要兼顾学生的学习热情，激发自主学习意识。

1.3 几乎不涉及无线网络理论的讲授

现行教材几乎全部以经典IPv4为授课内容，部分教材扩展到IPv6，对网络层以下涉及甚少，基本默认以IEEE 802，3标准（以太网）为例阐述。而在近些年的实际应用中，无线网越来越成为业界的技术亮点，各种成熟的网络产品纷纷延伸至无线网平台。无线网标准主要以IEEE 802.11和802.15为代表，在实现细节以及协议规则方面与以太网有较大差别，为提高传输效率，在网络层和传输层需要有相应的改变。通用的IP和TCP协议显得过于冗余且针对性不强，无法应对无线网高容量、短延时、低速率的应用需求。这就决定了现有教学内容无法直接应用于物联网工程专业。同时，现有的绝大多数实验组网设备不适宜无线网络架构，因此，无法提供这方面的实验平台。此外，无论是经典的LinuxTCP/IP代码分析，还是无线网络协议的理论学习，均缺乏相应的操作性强的实验指导教材，这也不利于学生的学习和理解。

2、教学模式改革

依照物联网工程专业的培养目标，TCP/IP协议分析课程改革遵循“应用为先导、工程为特色、实践能力为培养重点”的教学理念，按照如下思路进行实践。

2，1 应用驱动型的启发式教学模式

根据物联网的应用特点，明确“TCP/IP协议分析”课程以应用为驱动，促进学生从应用的角度学习。教师有意识地根据物联网不同的技术需求，引导学生对经典的TCP/IP协议知识进行重构，从而培养富有探索精神的思维模式和创新精神。

在具体教学中，以Linux协议栈代码分析为主，TCP/IP协议的大多数原理在先导课程“计算机网络原理”中已经教过，所以课堂教学一半时间讲述理论细节，其余时间辅以代码分析。例如，Linux平台下“struct sk buff”作为数据包的统一结构体，涵盖了经典协议栈里的诸多选项，此时，我们除了引导学生对代码进行分析外，还应启发学生思考如何删减和添加哪些选项，才能保证实现无线网络高容量、短延时等应用要求。然后以ZigBee协议为代表，抽选出该协议下的帧结构以及相应的实现代码，并以此展开ZigBee协议的若干细节，比如NPDU中载荷选项的构成、序列信息的作用以及半径域选项的意义。通过对比学习，学生们可以轻松地过渡到物联网技术氛围。又如，Linux平台下传输层的主要实现函数为“tcp v4 do rcv（ ）”，主要工作是遍历后备队列链表，将合适的数据包添加至完成队列，并作校验。教师除了带领学生对此函数进行详细分析外，还要指出zigBee协议中传输层功能很小，甚至已经合并到网络层，引导学生思考原因，以及哪些功能可以保留，哪些是冗余，并对比经典TCP协议的滑动窗口机制，分析物联网应用环境下应如何实现拥塞控制。再如，在经典TCP/IP协议中，路由是IP层的核心功能，常用的路由协议如OSPF、RIP等多考虑广域网的情况，但在物联网应用中，这些协议显然都不适合。此时我们引导学生思考，如何通过在路由选择格式、地址转换计算、算法的实时性、安全性等方面的调整，以指定适宜短距离无线通信的路由选择协议。尽管一两节课的时间不足以将改进的细节讨论完善，但通过这样的学习，使学生既达到了掌握经典TCP/IP协议理论的目的，也明白了物联网与常用网络协议的异同，为课下自学以及后续课程的学习打下良好的基础。

2.2 理论与工程产品相结合的教学方法

TCP/IP协议内容庞杂，涵盖面广，协议细节繁琐，根据教学实践，如果直接照本宣科，学生容易厌倦，教学效果不好。对于物联网工程专业的学生，我们在授课时加入了大量的无线网络理论，加大IPv6讲授部分，这些内容在“计算机网络原理”课程中一笔带过，实践中学生的反响非常强烈，听课兴趣明显增加。例如在网络层的授课内容中，我们加入了配置无线网网关的内容，首先从实际无线路由的网关配置演示，扩展到zigBee无线网关协议转换的实现，并给出了无线网关射频部分（物理层）接收到数据报文后进行有效载荷等选项的格式转换细节，直到最终交由802.3以太网网卡处理。数据最终还是返回到熟悉的以太网，但学生对无线网关的数据传输原理有了更深入的理解。

此外，我们在教学中增加了物联网相关工具箱的应用。目前主要使用ZigBee工具箱做教学对象。由于现在主流ZigBee工具箱体积小、便于携带，且都具备在线调试功能，因此很容易在课堂进行变量观察，对上述新添加的无线网的理论进行实时验证。同时，工具箱大多配备图形、汉字LCD显示器和各类语音接口，便于学生直观感受。此外，zigBee工具箱大多开放源代码，理论授课完全可以伴随代码分析。理论讲授、工具箱验证、代码分析构成了我们教学方法的“三重奏”。

2.3 仿真软件与编程实践相结合的教学手段

由于物联网系统需要配备多个传感器、无线网关和终端，设备成本较高，因此可采用以仿真软件为主的教学手段。目前我们主要采用NS2软件，可以方便地设定各类通信环境和不同的区域网络类型，构建虚拟的无线与有线耦合的通信网络模型，可以观察不同协议的运作流程。例如，我们采用NS2仿真zigBee协议体系中树形路由的分布式地址分配方式，构造了不同类型的无线网络节点接入方式，并可以得到直观的性能分析定量数据。基础实验以数据包捕获软件为主，这类软件有助于学生直观地了解协议实现细节，不用在开始就纠缠具体的代码。目前我们实验主要采用的是锐捷公司的协议分析器，界面简单直观，所支持的协议类型全面。此外，我们推荐学生在课余学习中使用Sniffer软件，这也是一款轻量级的捕获软件，便于安装在学生电脑中。

