接口协议十篇

接口协议篇1

论文摘要：文中详细介绍了PS/2接口协议的内容、电气特性和标准键盘的第二套键盘扫描码集。给出了基于嵌入式系统的PS/2接口的软、硬件实现方法，并介绍了工控PC外接双键盘的解决方案。通过使用模拟开关CD4052巧妙地解决了工控PC外接双键盘的冲突问题。

1 PS／2接口标准的发展过程

随着计算机工业的发展，作为计算机最常用输入设备的键盘也日新月异。1981年IBM推出了IBM PC／XT键盘及其接口标准。该标准定义了83键，采用5脚DIN连接器和简单的串行协议。实际上，第一套键盘扫描码集并没有主机到键盘的命令。为此，1984年IBM推出了IBMAT键盘接口标准。该标准定义了84～101键，采用5脚DIN连接器和双向串行通讯协议，此协议依照第二套键盘扫描码集设有8个主机到键盘的命令。到了1987年，IBM又推出了PS／2键盘接口标准。该标准仍旧定义了84～101键，但是采用6脚mini－DIN连接器，该连接器在封装上更小巧，仍然用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫描码集，同时支持17个主机到键盘的命令。现在，市面上的键盘都和PS／2及AT键盘兼容，只是功能不同而已。

2　PS／2接口硬件

2．1 物理连接器

一般，具有五脚连接器的键盘称之为AT键盘，而具有六脚mini－DIN连接器的键盘则称之为PS／2键盘。其实这两种连接器都只有四个脚有意义。它们分别是Clock（时钟脚）、Data数据脚、＋5V（电源脚）和Ground（电源地）。在PS／2键盘与PC机的物理连接上只要保证这四根线一一对应就可以了。PS／2键盘靠PC的PS／2端口提供＋5V电源，另外两个脚Clock（时钟脚）和Data数据脚都是集电极开路的，所以必须接大阻值的上拉电阻。它们平时保持高电平，有输出时才被拉到低电平，之后自动上浮到高电平。现在比较常用的连接器如图1所示。

2．2 电气特性

PS／2通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过Clock（时钟脚）同步，并通过Data（数据脚）交换数据。任何一方如果想抑制另外一方通讯时，只需要把Clock（时钟脚）拉到低电平。如果是PC机和PS／2键盘间的通讯，则PC机必须做主机，也就是说，PC机可以抑制PS／2键盘发送数据，而PS／2键盘则不会抑制PC机发送数据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33kHz，大多数PS／2设备工作在10～20kHz。推荐值在15kHz左右，也就是说，Clock（时钟脚）高、低电平的持续时间都为40μs。每一数据帧包含11～12个位，具体含义如表1所列。

表1 数据帧格式说明

1个起始位

总是逻辑0

8个数据位

（LSB）低位在前

1个奇偶校验位

奇校验

1个停止位

总是逻辑1

1个应答位

仅用在主机对设备的通讯中

表中，如果数据位中1的个数为偶数，校验位就为1；如果数据位中1的个数为奇数，校验位就为0；总之，数据位中1的个数加上校验位中1的个数总为奇数，因此总进行奇校验。

2．3 PS／2设备和PC机的通讯

PS／2设备的Clock（时钟脚）和Data数据脚都是集电极开路的，平时都是高电平。当PS／2设备等待发送数据时，它首先检查Clock（时钟脚）以确认其是否为高电平。如果是低电平，则认为是PC机抑制了通讯，此时它必须缓冲需要发送的数据直到重新获得总线的控制权（一般PS／2键盘有16个字节的缓冲区，而PS／2鼠标只有一个缓冲区仅存储最后一个要发送的数据）。如果Clock（时钟脚）为高电平，PS／2设备便开始将数据发送到PC机。一般都是由PS／2设备产生时钟信号。发送时一般都是按照数据帧格式顺序发送。其中数据位在Clock（时钟脚）为高电平时准备好，在Clock（时钟脚）的下降沿被PC机读入。PS／2设备到PC机的通讯时序如图2所示。

当时钟频率为15kHz时，从Clock（时钟脚）的上升沿到数据位转变时间至少要5μs。数据变化到Clock（时钟脚）下降沿的时间至少也有5 μs，但不能大于25 μs，这是由PS／2通讯协议的时序规定的。如果时钟频率是其它值，参数的内容应稍作调整。

上述讨论中传输的数据是指对特定键盘的编码或者对特定命令的编码。一般采用第二套扫描码集所规定的码值来编码。其中键盘码分为通码（Make）和断码（Break）。通码是按键接通时所发送的编码，用两位十六进制数来表示，断码通常是按键断开时所发送的编码，用四位十六进制数来表示。

3 PS／2接口的嵌入式软件编程方法

PS／2设备主要用于产生同步时钟信号和读写数据。

3．1 PS／2向PC机发送一个字节

从PS／2向PC机发送一个字节可按照下面的步骤进行：

(1)检测时钟线电平，如果时钟线为低，则延时50μs；

(2)检测判断时钟信号是否为高，为高，则向下执行，为低，则转到(1)；

(3)检测数据线是否为高，如果为高则继续执行，如果为低，则放弃发送（此时PC机在向PS／2设备发送数据，所以PS／2设备要转移到接收程序处接收数据）；

(4)延时20μs（如果此时正在发送起始位，则应延时40μs）；

（5）输出起始位（0）到数据线上。这里要注意的是：在送出每一位后都要检测时钟线，以确保PC机没有抑制PS／2设备，如果有则中止发送；

（6）输出8个数据位到数据线上；

（7）输出校验位；

（8）输出停止位（1）；

（9）延时30μs（如果在发送停止位时释放时钟信号则应延时50μs）；

通过以下步骤可发送单个位：

（1）准备数据位（将需要发送的数据位放到数据线上）；

（2）延时20μs；

（3）把时钟线拉低；

（4）延时40μs；

（5）释放时钟线；

（6）延时20μs。

3．2 PS／2设备从PC机接收一个字节

由于PS／2设备能提供串行同步时钟，因此，如果PC机发送数据，则PC机要先把时钟线和数据线置为请求发送的状态。PC机通过下拉时钟线大于100μs来抑制通讯，并且通过下拉数据线发出请求发送数据的信号，然后释放时钟。当PS／2设备检测到需要接收的数据时，它会产生时钟信号并记录下面8个数据位和一个停止位。主机此时在时钟线变为低时准备数据到数据线，并在时钟上升沿锁存数据。而PS／2设备则要配合PC机才能读到准确的数据。具体连接步骤如下：

（1）等待时钟线为高电平。

（2）判断数据线是否为低，为高则错误退出，否则继续执行。

（3）读地址线上的数据内容，共8个bit，每读完一个位，都应检测时钟线是否被PC机拉低，如果被拉低则要中止接收。

（4）读地址线上的校验位内容，1个bit。

（5）读停止位。

（6）如果数据线上为0（即还是低电平），PS／2设备继续产生时钟，直到接收到1且产生出错信号为止（因为停止位是1，如果PS／2设备没有读到停止位，则表明此次传输出错）。

