[发明专利]一种二进制通信协议数据链路层传输帧格式

说明书

本发明提出了一种二进制通信协议数据链路层传输帧格式，用于解决RTU模式中以时间间隔标识一帧数据开始和结束导致通信可靠性和传输效率较低的问题。本发明包括帧头、应用数据单元ADU和帧尾；帧头采用0xFE；应用数据单元ADU包括依次连接的地址段、简单数据单元PDU和校验段。地址段包括选项字节字段和设备号字段，简单数据单元PDU包括依次连接的命令码和数据段；帧尾采用0xFF。本发明的优点在于：帧头采用0xFE，帧尾采用0xFF，提高了数据传输的可靠性及传输的稳定性，缩短了每帧数据的传输时间，在传输大量数据时有效的提高数据的传输效率。采用0xFD作为转义字符，增加数据帧有效内容载荷。

技术领域

本发明属于通信传输协议领域，涉及一种数据链路层的通信协议，具体涉及一种二进制通信协议数据链路层传输帧格式，可用于控制设备之间的通信。

背景技术

为实现控制器及不同设备之间的通信，工业上存在着多种通信协议，Modbus协议因其接口广泛，廉价，传输速率高效等特性，在工业领域被广泛的应用和推广，通过此协议，可实现控制器相互之间、控制器及其它设备之间进行通信，目前已成为一种工业领域被广为应用的真正开放、标准的网络通信协议，其在数据链路层协议主要有两种模式：ASCII码模式和RTU模式。

当采用ASCII码模式通信时，消息中每8bits用两个ASCII码表示，报文以冒号(：)字符(ASCII码3AH)开始，以回车换行符结束(ASCII码0DH,0AH)，这种方式的主要优点是字符发送时间间隔可达到1s而不发生错误，但ASCII码模式只能传输ASCII码，如果帧数据内容为二进制数据(信息多是二进制数据)，则需要转化成ASCII码进行传输，造成传输数据变长，传输数据量变大。因此只在特殊场合应用。

当采用RTU模式通信时，数据链路层传输帧格式的结构如图1所示，消息中每8bits对应两个4位的十六进制字符，每帧间的时间间隔不能超过少于3.5个字符，则帧结构包括一个至少3.5个字符的时间标志一帧数据的开始，应用数据单元ADU和一个至少3.5个字符的时间表示一帧数据的结束也即下一帧数据的开始，这种方式的主要优点是：在同样波特率下，可比ASCII码方式传送更多的数据，但由于帧数据采用时间间隔作为帧开始和帧结束标识，在实际通信过程中，时间间隔的控制通过字符超时定时器的时钟标记，定时器时钟依赖于硬件电路的设计和软件的编写，因此通信容易受到硬件电路和软件编程稳定性的影响，导致通信可靠性和传输效率较低。

为了提高通信的可靠性和传输效率，目前采用的方法大多是在RTU模式的基础上通过在硬件电路上提高定时器的精确性，或者在软件编程上优化程序算法实现的，但是存在的缺陷是由于硬件电路设计本身的限制通信的可靠性和传输效率仍然较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种二进制通信协议数据链路层传输帧格式，旨在提高通信的可靠性和传输效率。

本发明的设计思路是：结合Modbus ASCII码模式下具有专用的起始帧和结束帧的优点，将标准Modbus RTU模式下以时间间隔不能超过少于3.5个字符作为判断帧开始和结束的条件去除，改为在报文中增加0xFE作为帧头，0xFF作为结束帧。

根据上述技术思路，本发明采用的技术方案为：

一种二进制通信协议数据链路层传输帧格式，其传输帧格式包括帧头、应用数据单元ADU和帧尾；

所述帧头，采用0xFE；

所述应用数据单元ADU，包括依次连接的地址段、简单数据单元PDU和校验段，其中，所述地址段，包括选项字节字段和设备号字段，所述简单数据单元PDU，包括依次连接的命令码和数据段；

所述帧尾，采用0xFF；