显然，单纯的捕获并分析数据包只能从宏观角度理解网络协议的原理，如想与物联网的应用性接轨，则应在实验教学中适当引入网络编程。这里的网络编程并不是指内核（协议栈）开发，而是指从应用层编程人手模拟部分协议。由于Linux内核编程的基础知识要求较多，而LinuxSocket编程易学易用，因此我们在教学中引入后者作为实验技术。例如，讲完ICMP协议后，我们会在课堂上讲授基于Linux c的ping程序的主干代码，然后在实验中根据无线网关和无线地址分配的机理，要求学生进行相应的修改。又如，讲完TCP的ACK、RST、SYN等报文格式后，我们利用Linux c编写端口扫描程序，并指导学生进行调试。引入Linux c网络编程的直接好处是，学生不再认为TCP8P协议分析是纯理论，产生了浓厚的学习兴趣，同时Linux c编程能力也得到了很好的锻炼。

3、结语

目前，物联网工程专业的课程建设尚处于起步和摸索阶段。对于该专业的每门课程都要以物联网本身的技术特点和应用需求作为导向，进行教学模式调整，这样才有助于实现该专业的培养目标。作为该专业的核心课程，TCPhP协议分析在今后的教学中不仅要完成经典网络协议原理的讲授，更要考虑无线网络的特殊需求以及对学生实践能力的培养。

参考文献：

[1]冯翔，姜鑫，昊永和，物联网教育应用的标准建设研究[J]，华东师范大学学报；自然科学版，2012（2）：42-51。

[2]周丽，万健，沈静，离散数学在物联网技术专业教育中的模式改革[J]，计算机教育，2012（3）：49-51。

通信工程用工协议篇2

关键词：计算机通信;网络安全协议;作用

1网络安全协议的作用

1.1提升安全水平

计算机通信技术中网络安全协议的应用能强化自身安全水平。原因是计算人员在增加自身安全水平的过程中能清晰的了解到，现在部分网络安全协议是处于持续完善的状态，该过程不容被忽视的内容是网络安全协议自身的不足和缺陷。技术人员在检测网络安全性的过程中，重视利用攻击自身进行防御［1］。如，计算人员可以对网络安全协议的不同方法开展对应防护工作，从不同角度强化计算机通信技术的安全水准。

1.2控制设计成本

计算机通信技术中网络安全协议的应用主要作用是控制设计的成本控制。网络安全协议主要的应用目的为营造网络安全环境，在建造安全网络技术的同时，设计网络安全协议的安全性，让其能从根本上保障网络的安全性能。这就能避免网络安全等级不够的情况下出现的网络数据信息丢失或者相关文件损毁的状况。计算机网络中的网络安全协议自身有着优越性较好的特性，为更好的控制设计成本效果，就要求计算机人员网络安全协议设计期间，预测协议面临的困难和将要遭受的攻击，多方面考虑到协议自身设计中产的成本和后期运营中需要的成本［2］。

1.3增强适用价值

计算机通信技术在网络安全协议中的应用能强化自身的适用性。当前随着Internet的发展，更多的人借助于Internet开展的商务活动。电子商务的发展前景还是十分广阔和诱人，而其安全性问题也日益突出，所以技术人员在增强适用价值，要重视网络协议对攻击的有效防御。另外，技术人员在强化计算机通信技术适用价值的时候，要对用户不需要的或者过时的信息开展恰当的处理，避免部分网络黑客利用网络系统开展攻击，以提高网络安全协议的等级和强化计算机通信技术的可靠效果。

2网络安全协议的应用

2.1ARP协议在局域网中的应用

主机的运行状态能够直接影响网络安全，因此需要对主机进行安全防护，在主机接入网络中时，需要通过安全协议进行有效的数据信息传输控制。网络管理员在日常工作中，需要注意很多事情。譬如当主机的工作状态处于网际层下时，必须有相应的IP地址对应每一台接入网络的主机，当IP地址出现重复状况时，一定会产生很多的问题，很多数据将产生冲突和错误，使网络的部分功能处于混乱中而无法正常工作。网络管理员针对这种情况就需要ARP进程的帮助，在系统中运行进程，使局域网中的每一台主机都能接收到与自身独立IP相对应的数据信息，并且还需要对相同IP地址的主机进行跟踪，找出问题主机的真正IP地址，将其更正过来。很多情况下，应用假IP的主机都是有问题的，或许是操作人员在进行工作时进行了错误的更改，也可能是恶意攻击。ARP进程的运行也会对MAC地址的映射给予应答，以此来完成相应数据信息的解析和处理。如果主机接入的具有制定IP地址的解析请求是从局域网广播处接入的，就可以收到ARP应答。当能够收到ARP应答时，就说明这个接收信息的IP与其相对应的主机处于活动状态。