（7 输出应答位。

（8） 检测奇偶校验位，如果校验失败，则产生错误信号以表明此次传输出现错误。

（9）延时45 μs，以便PC机进行下一次传输。

读数据线的步骤如下：

（1）延时20μs；

（2）把时钟线拉低

（3）延时40μs

（4）释放时钟线

（5）延时20μs

（6）读数据线。

下面的步骤可用于发出应答位；

（1）延时15μs；

（2）把数据线拉低；

（3）延时5μs；

（4）把时钟线拉低；

（5）延时40μs；

（6）释放时钟线；

（7）延时5μs；

（8）释放数据线。

4　用于工控机的双键盘设计

工控机通常要接标准键盘，但是为了方便操作，常常需要外接一个专用键盘。此实例介绍了在工控PC机到PS／2总线上再接入一个自制专用键盘的应用方法。

该设计应能保证两个键盘单独工作，而且相互不能影响。因此，不能直接把专用键盘和标准键盘一起接到工控PC的PS／2口。鉴于这种情况，本设计使用模拟开关CD4052并通过时分复用工控PC的PS／2口，来使在同一个时刻只有一个键盘有效，从而解决上述问题。其硬件原理图如图3所示。其中P2口和P1口用于键盘扫描电路（图中未画出），P0．0为数据端，P0．1为时钟端，P0．2为模拟开关选通端。由于专用键盘不需要接收工控PC机的命令，所以软件中并不需要写这部分相应的代码。

通过软件可在专用键盘复位后把P0．2清0，以使模拟开关CD4052打开相应的通道。这时工控PC的标准键盘将开始工作。标准键盘可以完成工控PC刚启动时对外设检测的应答。复位后的专用键盘不停地扫描有没有按键，如果有键按下则识别按键，并且按照预先的设计进行编码，同时调用发送程序并通过PS／2口发送到工控PC。此时模拟开关关闭相应通道（将P0．2置1），专用键盘接入工控PCPS／2口的时钟线和数据线而工作，但标准键盘被模拟开关从PS／2的时钟线和数据线中断而不工作，这样，双键盘便可时分复用同一个工控PC机的PS／2口。相应的发送子程序如下：

＃define DATAP00 用P0．0做数据线

＃define CLKP01 用P0．1做时钟线

＃define INHIBITP02 用P0．2做CD4052的INH端

＃define PORTRP1 用P1口做读入口

＃define PORTWP2 用P2口做写出口 可以实现64个自定义键

void send（ucharx）／＊＊＊function forsend a char da-ta＊＊＊／

{

uchar i，temp，char_temp;

bit flag_check＝1;

INHIBIT＝1;／／disable standard keyboard

delay_ ms(3);

temp＝x;

for(i＝0;i＜8;i＋＋)／／find the number of 1 in this uchar x is odd or not

{

char_temp＝temp＆0x01;

if(char_temp＝＝0x01)

{

flag_check＝!flag_check;

}

temp＝temp＞＞1;

}

CLK＝1;／／send 1 to P1 then read P1

while (!CLK) ／／ifCLK is low wait

{

;

}

CLK＝1;DATA＝1;／／send 1 to P1 then read P1

if(CLK＝＝1)

{

delay_us(30);／／

}

if(CLK＝＝1＆＆DATA＝＝1)／／send data

{

DATA＝0;／／start bit 0

delay_us(10);

CLK＝0;

delay_us(5);／／

temp＝x;

for(i＝0;i＜8;i＋＋)／／send 8 bits LSBfirst

{

CLK＝1;

delay_us(5);

char_temp＝temp＆0x01;

if(char_temp＝＝0x01)

{

DATA＝1;

}

else

{

DATA＝0;

}

／／DATA＝(bit)(temp＆0x01);

／／LSB

delay_us(10);

CLK＝0;

delay_us(5);

temp＝temp＞＞1;

}

CLK＝1;／／send check bit

delay_us(5);

DATA＝flag_check;

delay_us(10);

CLK＝0;

delay_us(5)

CLK＝1;／／send stop bit

delay_us(5);

DATA＝1;

delay us10

CLK＝0

delay_us(5);

CLK＝1;

delay_us(30); 

CLK＝1;DATA＝1;／／send 1 to P1 then read P1

if(CLK＝＝1＆＆DATA＝＝0)

{

return; ／／pc is sending data to mcu， go to

receiving function

}

INHIBIT＝0; ／／enable standard keyboard

}

接口协议篇2

【关键词】LTE空中接口技术标准管理研究发现

一、协议栈的结构

协议栈是计算机网络中的一个专业名词，它主要是为反映文件在网络传输中的过程，是网络中各层协议的总和。LTE就是在这种背景上发展的一种很先进的系统，它在技术上引用了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，采用这种技术可以使频谱分配更加灵活，有效的提高了频谱的效率。同时还增大了系统容量和覆盖，为文件的传输提供了更大的活动空间，提高了数据传输的速率，在带宽的应用上也能支持多种形式分配。LTE系统结构上主要由三个子层构成：物理层（无线处理数据）、数据链路层（处理和控制数据的发送或接收）、无线资源控制层（控制系统工作状态）。其中，第二层的数据链路层又被划分为媒体接入控制子层、无线链路控制子层和分组数据汇聚协议子层。

二、协议栈的研究与实现

（1）首先是数据链路层中的分组数据汇聚协议层的设计。此层的功能主要是封装IP数据。本来在嵌入式的程序开发的协议栈一般都采用lwIP，但是为了数据更加稳定，本项目设计中便引入了LTE结构中。其工作原理是当PDCP子层收到一个1wIP数据的pbuf结点的时候就会生成一个对应pdcp―sdu结点，生成的这个sdu结点将会转移到队列里等待封装处理。

（2）然后是数据链路层中的无线链路控制层的设计。这一层的主要作用是为上层即PDCP子层提供稳定、可靠的传输服务，传输模式有透明模式、无确认模式、确认模式三种。TM模式不会对数据产生任何处理和改变，uM模和AM模式的设计类似。设计实现RLC AM发送端时，也是采用双缓冲队列（处理缓冲队列和发送缓冲队列）。当收到上级命令或请求的时候函数就会将相应的数据放入队列中。接收到发送命令的时候立即进行发送。在RLC接收端，也设计了一个队列来实现接收窗口，它的大小和形式与发送端发送缓冲队列一致。通过调整接收指针来保证与发送端匹配工作完成数据接收。另外在接收到数据时会根据轮询字段的值，对是否生成状态报告进行判断。

