[发明专利]一种基于数据链路层的通讯方法

说明书

本发明属于控制系统技术领域，具体涉及一种基于数据链路层的通讯协议。通过本通讯协议实现安全功能的网络访问，调用硬件的收、发驱动，为上层提供应用级的收发接口、完整的发送和接收服务、有效的接收信息，从而使得通讯简单、可靠、安全以及使协议更好适用于控制领域通信。

技术领域

本发明属于控制系统技术领域，具体涉及一种基于数据链路层的通讯协议。

背景技术

在工业控制系统中(例如DCS)，尤其在以安全为主导的控制系统中，底层设备的通讯协议安全显得极为重要。传统的网络通讯协议是以TCP/IP为核心的通信协议，在应用层可以使用相关协议及加密算法保证数据通信的安全。在以 FPGA为基础的控制系统中，通用网络通讯协议已不再适用。由于FPGA并不像CPU那样，基于操作系统的编程降低了设计与编写代码的难度。在某些特定的情形下，还要完成某些特定功能，标准网络通信协议不容易实现其实修改和定制。因此亟需在FPGA编程的基础下，设计一种基于数据链路层的通讯协议。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于数据链路层的通讯协议，从而重新定义以数据链路层为基础的通讯协议，便于优化，改进通讯效率。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于数据链路层的通讯协议，通过本软件设计方法实现安全功能的网络访问，调用硬件的收、发驱动，为上层提供应用级的收发接口、完整的发送和接收服务、有效的接收信息；具体包括以下两方面的设计：

①确定发送函数流程

发送函数不仅发送数据，内部还接收数据，由参数recvpkt返回接收到的数据包；连续发送同一数据包15次，并启动计时器，超过一定时间未收到数据，就重新发送该数据包15次，重复该发送步骤，1秒内仍未收到数据，则返回接收数据超时错误；

如果收到数据，则将收到的数据包的帧序号与刚发送的数据包的帧序号进行比较，若相等，则将数据经recvpkt参数传递给上层函数，若不相等则重复发送步骤，1秒内仍未接收到正确数据，则返回未收到正确数据的错误；发送成功一个数据包就将帧序号加1，其步骤如下：

第1.1步，上层程序调用通讯接口开始；

第1.2步，为传来的数据包头部添加mac地址，并进入下一步；

第1.3步，判断发送次数是否超限，如果没有超过发送次数，则进入第1.4 步，否则，返回错误信息，发送结束；

第1.4步，连续发送数据并等待接收，并进入下一步；

第1.5步，如果接收数据超时，则进入第1.6步，否则进行第1.7步；

第1.6步，等待设定的时间，并将发送次数加1，进入第1.3步；

第1.7步，比较发送和接收的帧序号，并进入下一步；

第1.8步，判断帧序号是否相等，如果帧序号相等，进入第1.9步，否则进入第1.6步；

第1.9步，返回接收到的数据，发送数据成功，发送结束；

(2)确定接收函数流程

当上层应用程序被动接收数据时调用该函数，在此之前首先调用查询函数查询控制器工作模式，确定是运行模式时，调用接收函数；

接收函数创建一个接收线程，等待接收控制器发来的数据；该线程一直扫描网卡上的缓冲区，如果是控制器发来的数据就取出该部分数据放入到一块共享数据区；

上层函数每间隔设定时间读一次该共享数据区，接收线程每间隔设定时间写一次该共享数据区；

接收数据线程的步骤如下：