2.2SSL的协议分析

SSL协议能获悉，在计算机通信技术的应用中推进Internet的传输，最终使其传输性能得到较大幅度的提升，这样就能让传输的数据可靠性得到保障。第一，先要使用SSL协议对计算机通信技术的无线视频监控开展对应分析。我们知道SSL协议经常被应用到无线视频监控系统内，其中较为常用的系统分别是服务器、客户端模式组网和硬件采集控制系统等。不同的控制系统功能性不同，尤其是服务器是整个系统中的关键构建，在基于SSL协议视频通话采集中进行播放和转发，能构建更好的信息资源，然后让所有的信息经由通道传输到数据库内；客户端方向，能够获悉SSL协议的支持下，所有的管理人员选择对应的视频通道，然后将其传输到服务器端，确定视频流的信息；硬件采集端方面，先要以SSL协议的视频监控系统为信息采集的不同阶段分段点传输信息，通过建立对应的服务器，将所有的采集点都发送到服务端上。综上所述，在SSL安全协议的支持下，所有的计算机通信系统能否与客户开展对应的连接，让信息传输的安全性能得以保障是我们要探究的问题。另外需要详细说明的是，在以SSL安全协议为依托的无线视频流中建立对应的传输模块，并对不同的信息开展分类，形成命令对应函数接口，此过程中，要对所有具备的函数接口开展对应的API后，让所有的SSL加密通信传输得到发展。第二，分析SSL安全协议以后先要对其网络中的技术进行分析。（1）网络通信技术使用。SSL安全协议先要将TCP、IP协议为依托，建立“socket”的系统化通信机制，该通信机制主要是借用应用程序提供统一的编程接口，然后将下层的通信协议与其他的物质介质进行屏蔽，这能为后续系统的深入开发奠定坚实的技术支持。另外，Socket该通信机制主要是为计算机的无线数据连接提供服务，这项服务能支持双向数据流的传输，也能保证数据传输的真实与可靠性。（2）多线程技术。以SSL安全协议为前提基础的多线程技术主要是在信息传输中构建对应的资源信息，并在资源信息构建期间避免其他的非法资源入侵。其实所有的多线程计算机均具有硬件支持能力，在同一时间内通过执行多项线程活动，能在SSL安全协议支持下，确定线程情况后，让操作台通过多项线程的执行，以提升信号的辨识精度和效率。

3结语

计算机通信技术的应用越来越广泛，在应用的过程中需要使用安全协议来保护网络安全。所以需要相关技术人员加强对安全协议的改善和研究，使安全协议在使用过程中能够获得更好的应用价值。

参考文献：

［1］马玉红.网络安全协议在计算机通信技术中的作用与意义［J］.无线互联科技，2015（06）:14~15.

通信工程用工协议篇3

关键词：MODBUS；信捷PLC；VB

引言

目前石化公司引进的芳烃联合装置，其中的化工吸附分离过程是一个比较复杂的过程，一旦过程发生故障，会引起产品质量问题。为保证生产过程的安全稳定、必须实现生产过程的实时监控。本控制系统底层系统下位机采用信捷XD3 PLC，上位机采用工控机，上下位机通过MODBUS协议实现通信[1]，在PC端能在用户界面上采集数据、数据处理及控制信号的产生与传输。

1 控制装置构成

化工吸附分离底层控制装置中的下位机采用XD3-60RT-E，其任务是对化工吸附分离设备的进料出料进行控制，对过程进行监督，发生故障时上位机可以观察到，并且及时的进行报警工作。上位机采用PC，利用VB开发的界面与PLC实时通信，对对化工吸附分离设备进行实时监控。XD3通过编程电缆与工业PC进行通信。

2 通信协议

PC与XD3 PLC的MODBUS通信，采用主从应答方式， PC为主机，PLC为从机[2]。PC根据化工过程中的需要向PLC发出读写命令，PLC在接收到PC的指令后，回应PC的指令。在PC中，必须根据MODBUS协议编写通信程序。

2.1 RTU模式

通信格式采用MODBUS-RTU通信数据格式，当设备使用RTU模式在MODBUS串行链路通信，报文中每个8位字节含有两个4 位十六进制字符。这种模式的主要优点是较高的数据密度，在相同的波特率下比ASCII 模式有更高的吞吐率。每个报文必须以连续的字符流传送。RTU模式帧检验域采用循环冗余校验（CRC）[3]。

4 结束语

通过PC与XD3 PLC的MODBUS通信程序的设计方法，一台PC可以和很多台PLC进行通信，采集到不同PLC的数据，监控到不同PLC的运行情况。使用该方法可以降低控制设备的成本，在实际的应用中，该通信稳定可靠、经济实用，可以很方便的对化工吸附分离进行监控和管理。

参考文献

[1]汪正果.MODBUS协议在S7-200PLC与PC机通信中的应用[J].煤矿机械，2010.

[2]陈铭.基于MODBUS协议的设备和PLC实现通信的研究[J].湖南科技学院学报，2009.

[3]潘洪跃.基于MODBUS协议通信的设计与实现[J].计量技术，2002.

[4]信捷电气股份有限公司.XD系列可编程控制器用户手册[指令篇]（XD/XDM）[Z].信捷电气股份有限公司，2013.

[5]范逸之，等.Visual Basic 与RS232串行通信控制[M].北京：清华大学出版社，2002.

作者简介：苏卫峰（1979-），男，讲师，硕士研究生，毕业于福州大学，电机电器及其控制专业，目前研究方向为人工智能技术和机电控制技术

通信工程用工协议篇4

[关键词] WEB服务器 以太网 CAN总线

在企业自动化的工业现场，下层车间的监测设备之间都是采用现场总线相互连接，而企业的管理层和生产监控层都是连于以太网的PC，甚至是位于异地的连于互连网上的PC。为了使工业现场的现场总线上的设备和管理监控层之间的PC能够通信，同时改善故障检测和设备维护的远程访问能力，笔者在CAN总线网与以太网的互连系统中设计了一个嵌入式WEB服务器。1 嵌入式WEB服务器硬件设计通常嵌入式系统硬件包括微控制器、存储器及外设器件和I／O端口等，其核心是嵌入式微控制器。为适应上网需求，嵌入式微控制器不仅要具有传统的控制功能，还要具有与因特网连接的功能。而Ubicom公司的SX52芯片能比较容易实现TCP／IP协议，选择它作为微控制器。关于传输媒质，采用最常用的连接模式即通过以太网连接Internet，利用网络接口控制器RTL8019AS实现数据链路层协议。RTL8019AS采用台湾Realtek公司生产的RTL8019AS芯片。嵌入式WEB服务器用SX52微控制器作为处理器，以太网驱动芯片RTL8019AS经耦合隔离滤波器HR61101G和RJ45接口接入以太网，配有RS232和CAN总线两个扩展接口，可以将具有RS232接口的设备或采用CAN总线协议通信的设备连到以太网上。RS232接口采用MAX232CPE芯片，CAN总线控制器采用Philips公司的SJAl000芯片，CAN收发器采用Philips公司的PCA82C250。