（3）最后是数据链路层中的媒体接入层的设计。媒体接入层的作用主要是对数据的复用和解复用。也就是通过编码，将不同信道中的数据封装到对应的MAC包中。此子层也是采用双缓冲队列，解复用恰恰是一个相反的过程，即根据MAC子头中的信息，恢复出原始数据，并将数据递放到缓冲队列中，利用分发函数将数据传递给相应的操作过程。

三、系统开发的平台和测试

对LIT的结构了解了之后便是对硬件设备的准备。此系统的开发具有一定的复杂性，因此对设备的配置要求比较高。一般此系统的开发板都选用Virtex-6 ML605 FP-GA。这种开发板的FPGA、处理器、内存、串口等各种控制器都都可以满足系统开发的需求。

系统开发完成后需要进行系统流程测试，这是软件系统开发必不可少的一步。本次的测试以开发板上的网口作为UE的数据来源，为了捕获和预处理网口的数据，需要在LWIP协议的基础上编写一个上层的小程序。通过开发板的AURORA模块连接对应的端口，然后进行数据的传送和接受测试。在测试的方式上可以选择通过LTE物理层链路模块，以几组不同的发送速率和编码方式测试协议栈的处理速率；也可以直接利用AURORA模块直接测试。

四、结语

本文通过对LTE空中接口协议栈的流程和开发入手，简单的对LTE协议栈进行了研究与实现。LTE系统是一种需要更加专业的水平进行研究和探索，它还有很大的提升空间，在未来的通讯发展中，随着LTE技术的推广和应用，各种面向小型设备的LTE空中接口协议栈的研究和实现有很广泛的现实意义和应用前景。

参考文献

[1]龙鹏飞，宫蓉蓉.一种新的嵌入式TCP/IP协议栈的研究与实现[J].微计算机应用，2007，28（4）：372-375.

接口协议篇3

【关键词】Diameter协议 IMS网络 Cx/Dx接口 AAA

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2015.24.009 中图分类号：TN915.81 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2015）24-0045-06

引用格式：席剑霄. Diameter协议在IMS网络Cx/Dx接口中的应用研究[J]. 移动通信， 2015，39（24）： 45-50.

Research on Application of Diameter Protocol to Cx/Dx Interface

in IP Multimedia Subsystem

XI Jian-xiao

（the First Institute of Ministry of Public Security， Beijing 100048， China）

[Abstract] Diameter protocol was drawn up by IETF （the Internet Engineering Task Force）. It is the AAA protocol oriented to the next generation of core network and adopted by multiple interfaces of IMS networks to serve as communication protocol. The business scope of Cx/Dx interface in IMS network was studied in this paper. In addition， the application extension made by 3GPP based on Diameter protocol according to Cx/Dx interface characteristics was introduced. The role and significance of Cx/Dx interface were pointed out. Finally， the key service process and signaling were analyzed.

[Key words]Diameter protocol IP multimedia subsystem network Cx/Dx interface AAA

1 引言

信息与通信技术的发展，使得电信业务也取得了长足的进步。在新技术的应用下，目前电信系统体现出的特征主要有：从支持语音业务为主向承载多媒体业务发展，核心网向IP化、扁平化过渡，固网与移动通信网融合（FMC，Fixed Mobile Convergence）进程加快等。IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）网络正是在这样的背景下诞生的。IMS网络的出现，客观上增加了电信运营商的用户数量，丰富了电信运营商向用户提供的业务类型，降低了新业务的部署和运营成本，同时在QoS（Quality of Service，服务质量）、系统安全、（漫游）计费等方面也提供了相应的保障。这基本上满足了运营商对能够支持全业务的统一融合网络架构的需求[1]，被看作是下一代核心网的关键技术。

3GPP组织在R5版本中，首次将IMS网络写入标准，并对IMS网络中逻辑功能实体之间的接口参考点功能、消息流程和信令格式做出了详细的规定。其中，Cx和Dx接口参考点主要负责完成网络核心数据交换，该接口对于IMS网络安全和用户信息安全至关重要。在规范流程中，IMS网络中负责核心交换的功能实体需要通过该接口向数据存储网元请求关键数据，并根据返回结果，完成用户身份认证、接入鉴权、漫游管理和呼叫控制等业务流程。

从整体上来讲，Cx/Dx接口是完成IMS网络所有核心业务的基础接口，为业务的顺利开展提供了数据支撑。该接口采用新一代AAA（Authentication、Authorization、Accounting）协议，Diameter作为业务载体，在Diameter基础协议之上，制定了相应的通信流程并扩展了应用消息，较好地满足了接口承载的实际业务需求。

2 Cx/Dx接口参考点

2.1 Cx/Dx接口参考点位置

Cx/Dx接口参考点在IMS网络中的位置如图1[2]所示。

Cx/Dx接口连接的网络功能实体包括I-CSCF（Interrogating CSCF）、S-CSCF（Serving CSCF）、HSS（Home Subscriber Server）、SLF（Subscription Locator Function）。其中，HSS服务器与CSCF服务器之间的交互接口定义为Cx接口，CSCF服务器和SLF服务器之间的接口定义为Dx接口[3]。

2.2 Cx/Dx接口功能

（1）位置服务

位置管理功能主要包括用户注册状态查询、S-CSCF发起的注册/注销、网络发起的注册/注销、用户位置查询等。具体内容为：

1）用户状态查询：当I-CSCF收到用户SIP（Session Initiation Protocol，会话发起协议）协议注册消息之后，发送查询消息到HSS，对用户进行身份认证、检查用户公有标识IMPU（IP Multimedia Public Identity，IP多媒体公有标识）和用户私有标识IMPI（IP Multimedia Private Identity，IP多媒体私有标识）是否匹配、确定用户归属S-CSCF地址等。

2）S-CSCF发起的注册/注销：S-CSCF发起用户注册和注销信息请求到HSS，将用户信息与S-CSCF实体进行关联或清除关联，并在注册成功之后，从HSS下载用户相关信息。

3）网络发起的注册/注销：在一些特定的应用场景下，需要由系统主动将用户注销。此时，由HSS将用户在数据库中的状态进行改变，并将通知消息发送给用户归属S-CSCF。

4）用户位置查询：当I-CSCF收到针对某一用户的被呼叫请求消息后，向HSS发送被叫用户归属S-CSCF查询信息，或者根据PSI（Public Service Identity，公共服务标识）查询AS（Application Server，应用服务器）服务器的路由信息。

（2）用户数据处理

针对用户数据的处理包括用户注册成功后，CSCF从HSS下载用户文档;用户基本信息、计费信息、漫游信息等;当CSCF所需要的用户数据发生变化后，HSS使用推送模式向CSCF发送用户数据通知。

（3）鉴权

用户接入IMS网络的过程中，系统需要对用户身份进行鉴权（必要时是双向鉴权）。鉴权过程中使用的鉴权参数，需要通过Cx接口传递给AuC服务器（IMS系统中通常为CSCF服务器）。同时，针对特定的鉴权体制，需要通过该接口解析鉴权过程中UE（User Equipment，用户设备）与HSS之间的SQN数据的同步失败问题。

