【网络通讯】【通讯协议（一）】

网络通讯系列

第四章 【网络通讯】【DotNetty实现（四）】
第三章 【网络通讯】【SuperSocket实现（三）】
第二章 【网络通讯】【Socket实现（二）】
第一章 【网络通讯】【通讯协议（一）】

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前言

这里协定通讯协议。在自动化设备开发的场景下，因为项目时间紧，很多时候我们都是随便列一些字符串表示不同意思，就当是通讯协议了，但其实这样不好，一个是后期不好维护、后人不好接手，在开发过程中的变化不好追溯，同事也增加了莫名其妙BUG出现的概率，提高调试、维护成本。

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一、基本规则

1. 以太网接口，TCP/IP协议。

网线要根据具体情况选择，如考虑传输速率、抗干扰性、柔性等，一般常用的内容通讯简单网线即可。
如无特殊要求的话，不要纠结，上位机通常作为TCP客户端。

2. 数据格式，使用16进制字节。

（在程序中也可以在应用层上再封装一层字符串的接口，装换字节后再通过通讯接口发送，或将接收到的内容转换字符串再输出）

注意：在16进制字节中，本协议规定，所有数据均按照小端格式传输，即16位、32位数据格式均先传输先低后高原则

3. 问答方式通讯，有问必有答。

正常通讯时，由上位机客户端下发指令到服务器，服务器收到指令，然后处理逻辑，最后需要回复上位机客户端处理结果，如无逻辑需要处理，也要回复信息表示收到（心跳指令除外）
上位机客户端发出的报文叫下行报文，服务器发出的报文叫上行报文。

二、数据链路层

1. TCP标准数据包格式

包长度	固定标识	命令码	操作号	总包数	分包号	数据长度	数据内容	校验码	结束符	固定标识
	0x04	PF					Data	Crc16	0x55	0x00
2字节	1字节	1字节	1字节	2字节	2字节	2字节	N字节	2字节	1字节	1字节

包长度：表示发送的有效数据长度（不包括本身），即从前面固定标识到包尾固定标识范围内的字节总数（包括固定标识），用来解析分隔收到的通讯内容。

命令码：标识当前指令的具体分类，如表示心跳命令可以用0xFF，表示视觉图形处理结果可以用0xFE，这个可以分两部分，一部分是公司内所有项目固定的命令，另一个部分根据项目具体的情况协定，但是不管怎么样，一定一定一定要输出定好后的协议文档存档。

操作号：从0开始，这个是每次发送命令后，下次发送新命令需要递增的，因为工业自动化设备的生产环境千奇百怪，有的设备干扰挺强的，容易丢包，这时候程序就可以通过操作号很容易处理了，程序可以一直发送同一条指令，操作号不变，直到收到回复后再发送下一条指令，操作号递增变化。

总包数、分包号：从1开始，这两个是一起使用的，因为发送一条指令不能太大，否则容易出现丢包等异常现象，我们协议规定一条指令最大1Kb即1024字节，那么某个场景下需要发送升级文件到下位机嵌入式板，可能就发不出了，这时候就可以用上分包功能，读文件内容并拆分多包分别发送，注意操作号应该是要一样的，因为在分包号已经区分开了。总包数、分包号分别使用2个字节，意味着一共可以发送最大的内容长度是：(1024-15)*65535=66124815字节，约为63MB大小，如果超出这个范围，需要结合命令码扩展。

数据长度：即数据内容的长度，用于解析数据内容

数据内容：即发送的具体内容，举个例子，如需要发送视觉的X、Y补偿数据给到机械手，X为0.01，Y为0.12，那么在协议上可以这样定，单位为0.001，X占一个字节，Y占一个字节，那么X为10即0x0A，Y为120即0x78，那么数据长度+数据内容就应该是：0x02 0x0A 0x78