数据的流向为：请求和控制信息从局域网中来，通过nJ45送到RTL8019AS，RTL8019AS负责将以太网帧的首部和尾部信息剥离，将处理后的数据包送入SX52的TCP／IP协议栈，由协议栈对数据包进行解析，得到原始的请求和控制信息。请求和控制信息再经过SJAl000进行CAN协议格式的数据封装，再与现场的CAN总线设备进行通信。请求和控制的回复信息到局域网的过程正好相反。在嵌入式WEB服务器的硬件设计中，在确保通信功能顺利实现的同时，充分利用了SX52芯片I／O口灵活配置的特点，最大程度地节约了微控制器SX52的硬件资源。RTL8019AS驱动程序实现RTLS019AS是台湾Realtek公司制造的一种高集成度的全双工10Mbps以太网控制芯片，实现了基于Ethernet协议的MAC层的全部功能，内置16KB的SRAM、双DMA通道和FIFO完成数据包的接收和发送功能。在网关设计中，使用跳线模式(JP置为高)来硬配置RTLS019AS为8位模式；使用了RTL8019的低五位地址线A0～A4以及低8位数据线D0～D7。为满足RTL8019AS的ISA时序，RTL8019AS高端地址A5～A19须设置为0X300。SX52的B口的B0～B4脚作为地址线连接RTL8019AS的低5位地址线，B5～B7作为控制线分别连接读写时序控制脚IORB、IOWB、IOCHRDY；C口作为数据线连接RTLS019AS的低8位数据线；A口保留，用作日后扩展。设计中采用AT24C64这样一个8KB的EEPROM来保存WEB服务器的配置信息，如网关IP地址、MAC地址和SJAl000的ID网络标示符、网络掩码AMR和总线定时(BTR0、BTR1)等。这样就能够灵活方便地修改网关参数，适应不同环境，同时也考虑到以后的扩展。

要实现嵌入式WEB服务器接入以太网，就要对RTL8019AS进行编程，完成以太网帧的数据收发，相当于实现PC机中网卡的驱动程序功能。首先要对RTL8019AS进行复位，并将其设置为跳线模式；然后对RTL8019AS的工作参数进行设置，以使其开始工作；接下来读写RTL8019AS的RAM以完成数据包的接收和发送。

TCP／IP协议栈的实现并不是所有的协议在嵌入式WEB服务器中都要实现，应根据项目要求有选择地加以实现。以太网数据的传输采用MAC地址来识别，而ARP协议提供IP地址和数据链路层使用的MAC地址之间的转换功能，为了保证系统在以太网的通信，首先要实现ARP协议；由于嵌入式WEB服务器要能在Internet上通信，在网络层一定要实现IP协议，还要实现能报告数据传送差错等情况的ICMP协议；在应用层，主要实现远端主机通过浏览器的访问控制方式，所以要实现HTTP协议。而HTTP协议是基于TCP协议实现传输的，加上TCP协议是面向可靠的数据流的传输，基于应用的需要和对可靠性的要求，在传输层采用TCP协议，并对TCP协议进行简化处理，主要针对HTTP协议开发TCP协议。

由于嵌入式系统的资源有限，因此将TCP／IP协议最大幅度精简，以提高程序的运行速度，减少在SX52存储器中占用的空间。

精简协议主要遵循以下两个原则：(1)协议内容精简嵌入式WEB服务器的实现需要ARP、IP、TCP、ICMP等网络协议的支持，每一个完整协议都很庞大，在存储容量并不大的SX52上全部实现是不现实的。应该在保证实现网络通信基本功能的前提下尽可能地精简协议，确定出协议的哪一部分是必需的，哪一部分可以省略，以满足系统要求。(2)协议接口层次明确TCP／IP协议分布在链路层、网络层、传输层和应用层上，是分层实现的，每一层只负责处理通信过程中的一部分问题，其它层不能实现其功能。采用模块化的设计思路，如果需要修改哪个协议，只需修改相应模块的功能，其它模块不用改动。协议分层简化了程序的设计和调试，每层的协议相互独立，使协议的开发更高效。在网络系统中，按照分层的思想，从网络最底层开始每一层都为高层提供服务，明确层间接口对软件开发十分重要。

嵌入式WEB服务器应用程序的实现Brower／Server(简称B／S)模式已经成为流行的开发模式，课题中的嵌入式WEB服务器要实现的功能主要是现场实时数据功能。B／S访问模式是WEBServer和Browser之间的直接访问。客户和服务器间的中间节点不对HTTP请求及响应做任何操作，只需在客户端采用如IE这样的浏览器对服务器上的数据进行浏览，不用开发客户端程序。采用B／S结构具有如下优势：具有分布性特点，可以随时随地进行业务处理；系统维护或升级只在服务器端，对客户端无须进行改动，只需要改变服务器端网页，即可实现所有用户的同步更新，易于维护和升级；开发简单，共享性强。