（4）HSS位置解析

在某些运营商的IMS系统中，可能存在多个HSS服务器。此时，CSCF需要能够找到与该用户信息对应的HSS服务器。为了能找到对应的HSS服务器，CSCF需要通过Dx接口与SLF或Diameter服务器进行通信。如果是SLF，由CSCF发送HSS位置请求给SLF，SLF根据相应策略，将HSS位置信息通知CSCF;如果是Diameter服务器，由Diameter服务器将请求转发至对应的HSS服务器。从本质上来看，解析HSS服务器的过程，是一种从用户标识到对应HSS服务器的映射。

（5）隐式注册

通过Cx/Dx接口的用户注册流程，IMS网络允许用户通过一次公有用户标识的注册，将该公有用户标识所在的隐式注册集中其他所有的公有用户标识同时完成注册，简化了注册流程，降低了系统负荷，提高了运行效率。

（6）S-CSCF指派

当I-CSCF在收到UE注册请求后，需要与HSS进行通信，获取网络中存在的S-CSCF（网络中可能不止有一个S-CSCF）信息。如果之前HSS没有为UE指派S-CSCF，那么HSS应当在响应消息中包含S-CSCF的能力集合，由I-CSCF在结果集合中进行S-CSCF能力评价，选择出下一跳S-CSCF。通常，在能力集合定义项目和选择算法，由电信运营商自主定义。

2.3 作用与意义

Cx/Dx接口参考点在IMS网络中的主要意义有下面几点。首先，为会话控制和信令消息路由提供“参考依据”。CSCF是IMS系统中的核心控制单元，主要负责会话信令建立与消息转发，通过该接口获取的相关数据，决定了业务控制流程和信令消息的转发地址。其次，在终端网络接入过程中，实现了对其身份的认证和授权。不同的CSCF功能实体（如I-CSCF和S-CSCF），在接入过程中分别完成了相关认证工作，这在客观上也缓解了核心网的压力。最后，对用户信息和业务信息实现了有效的管理和利用。

3 Diameter协议在Cx/Dx接口上的扩展

Diameter协议是IETF制定的针对下一代网络的AAA协议，是对原有的RADIUS协议的加强和升级，其在传输控制、错误处理、消息传输可靠性、故障切换、可扩展性、安全机制等方面都得到了改进。Diameter基础协议是应用层协议，被定义在RFC3588文档中，支持网络接入请求应用、移动IP应用、SIP应用等。在可扩展性方面，Diameter协议允许增加新定义的应用、消息和AVP（Attribute Value Pair，属性值对）来支持不同类型的应用。Diameter协议体系结构如图2[4]所示：

图2 Diameter协议体系结构

IANA（the Internet Assigned Numbers Autho- rity，互联网编号分配管理机构）分配给Cx/Dx接口的扩展应用标识编号为16777216，3GPP组织的制造商标识编号为10415，Diameter协议在Cx/Dx接口上的命令如表1[5]所示。

4 关键业务流程分析

4.1 接入认证流程

用户注册流程如图3[3]所示。

步骤1-2：对于尚未注册的终端，注册请求消息（SIP协议中的Register消息）经过路由转发至I-CSCF服务器;

步骤3-4：I-CSCF发送Diameter消息中的User-Authorization-Request请求到HSS服务器，消息格式为（省略部分AVP）[5]：

：：=

{Vendor-Specific-Application-Id}

{User-Name}

{Public-Identity}

{Visited-Network-Identifier}

[User-Authorization-Type]

[UAR-Flags]

……

在UAR消息中，主要携带了用户公有标识、私有标识、拜访网络标识等内容。HSS服务器根据携带的参数信息，判断用户标识是否合法、标识是否匹配、是否为紧急注册请求，检查用户认证类型（注册、注销、重复注册）等。如果检查通过，HSS将S-CSCF信息结果返回给I-CSCF。

步骤5：I-CSCF提取出HSS返回的UAA应答消息中S-CSCF的信息，选择出满足业务需求的S-CSCF，并将Register消息转发给S-CSCF。

步骤6-7：对于首次注册的终端，S-CSCF根据一定的接入鉴权策略，发起对接入终端的鉴权挑战。S-CSCF向HSS发送Multimedia-Auth-Request请求，Multimedia-Auth-Request消息格式为（省略部分AVP）[5]：

：：≤Diameter Header： 303，REQ，PXY，16777216>

{Vendor-Specific-Application-Id}

{Auth-Session-State}

{User-Name}

{Public-Identity}

{SIP-Auth-Data-Item}

{SIP-Number-Auth-Items}

{Server-Name}

……

根据不同的鉴权策略，如IMS-AKA（IMS Authentication and Key Agreement），在SIP-Auth-Data-Item AVP、SIP-Number-Auth-Items AVP携带相应的描述信息，HSS在MAA应答消息中将鉴权参数返回给S-CSCF（如鉴权向量）。

步骤8-10：S-CSCF返回401应答，应答消息中携带从HSS服务器获取的鉴权参数，向接入终端发起鉴权挑战。401应答通过I-CSCF和P-CSCF转发到终端。

步骤11-15：终端根据鉴权挑战算法和参数，计算鉴权结果，并将计算结果添加到第二次Register消息体中。在终端要求双向鉴权的情况下，终端可在第二次Register消息体中添加对系统的鉴权参数。另外，在步骤13和步骤14中，如果之前I-CSCF已经为终端指定S-CSCF地址，可直接将消息转发到S-CSCF，不再重复S-CSCF选择过程。

步骤16-17：S-CSCF根据终端的计算结果，与正确的鉴权计算结果进行比对，如果一致的话，则鉴权通过，并发送Server-Assignment-Request请求到HSS。通过SAR请求中的User-Name、Server-Name等AVP完成终端与S-CSCF的匹配。另外，也可完成下载用户信息、获取CSCF故障恢复信息等业务。

步骤18-20：将注册成功的200 OK消息发送至终端。在要求双向鉴权的情况下，需要将终端对系统的鉴权计算结果添加到应答消息中，由终端对网络实施鉴权。

4.2 归属S-CSCF查询

归属S-CSCF查询主要应用在被叫终端寻址的场景下，具体流程如图4[3]所示。

当呼叫消息INVITE发送到I-CSCF后，I-CSCF发送Location-Info-Request到HSS，HSS在数据库中查询被叫终端注册成功之后指派的S-CSCF，并通过Location-Info-Answer应答消息中的Server-Name AVP通知I-CSCF被叫终端归属S-CSCF名称，I-CSCF收到Location-Info-Answer应答后，将INVITE消息发送到归属S-CSCF继续后续呼叫流程。

图4 用户注册消息流程

5 结束语

Diameter协议在IMS网络中发挥了重要的作用，在IMS体系中，已经成为包括Cx、Dx接口在内的诸多通信接口参考点使用的通信协议。这些接口参考点之间的网元设备将Diameter协议作为业务载体，共同完成了认证、授权和计费等核心业务。对于电信运营商而言，认证、授权和计费是其赖以生存的基础，认证策略提供安全保障，授权确保用户能正常开展业务，计费是盈利手段。Diameter协议在设计上能够有效地实现对这些业务的支持，在保障用户信息安全和网络安全的同时，维护了运营商的利益。从长远来看，随着电信系统核心网向EPC（Evolved Packet Core）方向演进，Diameter协议可凭借其良好的可扩展性，满足更多的、特定的实际需求，支持核心网向分组化方向演进，在今后的网络技术发展中，会占有更加重要的地位。

参考文献：

[1] 姜怡，于青. IMS标准化进展[J]. 移动Lab网报告， 2013（4）：

41-42.