校验码：表示从命令字到后数据内容最后一个数据的范围内所有数据的CRC16查表校验。
校验表：

    CRC16_Table = [
    0x0000, 0x1021, 0x2042, 0x3063, 0x4084, 0x50a5, 0x60c6, 0x70e7,
    0x8108, 0x9129, 0xa14a, 0xb16b, 0xc18c, 0xd1ad, 0xe1ce, 0xf1ef,
    0x1231, 0x0210, 0x3273, 0x2252, 0x52b5, 0x4294, 0x72f7, 0x62d6,
    0x9339, 0x8318, 0xb37b, 0xa35a, 0xd3bd, 0xc39c, 0xf3ff, 0xe3de,
    0x2462, 0x3443, 0x0420, 0x1401, 0x64e6, 0x74c7, 0x44a4, 0x5485,
    0xa56a, 0xb54b, 0x8528, 0x9509, 0xe5ee, 0xf5cf, 0xc5ac, 0xd58d,
    0x3653, 0x2672, 0x1611, 0x0630, 0x76d7, 0x66f6, 0x5695, 0x46b4,
    0xb75b, 0xa77a, 0x9719, 0x8738, 0xf7df, 0xe7fe, 0xd79d, 0xc7bc,
    0x48c4, 0x58e5, 0x6886, 0x78a7, 0x0840, 0x1861, 0x2802, 0x3823,
    0xc9cc, 0xd9ed, 0xe98e, 0xf9af, 0x8948, 0x9969, 0xa90a, 0xb92b,
    0x5af5, 0x4ad4, 0x7ab7, 0x6a96, 0x1a71, 0x0a50, 0x3a33, 0x2a12,
    0xdbfd, 0xcbdc, 0xfbbf, 0xeb9e, 0x9b79, 0x8b58, 0xbb3b, 0xab1a,
    0x6ca6, 0x7c87, 0x4ce4, 0x5cc5, 0x2c22, 0x3c03, 0x0c60, 0x1c41,
    0xedae, 0xfd8f, 0xcdec, 0xddcd, 0xad2a, 0xbd0b, 0x8d68, 0x9d49,
    0x7e97, 0x6eb6, 0x5ed5, 0x4ef4, 0x3e13, 0x2e32, 0x1e51, 0x0e70,
    0xff9f, 0xefbe, 0xdfdd, 0xcffc, 0xbf1b, 0xaf3a, 0x9f59, 0x8f78,
    0x9188, 0x81a9, 0xb1ca, 0xa1eb, 0xd10c, 0xc12d, 0xf14e, 0xe16f,
    0x1080, 0x00a1, 0x30c2, 0x20e3, 0x5004, 0x4025, 0x7046, 0x6067,
    0x83b9, 0x9398, 0xa3fb, 0xb3da, 0xc33d, 0xd31c, 0xe37f, 0xf35e,
    0x02b1, 0x1290, 0x22f3, 0x32d2, 0x4235, 0x5214, 0x6277, 0x7256,
    0xb5ea, 0xa5cb, 0x95a8, 0x8589, 0xf56e, 0xe54f, 0xd52c, 0xc50d,
    0x34e2, 0x24c3, 0x14a0, 0x0481, 0x7466, 0x6447, 0x5424, 0x4405,
    0xa7db, 0xb7fa, 0x8799, 0x97b8, 0xe75f, 0xf77e, 0xc71d, 0xd73c,
    0x26d3, 0x36f2, 0x0691, 0x16b0, 0x6657, 0x7676, 0x4615, 0x5634,
    0xd94c, 0xc96d, 0xf90e, 0xe92f, 0x99c8, 0x89e9, 0xb98a, 0xa9ab,
    0x5844, 0x4865, 0x7806, 0x6827, 0x18c0, 0x08e1, 0x3882, 0x28a3,
    0xcb7d, 0xdb5c, 0xeb3f, 0xfb1e, 0x8bf9, 0x9bd8, 0xabbb, 0xbb9a,
    0x4a75, 0x5a54, 0x6a37, 0x7a16, 0x0af1, 0x1ad0, 0x2ab3, 0x3a92,
    0xfd2e, 0xed0f, 0xdd6c, 0xcd4d, 0xbdaa, 0xad8b, 0x9de8, 0x8dc9,
    0x7c26, 0x6c07, 0x5c64, 0x4c45, 0x3ca2, 0x2c83, 0x1ce0, 0x0cc1,
    0xef1f, 0xff3e, 0xcf5d, 0xdf7c, 0xaf9b, 0xbfba, 0x8fd9, 0x9ff8,
    0x6e17, 0x7e36, 0x4e55, 0x5e74, 0x2e93, 0x3eb2, 0x0ed1, 0x1ef0
];

总结

后面章节我们从代码上具体实现