B／S访问模式只需对服务器端程序进行开发。在服务器端形成动态网页最常用的工具有ASP和JSP。由于采用的嵌入式芯片SX52只有4KB存储容量，在SX52中既实现TCP／IP协议栈，又实现ASP和JSP的功能是很困难的。所以可以采用字节传输方式针对SX52用汇编语言编程实现动态网页。Java applet能够被传送到浏览器并且在浏览器所在的本地机上运行。本设计正是利用了这一特性改进了传统的B／S模式设计出的应用程序，Java applet对于管理和处理动态数据也是一种行之有效的技术。Java applet能实时表示从轮询得到的更新信息，利用这个特性显示实时数据。所以程序客户端采用Java applet设计实现。嵌入式WEB服务器接入以太网时，在程序中设置了自身的IP地址和MAC地址，可以与局域网上任一台微机通信。服务器端主要实现两部分功能：利用HTTP协议实现网页浏览功能和利用套接字编程实现与客户端applet通信的功能。服务器程序用SX52的汇编语言实现。在WEB服务器中实现HTTP协议才能实现网页文件的浏览。方案中将WEB服务器上扩展的EEPROM与SX52相连，用来存储要浏览的WEB文件，EEPROM里的WEB内容采用原始数据的形式存储，没有进行封装和编码。文本内容以ASCⅡ码形式存储，图像内容以二进制数据形式存储。

通信工程用工协议篇5

关键词 BGP；协议；原理

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0046-01

当前信息化时代之下，数据传输已经成为了日常工作和生活必不可少的重要组成部分，网络服务的易得性和可靠性也因此得到广泛关注。这其中负责网络正常工作的诸多协议，作为保证网络数据传输的有力支持，也成为了研究的重点对象。

1 BGP协议的概念以及特点

边界网关协议（BGP， Border Gateway Protocol），其职能在于实现数据传输过程中，不同因特网自治域系统间的路由实现，本质上看就是在不同的网络系统之间交换网络可达信息（NLRI，Network Layer Reachable Information）。随着网络发展的日益成熟，相应的拓扑结构以及网络自治域也随之呈现出日益复杂的特征，一方面自治域内部呈现出相对的独立特征，另一个方面其间的通信却呈现出越来越频繁的特征，并且对于通信质量的要求也有显著提升趋势。所有这些都使得BGP协议的地位日益重要，这种频繁作用在互联网自治域边缘的通信协议，已经成为了网络路由体系的重要组成部分，其存在对于支持整个互联网数据传输工作的完成和实现，并且在一定程度上对于减少交换和路由设备的运行负荷都有积极意义。

从工作特点方面看，BGP协议能够实现对于无类型区域间路由（CIDR，Classless Inter―Domain Routing）的良好支持，这种支持作用能够极大地抑制和缩减路由表本身的规模，并且对于提升路由效率等方面都有显著的作用。并且在实现路由的过程中，BGP协议通过自治域（AS，Autonomous System）边界路由器展开作用，采用特定的策略和算法选择过滤路由，将诸如路由信息协议（RIP，Router Information protocol）、开放式最短路径优先（OSPF，Open Shortest Path First）以及BGP等路由信息发送到对应节点之上。在传输可靠性方面，BGP直接采用TCP作为传输协议，相对而言可以保证其可靠性，并且对于路由聚合和过滤等方面也能够表现出良好支持。

近年来对于BGP协议的重视体现在多个方面，单就我国的研究而言，胡湘江等人研究出通过采用基于AS联盟安全体系结构，使用具有分布式认证中心的信任模型来提升BGP协议安全性，并且构建起BGP安全机制。此外对于BGP协议体系中，基于身份的秘钥算法，以及确保BGP协议活动中身份真实性的确认，防止基于BGP的诈骗等研究也都层出不穷。2011年，美国明尼苏达大学Max Schuhar等人在国际会议NDSS201的相关文献中提出了基于BGP协议漏洞的协调跨平面会话终结CXPST供给算法，即通过在数据传输网络环境中制造某些通信链路的时断时续的震荡效应，来实现迫使网络中的路由器，尤其是边界路由器频繁地更换路由表，并且不停展开路由计算和选择，最终造成网络路由资源耗尽，导致网络路由器陷入瘫痪的状况。诸如此类攻击以及反攻击的相关研究，BGP协议的发展也日趋

成熟。

2 BGP协议的工作机制分析

想要在实际的工作环境中确保BGP协议能够正常展开工作，成为通信环境中的有力支持力量，还需要更深一步就其工作机制展开分析。

不同的自治域AS在展开跨区的数据传输过程中，在本域内的最后一个路由节点可以被视为边界路由，这就是BGP协议主要的工作环境。一台配置好BGP路由协议的路由器，能够实现通过TCP协议与其他相邻BGP路由保持通信的功能。需要注意的是，BGP路由在网络初始化的时候对于临近路由无法自行感知，通常需要人工或经由相应软件算法进行设定。在完成设定之后，逻辑上相邻的BGP路由器会定期交换路由信息，确保期间的路由道路畅通。通常做法是采用每隔60秒发送的Hello数据包来确定BGP路由之间的邻居关系，通常Hello数据包也会被称作为Keepalive数据包，其作用在于帮助BGP路由时间确定彼此的工作和活跃状态。Hello数据包的成功传输会帮助BGP路由器为其逻辑相邻的其他路由器设定一个时间参数Hold Time，用以表示其邻居路由器的活跃状态，通常将Hold Time设定为180秒，即在180秒内认为该邻居路由工作正常，通向其路由的线路顺畅，而如果超过180秒仍未接收到邻居路由的Hello数据包，则将该邻居路由工作状态设定为无效，并且对应修改路由表和算法。

图1是BGP协议工作流程的简要示意图。从图中可以看出，最开始的时候，路由器处于闲置状态，而后由BGP Start进行触发而跃到工作状态，当监听到来源于网络的链接请求的时候，开始保持连接。在这样的情况下，如果TCP链接成功，就会发送Open信息到逻辑连接端，并且进入到Open Sent状态展开工作，而未能成功连接，则只进入活跃状态并且进一步尝试连接。相应的状态转化基本都可以通过图1表达。

图1 BGP协议工作流程示意图

3 结论

BGP协议本身的安全特征，直接影响到网络传输工作的有效性和安全性，针对于这种情况，有必要深入分析其工作原理和流程，就每一个具体环节展开研究，针对其可能存在的漏洞和不足展开修正和改善，才能真正实现数据传输服务的可

靠性。

参考文献

[1]胡湘江，朱培栋，龚正虎.SE-BGP：一种BGP安全机制[J].软件学报，2008，19（1）.