[2] 刘建峰. IMS总体架构[EB/OL]. （2014-06-27）[2015-10-08]. http：///liujianfeng1984/article/details/35242899.

[3] 3GPP TS29.228 V12.5.0 Release12. IP Multimedia Subsystem Cx and Dx interfaces Signalling flows and message contents[S]. FRANCE： 3rd Generation Partnership Project， 2015.

[4] IETF Network Working Group. RFC3588 Diameter Base Protocol[S]. IETF， 2003.

[5] 3GPP TS29.229 V12.6.0 Release12. Cx and Dx interfaces based on the Diameter protocol; Protocol details[S]. FRANCE： 3rd Generation Partnership Project， 2015.

[6] 3GPP TS23.228 V13.2.0 Release13. IP Multimedia Subsystem （IMS）; Stage 2[S]. FRANCE： 3rd Generation Partnership Project， 2015.

[7] 3GPP TS23.002 V13.2.0 Release13. Network architecture[S]. FRANCE： 3rd Generation Partnership Project， 2015.

[8] 3GPP TS23.380 V13.2.0 Release13. IMS Restoration Procedures[S]. FRANCE： 3rd Generation Partnership Project， 2015.

接口协议篇4

一、电气监控系统网络通信协议的概况

作为一种网络通用语言，网络通信协议是指为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络引提供的通信支持。其从逻辑上将网络进行7层划分，各层都具备路由器、交换机等相应的物理设备。在电气监控系统内IEC60870―5―103、IEC60870―5―104等为主要的网络通信协议类型，具体如下：

1、IEC60870―5―103协议。作为国际电工委员会制定的继电保护设备信息接口规范，IEC60870―5―103协议可在通信前置机和继电保护装置间的信号传输中充分应用。该协议主要选取主从―对多的非平衡传输方式，主站为通信前置机，从站为继电保护装置，每秒9600bit为标准传输速率，格式报文形式主要分为2种：固定帧长报文、可变帧长报文。其表述的2类信息传输方式为按照相应规定运用的服务数据单位与为标准化报文传输没有涵盖的全部可能应用过程，或全部可能信息利用通用分类服务传输。

2、IEC60870―5―104协议。在IEC60870―5―103基础上，国际电工委员会为满足网络运输又进行了IEC60870―5―104远动通信协议的制定。其不仅能够在集控中心与变电站、调度端进行全面运用，还能在变电站内的通信网加以合理运用。一般选取RFC2200协议作为该协议物理层、链路层等主要协议。作为标准TCP/IP协议子集，RFC2200可使IEC60870―5―104协议应用于TCP/IP协议的高带宽网络传输。与其他协议相比，IEC60870―5―104协议具有良好实时性、可靠性等优势，且能够进行大流量数据传输，为信息扩展提供便利。

二、网络通信协议在电气监控系统中的应用

在科技快速发展的今天，电气监控系统愈加完善，将网络通信协议合理应用于电气监控系统，对提升电气监控系统实时性、可靠性具有至关重要的作用，为此，本文以优化其应用性能为例对网络通信协议在电气监控系统中的应用进行了分析与探究。

1、实时性优化应用

电气监控系统实时性提升的方式较多，一般分为2大类：升级电气监控系统硬件、优化软件算法。根据工作需求，可通过软件优化网络通信协议，以此达到提高电气监控系统实时性的目的。

首先，IEC60870―5―103协议为例分析。光纤接口、EIA RS485接口为IEC60870―5―103协议电气的主要接口类型。光纤传输具有良好抗干扰能力及较快传输速度。在相同变电站或距离较短情况下继电保护装置和监控系统的两种接口传输速度基本一致。在通信链路拓扑方面两种接口一致，基于此，两种接口具有相同分析方式。本文将EIA RS485接口作为分析研究重点，具体内容如下：

作为三线制半双工接口，EIA RS485接口在同一时间点上只能接收、发送信号，但不能同时进行接收、发送操作。一般选取图1作为通信拓扑结构。通信权可由EIA RS485总线上并联的3个继电保护装置依次取得，依次将数据传送给通信前置机。继电保护装置数据向通信前置机传送的快慢，由通信权时间间隔的长短加以确定。但电气出现大面积故障的情况下，继电保护装置极易出现大量变位信号。如一个继电保护装置进行5个遥信信号上传，完成此5个变位遥信信号传输需20帧以上报文。

其次，IEC60870―5―104协议为例分析。以太网传输为IEC60870―5―104协议的主要形式，平衡传输全双工接口为以太网RJ45接口类型。对该协议实时性造成影响的主要因素包含2点，第一以太网的传输性能，对其起决定作用的因素为网络拓扑结构及以太网带宽；第二，该协议报文信号携带效率。根据笔者工作性质，为提升电气监控系统网络通信协议性能，本文以优化提升IEC60870―5―104协议报文信号携带效率为主进行分析。本协议传输数据以I格式帧为主。该协议规定ASDU（一个）在249字节以下，可进行一个火一组信号传输。应用于现有监控系统的IEC60870―5―104协议，I格式帧（一个）旺旺只进行一个变位遥信信号传输。为提高信号传输信号，需对I格式帧长度进行有效增加。

2、可靠性优化应用

利用通信前置机、数据服务器、远动机等设备的冗余配置及通信网络冗余配置可实现电气监控系统可靠性。在具体应用中，硬件即便冗余配置，但却存在冗余设备无扰无缝切换等问题。为达到网络通信协议优化运用，需提升通信前置机冗余切换、通信网络冗余切换的可靠性，进而达到电气监控系统可靠性提升的目的。

（1）将EIA RS485接口应用于IEC60870―5―103协议时，EIA RS485接口一个的情况下主机只能有一台，也就是说EIA RS485接口一个情况下2台通信前置机无法利用该接口将报文发送给一台继电保护装置。为对该协议传输可靠性进行有效提升，需并接2台通信前置机的全部EIA RS485接口。要求位于工作状态的通信前置机为1台，位于热备状态的通信前置机为1台。如工作状态前置机内随意一个EIA RS485接口通信中断被热备状态通信前置机检测出来后，热备状态前置机可将此EIA RS485接口主机地位占据，利用此EIA RS485接口将报文发送给继电保护装置。该情况下，工作状态通信前置机需将此EIA RS485接口主机地位抛弃，进而达到IEC60870―5―103协议双机热备接口切换。

（2）通信前置机、数据服务器、远动机与以太网冗余配置为现有监控系统的主要构成部分。冗余配置可对信号传输可靠性有效提升。但现阶段最常见的双机双网切换机制为“硬切换”，也就是说一般情况下冗余的2台通信前置机内利用冗余通信网络内一条与运动机或服务器进行通信的只有一台。如前置机正常运行时如出现故障或通信网络中断，可向冗余的另一台通信前置机进行通信切换。但其存有诸多问题，如只能利用通信前置机内部软件对通信前置机切换、通信网络切换进行判断，通信在切换过程中为中断情况，不能实现无扰连续切换。

在IEC60870―5―104协议内对冗余通信网络传输数据如何应用没有进行详细规定。如选取并行冗余协议，可将链路冗余体增设到各设备内部，以此实施冗余网络通信数据处理。但该功能在传统变电站监控系统设备内并不具备，如选取该并行冗余协议，需进行现有监控系统设备重新设计。在对现有设备不改动的情况下，应适当修改现有协议通信方式，进而达到冗余网络并行数据传输的目的。

接口协议篇5

关键词：socket；TCP/IP协议；网络通信模式；并发响应

中图分类号：TP393.09

随着科学技术水平的不断快速提高，互联网的网络通信应用越来越广泛，已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，通过互联网络通信，人们彼此之间可以实现数据传输、信息共享等功能，从而提高现代人的生活质量。然而互联网的数据传输并不是漫无目的地随机传输，而是基于一定的通信协议和通信机制，TCP/IP通信协议以及Socket进程通信机制就是现代互联网络中常见的网络通信协议和通信机制。特别的，基于Socket的TCP/IP协议的网络通信模式是现代网络通信网络中常见的通讯模式，来实现服务器进程和客户端进行的相同通信，从而为互联网奠定了通信基础。所以对于基于Socket通信机制的TCP/IP网络通信模式的研究就有非常重要的现实意义，可以为我们对于网络设备的数据传输以及客户端服务器模型的构建打下坚实的基础。

1 TCP/IP通信协议以及Socket提供的编程接口

1.1 TCP/IP通信协议

一般的，互联网络通信模型有七个层次结构，分别为应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层以及物理层，而TCP/IP协议是应用在传输层和网络层的传输控制以及因特网的互联协议，用来规定网络设备如何接入到互联网以及设备之间的数据传输的标准。

在实际的互联网络中，当有两台计算机相互通信时，基于TCP/IP通信协议的要求，首先两台计算机要建立连接，然后进行数据通信。建立连接和数据传送的过程都是通过TCP/IP报文的形式发送的，首先发送计算机会将通信数据或者连接请求打包成TCP/IP报文的形式通过二者之间相连的互联网络电缆线以及路由网关等网络设备进行通信，而通信报文中会携带TCP/IP协议相关的识别字符串以及IP地址等在路由中进行选择，进而送至目标计算机。基于TCP/IP通信协议的报文格式如图1所示。

在互联网中发送的数据帧中，是包含各种协议的识别部分，其中TCP/IP协议的通信协议识别符就包含在数据帧中，并以图1.格式所示。每个数据帧中，去掉其他协议的头部识别数据，就可以得到TCP/IP协议的通信报文，该数据报文包括了IP协议的识别数据以及TCP协议的识别数据。通信报文中IP头数据包括了两台计算机的应用程式使用的IP协议版本以及IP头首部长度等等标示IP协议的信息，最重要的，包含了发送该条通信报文的源地址和目的地址，他们是以IP地址的二进制标示在数据报文中，通过该报文中的目的地址，通信数据就可以在互联网络中根据路由器中的路由列表来查找目的IP地址并自动选择路由，从而发送至目标计算机。同样的，将IP通信报文去除IP头数据后就可以得到TCP协议的通信报文，而TCP协议的头数据中，也包含了TCP通信的各种识别数据。在TCP协议头数据中包含了端口号、序列号、验证信息等内容，其中对通信来说比较重要的就是端口号数据，它包含了两台通信计算机的数据发送方的发送端口以及数据接收方的接收端口，从而使得这条TCP/IP通信报文在找到目标计算机后可以通过目的端口将该信息传送至应用程序，从而实现两台计算机的信息通信。所以对于两台计算机进行同时通信时，TCP/IP协议为发送的通信数据提供了通信识别符以及进行识别符，即目的IP地址和目的端口，通过识别符，通信数据就可以通过网络发送至目标计算机，从而实现互联网的通讯。

1.2 Socket

Socket是面向客户/服务器模型而设计的，针对客户与服务器程序之间的相互通信而提供的通信机制。Socket通常被称为“套接字”，通过Socket“套接字”的方式，计算机中的应用程序来向网络发送各种请求以及对网络的请求进行应答。Socket是独立于TCP/IP协议，工作在IP通信报文以及计算机应用层之间的网络编程接口，其中包含了流失套接字（SOCK_STREAM），数据包套接字（SOCK_DGRAM）以及原始套接字（SOCK_RAW）。流式套接字为应用层提供了一个面向连接的可靠的数据传输服务，可是使网络层的传输报文向应用层无差错、无重复地按照顺序接收；数据报套接字则提供了无连接服务，此时数据包可以独立的数据包进行发送而没有具体的保障措施；原始套接字则是为应用层提供了对IP、ICMP等网络协议的低层次的访问。

2 使用Socket实现TCP/IP网络通讯模式

由于TCP/IP通信协议的核心是在传输层、网络层以及物理接口层，但是他们只是向外提供了原始的不是直接的用户服务接口，开发者不可能直接编写TCP/IP协议头来发送具体的数据信息，而Socket则为TCP/IP通信协议提供了独立于协议的网络编程接口。通过Socket提供的网络编程接口，应用程式就可以通过Socket套接字接口来读取来自网络的IP通信报文，从而获取源计算机发送的数据信息，所以，可以根据TCP/IP协议和Socket来实现两台计算机的通信框架。

常见的请求响应的实现方案有两种，包括并发响应和重复响应。并发响应模型是处在等待状态的目标计算机在源计算机发送数据到达后通过产生子进程来响应源计算机请求而父进程继续等待请求，重复响应模型是维护请求列表并按照FIFO的原则对源计算机的请求进行处理。利用Socket创建并发响应模型时，首先创建新的Socket并将端口以及本地地址赋值给它，然后让Socket开始对端口进行监听，而此时，源计算机可以通过发送包含有目标计算机的IP地址和端口号的IP协议通信报文来向目标计算机发送请求，此时目标计算机的Socket就可以通过监听端口发现有请求到达，然后就可以产生新的Socket进行对源计算机发送的IP通信请求进行处理，而原有的Socket进行则继续对端口进行监听。重复响应的通信框架与并发响应通信框架不同的是在创建的Socket监听到端口有请求发送时会直接对请求处理而不会创建新的Socket进程，所以需要对源计算机的请求进行列表维护，来对所有监听到的请求进行相应。

总的来说，TCP/IP协议为传输数据提供了通信识别标示，这样通信数据可以在互联网中自动查询路由来到达目标计算机和目标端口，而Socket则对目标端口进行实时监听，当有发送数据到达时，Socket就可以将传输数据提供给应用层，从而实现两台计算机之间通过互联网络的通信。

参考文献

[1]刘骏，颜钢锋.基于Socket的网络编程技术及其实现[J].江南大学学报，2004（03）.