[2]伍孝金，宋坤，张宏科.基于IPv6的BGP4+路由策略的研究与实现[J].计算机工程与设计，2007，28（17）.

通信工程用工协议篇6

【关键字】 协议转换 FPGA 串口通信 SPI总线

一、 前言

SPI总线广泛应用于Flash存储器、ADC/DAC器件、数字信号处理机、实时时钟。它在器件仅占用4根引脚控制数据的传输，线路简单，节省布局空间。由于PC没有SPI接口，PC无法实现对这类器件的直接通信，在某种程度上，增加调试的难度。因此，本文利用可编程逻辑器件（FPGA）设计通信协议转换逻辑，实现RS232与SPI的协议转换，间接完成PC对器件的数据传输。

二、设计思路

SPI作为一种同步串行接口技术，实现处理器与器件的全双工高速通信。而RS232则是一种异步串口通信接口，因此使用PC的RS232接口无法直接对具有SPI总线接口的器件进行操作。因此，设计中选用FPGA作为完成通信协议转换的桥梁。FPGA逻辑设计灵活，可设计RS232接口电路完成对PC端串口数据的接收。解析串口协议后，获取操作器件的有用信息，通过SPI接口将数据传输至器件本身，最终实现PC对FPGA器件的控制。当然，协议转换的过程是可逆的，器件信息也可通过SPI回传至FPGA，供PC读取使用。

设计中电路较为简单，使用MAX3232完成RS232电平到TTL电平转化，便于FPGA与PC上位机正常通信使用。电路结构框图如图2-1所示：

三、协议转换流程

协议转换过程分为FPGA与PC的异步串口通信，FPGA与器件的SPI同步串行通信。

在PC与FPGA通信中，FPGA检测PC端发送信号标志，即自身RXD信号拉低，串口通信起始位开始，此时FPGA开始进行数据接收。PC对器件的控制指令依次发送至FPGA用作解析，在PC发送数据量较大的情况下，为避免数据在通信中出错，便于对器件的灵活控制，可对PC端数据帧打包修饰，方便FPGA解析控制器件的可靠指令。FPGA的TXD引脚可向PC端返回器件的可用信息。

在FPGA解析串口数据后，可执行对器件的驱动操作。FPGA将PC对器件的控制指令，在SDI，CS，SCLK引脚的配合下发送至目标器件。SPI通信中，CS信号始终拉低，系统共用SCLK时钟脉，在上升沿模式下，数据SDI在SCLK上升沿输入至器件，在SCLK下升沿由FPGA改变数据SDI的值。当器件需要返回FPGA内部信息时，数据在CS，SCLK的协同下，由SDO发送至FPGA。

FPGA操作流程图如图3-1所示：

四、 总结

使用可编程逻辑器件FPGA作为通信协议转换芯片，设计灵活，拓展性强，可用于RS232转SPI总线、I2C总线、CAN总线等的协议转换。本文中利用FPGA可实现RS232与SPI的协议转换，间接完成PC上位机对某些具有SPI总线接口器件的直观控制。PC通过发送简单的串口指令至FPGA解析，由FPGA通过SPI接口实现对器件的配置操作，解决了以往收、发端，因通信协议不匹配，导致无法进行数据交互的弊端，具有较高的使用价值。

参 考 文 献

[1]李忠桥， 游小杰， 郑琼林. 单片机SPI通信中数据流的同步问题研究[J]. 单片机与嵌入式系统应用， 2007（1）：11-13.

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[3]张海林， 杨勇. 自动化系统中的串行通信协议的设计[J]. 计算机工程与应用， 2003， 39（31）：159-160.

[4]丁超， 范征宇. 通信协议转换在嵌入式控制器上的实现[J]. 自动化仪表， 2007， 28（9）：35-37.

[5]桑伟， 王少荣. 基于ARM的通信协议转换器的设计[J]. 电工技术， 2007（4）：44-46.