[2]徐向东，周国祥，石雷.基于TCP/IP和Winsock文件上传的应用研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2008（11）.

[3]王静，曲凤娟.基于Socket的多用户并发通信的设计[J].福建电脑，2007（03）.

[4]罗亚非.基于TCP的Socket多线程通信[J].电脑知识与科技，2009，03.

接口协议篇6

Li Ning

（西安航空职业技术学院，西安 710089）

（Xi'an Aeronautical Polytechnic Institute，Xi'an 710089，China）

摘要： 本文介绍了西门子S7-200PLC利用自由口模式通信协议实现电机控制的两个实例，阐述了自由口通信模式实现电机控制的关键技术和注意事项，系统地研讨了PLC的自由口通信技术在电机控制中的应用。

Abstract: This paper introduces two examples，which used Siemens S7-200 PLC's free port communication technology to control motor. Expounds the key technology and attention in realizing control. Systematically discuss the PLC's free port communication technology that appliedin motor control.

关键词： PLC 自由口通信 电机控制

Key words: PLC；free port communication；motor control

中图分类号：TM3 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）32-0024-02

0引言

随着计算机网络技术的发展，控制系统也从传统的集中式控制向多级分布式控制方向发展，这就要求在现代化工控领域中占据重要地位的PLC应具有通信和网络功能。西门子公司生产的S7-200系列小型PLC以其功能强大、运行可靠性高，性价比高的优点在中国市场占据了重要地位，其内部集成的通信口为用户提供了强大的通信功能，支持多种通信协议，兼容多种硬件，适应多种应用场合。西门子S7-200系列的PLC用于工业现场控制时，在主站和从站之间的通信常采用公司专用协议，可以采用3个标准化协议，即PPI协议（点对点接口协议）、MPI协议（多点接口协议）、PROFIBUS协议；和1个自由口协议。利用这些通信协议可实现PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与人机界面以及PLC与其它智能装置之间的联网通信。这些通信功能提高了PLC的控制能力以及扩大了PLC的控制领域，便于系统的监控与操作，简化系统的安装、布线与维修，实现被控系统的全盘自动化、远程化、信息化及智能化。

1S7-200PLC的自由口模式通信

自由口口模式通信是S7-200PLC独特的一种通信方式。自由口协议是指通过编写用户程序来控制CPU通信端口的操作模式，可以用自定义的通信协议连接多种智能设备。自由口通信可以使S7-200 与任何通信协议公开的设备、控制器进行通信，即S7-200可以由用户自己定义通信协议（如ASCII协议）。波特率为1.2Kbps～115.2Kbps。

S7-200自由口通信范围是任何具有串行通信接口的设备，如打印机、变频器、条码阅读器、调制解调器、上位计算机等。当连接的智能设备具有RS-485接口时，可以通过双绞线进行连接；如果连接的智能设备具有RS-232接口，可以用PC/PPI电缆连接进行自由口通信。

S7-200系列PLC，用于两个PLC间的简单数据交换时，用户可以通过编程的方法来编制通信协议和交换数据。

2在自由口通信模式下使用发送/接收指令实现两台电动机的降压启动控制

2.1 系统工作原理使用两台S7-200CPU226可编程序控制器，定义为甲机和乙机，在甲机和乙机的数字量输入输出端子上分别连接上输入设备（电机启动按钮和停止按钮）和输出设备（电机星型启动接触器和三角型运行接触器）。要求利用甲机的输入端子状态，控制乙机输出端子所带电动机的星-三角型启动及停止运行；利用乙机的输入端子状态，控制甲机输出端子所带电动机的星-三角型启动及停止运行。

2.2 设计实施硬件设备包括，使用了两台S7-200CPU226的PLC，两台PLC与装有编程软件的计算机通过RS-485通讯接口和网络连接器组成一个使用PPI协议的单主站通讯网络。用PC/PPI电缆将两台PLC通信端口0连接在一起，再将两台PLC的通信端口1分别与计算机通信口相连接。输入输出设备则有按钮、接触器、三相交流电机等。

程序设计上，利用SM0.1初始化通信参数，使用SMB30（口0）选择自由端口通讯模式，利用SMB34定时中断，设置定时发送数据，发送数据的间隔时间为50ms），使用发送中断和接收中断来控制数据的发送和接收。

I/O分配如表1所示，发送和接收数据缓冲区的分配如表2所示。甲机梯形图程序如图1到图3所示。

说明：乙机的程序和甲机的程序相类似，只需将甲机子程序SBR-1中的启动条件改为I0.2，停止条件改为I0.3；网络6和网络7中的线圈编号分别更改Q0.2和Q0.3；该程序即可作为乙机的控制程序。

3在自由口通信模式下使用USS协议实现电机多段速变频调速

3.1 系统工作原理USS协议是西门子公司专为驱动装置开发的通信协议。S7-200PLC的通信口在自由口通信模式下，可以支持USS通信协议。通过S7-200PLC与驱动装置之间的USS协议通信，可实现用PLC控制驱动装置的启/停等运行状态，控制驱动装置的转速等参数，控制驱动装置的状态和参数。

自由口模式下使用USS协议实现电机多段速变频调速的原理是：将PLC与变频器之间进行USS通讯，通过设置外部开关发出信号给PLC，由PLC通过程序运行控制变频器的参数及输出，从而实现电机调速。

3.2 设计实施在电机多段速变频调速系统中，主要选择的硬件设备包括S7-200CPU224XP的PLC一台、西门子MM420变频器、三相异步交流电机WDJ16。可以将CPU224XP的端口1用PC/PPI电缆与计算机连接，可在程序运行时进行实时监控；将端口0与变频器的通信口相连接实现PLC与变频器的通信。I/O分配如表3所示。

在使用USS通信协议实现电机多段速调速时，应注意以下事项。

3.2.1 设置参数变频器的参数前，先将变频器参数复位为出厂的缺省设定值。变频器参数的设定包括：设定P0003=2允许访问扩展参数；设置电机参数；再设置参数P0700和P1000为5；对变频器的站点号和波特率参数进行修改，其中P2011为18，P2010为6。