通信工程用工协议篇7

[关键词]计算机；网络；远程控制

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0212-01

1 计算机通信与网络远程控制技术的内涵

从计算机通信与网络远程控制技术的本质上来说，远程控制软件分为客户端程序与服务端程序两个部分，因此其工作的过程如下：通过将远程控制软件的程序安装在客户的控制端和被控制计算机的服务端，当安装成功之后，服务端可以主动向控制端进行信息报告，这时控制端就能够接收到服务端的一切活动信息，与此同时，控制端还具有服务端相同的使用权限，能够对服务端进行资源控制。鉴于此，计算机网络控制技术在不断发展的过程中，受到了各个行业的青睐，比如说，当前已经被广泛的应用于银行、工业、邮政电信部门当中。就计算机通信与网络远程控制技术的应用情况来说，在运用的过程中主要依靠网络远程唤醒控制技术、远程关机技术和远程屏幕监视技术三种技术支撑。首先，从网络远程唤醒控制技术来讲，当计算机网络要唤醒一台制定的远程计算机的时候，需要将当前计算机内的一个唤醒数据包发送到被控计算机内。由于在这个数据包内含有想要唤醒的计算机的物理地址，因此就算所要唤醒的计算机呈现关机的状态，只要它的网卡完好，那么数据包就可以通过网卡控制芯片为计算机电源专线供电的功能来实现对计算机的控制。在这个过程中，网卡的控制芯片要先检查数据包的 MAC 地址，之后一旦确定了相关的数据就要会向主板发送开机启动的命令，从而实现所要唤醒的计算机进行数据包的接受。其次，远程关机技术是一种以 TCP/IP 网络协议为基础的 C/S 结构，在应用的过程中，通向需要控制的电脑中安装客户端软件，从而实现控制端口向服务端的数据包传送。一般来说，这种网络通信在网络连接的过程中需要依靠 TCP/IP 网络协议，因此只要在客户端调用系统关机函数，将其发送到被控制端，就可以完成服务端的关机操作。远程屏幕监视技术与远程关机技术一样，都需要依靠于 TCP协议，只不过二者的功能不同。远程屏幕监视技术主要是向被控制段发送截取屏幕的命令，当被控制的计算机在受到命令之后执行屏幕自动截取操作，并将截取的图片文件等数据返回控制端，这样在控制端显示收到的图片之后，就使得控制端得到被控制计算机的相关信息。

2 计算机通信与网络远程控制技术的工作原理

通过对计算机通信与网络远程控制技术的内涵分析，简单来说，网络远程控制就是用一台电脑远距离的去控制另一台电脑，而在这个过程中，以 TCP/IP 协议的网络数据通信为基础，通过分别在控制计算机和被控计算机内的运行，从而实现网络通信等功能。当前，在IP 协议中存在着 UDP 协议和 TCP 协议两种通讯传输协议，前者是通过将数据拆分后以数据报的形式传输，而且对数据的到达数据并不做要求；而 TCP 协议则是将传输的数据进行分割、打包，以数据流的形式实现计算机之间的数据传输，一般来说，由于在两台机械之间建立了虚电路，因此在数据的传输过程中要保证数据的连续性、双向性和准确性。由此可见，UDP 协议是一种不可靠的网络协议，计算机与计算机之间并没有建立起一种连接条件，因此按照这个文件传输协议，只有当客户端和服务端使用相同的程序时，才能实现数据的传输。与UDP 协议不同，在TCP协议的使用过程中，需要客户端与服务端之间建立一种连接关系，从而按照这种协议进行远程的数据传输。

3 计算机通信与网络远程控制技术的应用现状

3.1 计算机通信与网络远程控制技术在企业中的应用

当前，在企业内部或是一些IT公司当中，都存在着需要技术支持的业务，然而就目前的情况来看，依靠于电话来解决技术的疑难问题，不仅会使彼此在交流中产生误解，还会造成很多错误，耗时耗力。除此之外，受到自身能力的限制，许多商业用户在使用计算机的过程中时常遇到技术问题，就需要向一些技术人员进行故障的讨教，但是由于技术人员不能只根据用户的描述进行计算机问题的分析，或者即使技术人员的认识到了问题的所在，但用户在按照技术人员的指示进行操作的过程中，由于自身对这些过程不是很熟悉，就会导致问题的恶化。鉴于此，在计算机内应用通信与网络远程控制技术就能够解决这个难题。一般来说，技术人员首先要对用户的计算机进行控制，其次根据被控计算机反映的信息来找出问题所在，最后就可以采取相应的操作来解决计算机的问题。由此可见，这种技术的应用不仅能够消除电话通讯费时费力的弊端，还可以避免指挥用户操作而造成的严重后果。

3.2 计算机通信与网络远程控制技术在工业中的应用

随着工业自动化进程的加快，在工厂当中将计算机、感应器、检测器等机械设备组建成一个相互关联的无线控制网络，对于促进工业的发展具有非常重要的现实意义。目前，在工厂当中大多使用局域网络，通过实现机械设备与无线局域网络之间的信号转化，从而不断扩展工业设备的联网通信能力。因此与有线网络相比，无线局域网具有成本低、操作简便、传输数据快等优点，除此之外，还消除了有线电缆的限制使用，实现了无干扰的操作。与此同时，中心监控计算机通过使用无线局域网将从设备中收集到的数据进行统计、分析和保存，从而为管理者提供有效的参考数据。当前，在工厂中应用最为广泛的调节器控制就是PID控制，根据系统的误差，运用比例、积分和微分计算出生产的控制量，从而调节工程的生产量。

3.3 计算机通信与网络远程控制技术在军事中的应用

当前，卫星作为通讯技术在网络远程控制中的主要发明，可以用于大地测量、石油勘测、野外营救等诸多领域当中，尤其在军事当中，发挥着侦察、监控等不可替代的作用。一般来说，卫星在军事当中最为重要的功能便是卫星定位系统，首先，要在军用的飞机、车辆和舰船上安装具有卫星定位功能的用户接收机，然后通过电子地图的应用便可以确定运输工具的具置，这就实现了对运输车辆的实时监控，方便对车辆进行及时的调度。在这个过程当中，运输工具先通过接受终端的导航定位信息，然后经过处理之后，以一定的格式将这些数据通过无线电收发机传送到指挥中心，当中心接收之后对数据进行输入和保存，从而经过处理之后将运输工具和物资的具置显示在地图当中。由于GPS具有精度高、操纵灵活等特点，因此在军事当中得到了广泛的应用，尤其是在战争当中，对于精确制导武器具有非常重要的作用。

参考文献

[1] 曾艳丹.计算机通信与网络远程控制技术应用[J].消费电子，2013，9（22）：47-59.

[2] 黄梅.基于GSM网络远程控制的智能家居系统[J].价值工程，2014

通信工程用工协议篇8

【关键词】PLC 计算机监控通信软件 控制及信息协议

控制及信息协议既能促进工业生产的自动化，还有利于实际中管理智能化进行，因此控制及信息协议在实际中应用较为广泛，而PLC控制器主要是通过实现对每个生产环节的掌控来保证整个过程自动化，所以计算机监控系统和PLC相结合时能实现系统监控的一体化。目前，以太网用户中超过七成都使用了TCP/IP协议，但通信软件的研发利用还不够成熟。针对这个问题，本文从实际的软件运用情况着手，对其通信协议、消息传递等做了简要的分析。

1 针对控制与信息协议的研究

由于监控软件都是以控制及信息为协议，因此在软件研发过程中首先要选取合适的系统通信方式，适宜的通信方式能促进协议的应用，并对其有指导作用。在通信方式的问题上，设计者既要选取适合监控系统的通信方式，还要考虑CIP在Ethernet/IP中的适配问题。

1.1 选取合适的通信方式

控制及信息协议，指的是CIP为一个对等的面向对象协议，有助于在专业设备与工业装置间建立链接。由于其中的连接方式是基于物理层的连接，因此大体有两类，一是I/O连接，另外一个是显示消息连接。I/O的主要功能是传递相关信号，有利于高层信号的输入输出，主要用在某一个或多个应用程序的信号传输。而显示信息的连接方式稍显特殊，其主要能实现设备间的通信连接，因此在实际通信中其常用于特殊情况，并对通信情况作出信息反馈。相比于I/O连接方式，显示消息连接能让面向请求高效完成，因此监控通信软件常选消息的连接方式。

1.2 CIP在Ethernet/IP中的适配问题

为了保证CIP的有效利用，首先应对CIP即控制及信息协议的实际使用环境做一定的测试，通过综合分析挖掘适宜的配置源。一般而言，在使用CIP协议的过程中，常用Ethernet/IP当作适配与数据链层结构中的协议来适配CIP。而在实际工业以太网中，常以封装信号为格式，其形式一般为TCP分割和合并，包含的内容有数据长度、状态相应及各种编码等数字信息。在进行软件研发时，接口函数定为TCP/IP协议，将其作为填充尾部和消息包头部的途径。在实际运用中，0x0065、0x006F等代码能实现发送端口接收端口的封装要求，在系统中较为常见。因此在关于CIP在Ethernet/IP中适配问题的分析中，应通过读写命令深入分析PLC内存数据，对数据长度实行严格的控制，以此来挖掘CIP的配置源。

2 监控计算机与PLC的交叉设计

监控计算机与PLC的交叉设计是整个软件研发过程中十分关键的一个环节，而监控系统又大体包括三个部分，分别是主机、PLC和通信设备，三者互相辅助实现系统的功能。为了提高设备的可信度并保证其在使用过程中能维持稳定，常需要联合使用PLC与传感器，以实现整个系统能全自动运行。一方面，这种设计方法不仅能通过PLC实现对系统的实时控制，在整个过程中淡化计算机的作用，还能通过设置参数、发表任务这些环节高效的完成任务，且对信息作出及时反馈。另一方面，当有新命令需要时，PLC能自主通信，该过程的实现主要是通过计算机内部指定的存储区来完成。为了对这个过程进行简化以提高效率，笔者将PLC放在计算机的存储区，以对系统各环节实行监测，并由PLC存储区来读取需要的信息。因此，通过简化，PLC能有效完成信息的互相发送，且PLC还能通过独立的PLC写区对数据进行同步应答，保证了数据的有效及时传输。因此，监控计算机与PLC交叉设计的方法能将计算机与PLC连接为一个整体，促进了信息的有效应答。

3 通信软件的设计及功能实现

在通信软件功能的实现过程中，软件可以分为两个层次，基层为CIP通信类，其基础为以太网，高层为监控通信。通过两个层次的划分，计算机监控软件能高效运作，并发挥其功能。

3.1 控制及信息协议的通信类设计

CIP通信类协议的设计应以TCP/IP为基础，因此底层一般为TCP/IP协议栈，同时还要综合系统的实际要求，使二者能进行完美匹配。另外，在协议的实现过程中，计算机应成为通信的主要发起者，通过计算机对PLC发送命令，PLC接受命令后进行信息提供，而CIP协议实现报告读取功能。整个过程的执行顺序为请求-请求-回应-回应，可以看出其为双层工作模式。

另外，对特定的数据进行封装时，最后的封装包一般为16字节，具体的数据包括超时值、数据长度等多方面的内容。底层数据传送的环节较多，操作相对而言较为饭随，主要有传输、打包、解包，都会增加操作时长，但其能提供大量变量函数来进行弥补，进而提高传送效率。

3.2 监控通信设计

通信设计环节中，CIP对象起着相当重要的作用，其能有效的避免信息在传递过程中的重叠问题。针对这个情况，需要在PLC中定义命令缓冲区的相关标识，通过命令缓冲区的标识状态来有效规定协议内容。

PLC命令缓冲区的标识是下一步程序的主要判定方法，另外，在发送报告时由于要对信息进行多次循证导致效率不高，针对这个问题，笔者提出了主动处理机制，通过加入事件数据来改善效率低下的状况。

4 结语

总之，基于控制及信息协议的计算机监控软件能大大提高数据传送效率，且分层模式能保证系统运行的稳定性及整个过程的实时性，适合在工业生产中推广使用。

参考文献

[1]雷斌，马殷元，蒋兆远.基于控制及信息协议的计算机监控通信软件[J].计算机工程与设计，2012，33（03）：1218-1221.

[2]陈博.基于控制及信息协议的计算机监控通信软件[J].信息技术与技术化，2016（z1）.

[3]匡巧艳，徐成.网络应用软件监控系统通讯协议设计[J].计算机系统应用，2009，18（03）：76-78.

作者单位