3.2.2 在程序段中，也要将波特率和站点号设置的与变频器设置相一致，在主程序的USS-INIT网络段中，Baud设置一定要和所要激活的变频器所设置的波特率一致（本案例中都为9600）；Active参数为所要激活的变频器的站点号，可以是单台也可以是多台，但不超过32台范围，本案例程序中所设变频器站号为18，波特率为9600。

3.2.3 使用USS指令编程前，应先安装指令库，正确安装结束后，在指令树中的“库”里，就出现了USS协议指令。

参考程序如图4所示。

4结束语

通过调试和运行，S7-200PLC的自由口通信模式下使用接受和发送指令、发送中断和接收中断实现的电机降压启动控制和自由口模式下应用USS协议完成的电机调速控制，均取得了满意的效果，并且该系统具有结构简单，易于实现，可靠性高，成本低等优点，值得推广使用。

参考文献：

[1]王永华.现代电气控制及plc应用技术［M］.北京航空航天大学出版社，2008，2.

[2]徐国林.PLC应用技术［M］.机械工业出版社，2007，7.

[3]李臣友.论S7-200系列PLC自由口通信的实现［J］.电脑知识与技术，2010.

接口协议篇7

关键词：数字电视，图文信息，接口

 

1引言

数字电视图文信息服务系统建立的目的主要是为了更好的给用户提供所需的关于医疗卫生、教育教学、农产品价格和供求等相关信息，对信息资源做到集中管理、共享访问，最终形成一个有一定规模的图文信息服务系统。论文参考，图文信息。为了使各部分模块之间能够顺畅的衔接，本文介绍了数字电视图文信息服务系统接口的设计方案。

2图文信息服务系统外部接口的设计

2.1与门户的接口

图文资源中心作为一个独立的平台，与门户登陆系统之间通过接口传送机顶盒登陆数据信息，如图1所示。

图1 门户系统接口结构图

门户系统接口：功能是获得当前机顶盒的MAC地址。论文参考，图文信息。

接口协议：通信采集用HTTP协议，通信的数据格式采用XML1.0标准。

2.2与合作方网站的接口

对于开放站点数据库的合作方，由于不同的合作方其数据库结构也不尽相同，因此在图文采集子系统的数据迁移模块中，分析合作方数据库结构的协议需要与开放站点做接口。

传输数据：合作方向资源中心提供的信息数据。

接口协议：合作方数据源的数据格式协议。论文参考，图文信息。与开发站点数据库的通信采集JDBC2.0标准；与XML格式数据源通信，数据格式采用XML1.0标准。

2.3短信平台接口

此接口留待扩展，当用户选择接收手机短信时，有新的留言信息会有手机短信提示，可和现有的短信平台对接，实现图文的短信增值。

传输数据：留言发件人、留言标题、留言正文。

接口协议：与留言系统数据库的通信采集JDBC2.0标准；与短信平台接口数据格式符合短信平台的协议。

2.4与中小学教育信息系统（PSTIM）接口

2.4.1数据同步

数据同步部分主要功能是基于TCP协议建立socket连接的方式，将中小学教育信息系统中的年级、年级所学科目、年级所学科目版本、知识点、教学周等信息传递过来，并将此信息转化为图文栏目层次的数据关系，通过此关系可以对学习资料图文信息进行组织。在图文中PSTIM传递而来的数据将组成为图文中一个子系统进行管理。

1.接口结构图

图2PSTIM门户系统接口结构图

2.协议和规范：

TCP协议：从PSTIM中获取数据采用的协议。

JDBC：数据转入图文数据库中遵守的规范。

HTTP：接口程序与图文数据库通信采用的协议。

3.接口实现：

接口实现分为五个模块(类)：中间表、socket通信模块、传输数据分析模块、数据结构转化模块、图文库操作模块。论文参考，图文信息。

1) 中间表：

图3 接口图文与中小学教育数据结构图

2) Socket通信模块：

采用成熟的基于TCP协议的socket通信的代码搭建。根据双方沟通和《教学管理系统与EPG等系统的接口协议.》文档，接口同步程序作为socket通信的客户端。论文参考，图文信息。根据配置的IP和PORT向服务端发送数据请求。论文参考，图文信息。服务端数据发生变化由系统外通知，数据通信请求由手动方式触发。

3) 传输数据分析模块：

传输数据分析类根据文档《教学管理系统与EPG等系统的接口协议》制定数据传输协议编写。

4) 数据结构转化模块：

数据结构转化完毕后在栏目表中层次结构为：中小学教育信息系统－>年级－>年级所学科目－>年级所学科目版本－>知识点－>图文学习资料。转化完毕在图文中中小教学系统传递而来的数据作为一个图文中一个子系统进行管理。

数据同步完毕后在接口图文与中小学教育表中层次结构为年级－>年级所学科目－>年级所学科目版本－>知识点。

5) 图文库操作模块：

该模块主要由操作栏目和操作接口图文与中小学教育两个表。功能分为：

a) 对这两个表进行插入、修改、更新操作。

b) 获得同步数据在图文中所属的rootid。

c) 删除栏目（删除其下所有子栏目和信息）。

3总结

数字电视图文信息服务系统为数字电视增值业务的发展提供了更为广阔的平台，设计适合信息服务平台各类信息模块联接的接口，是图文信息服务系统中的重中之重。本文所设计的方案，满足了各模块之间的信息交互，为数字电视增值业务的发展奠定了坚实的技术基础。

参考文献：

[1]邓晓燕.广播电视台图文信息频道制播系统的升级和改版初探[J]. 技术与市场,2009,(04).

接口协议篇8

排除协议错误

有一则很奇怪的网络问题，本地连接能正常发送、接受信息包，但无法上网访问内容。对故障客户端系统的网卡指定灯状态进行检查时，看到网卡设备的指示灯尽管处于点亮状态，不过很长时间始终不闪烁，而指示灯不闪烁，就意味着网卡设备不存在数据交换行为。会不会是上网线路存在故障呢？网管员立即通过专业工具，来对物理线路连通性进行测试，看到物理线路的连通性很正常。之后，网管员又对TCP/IP参数、IE浏览器设置进行依次检查，看到都很正常，那故障客户端系统为什么无法正常上网呢？在毫无头绪的情况下，网管员只好上网咨询相关网络问题答案，偶然之中，看到计算机系统的Winsock设置不正确时，容易引起客户端系统发生各种隐性网络错误，这些错误经常会造成系统上网故障。所以，在尝试多半方法无法解决上网不正常故障时，不妨考虑对系统的Winsock设置进行恢复，或许将Winsock设置恢复到默认状态后，各种隐性的网络问题就能立即消失了，到时不能上网故障也就自动消失了，下面就是将Winsock设置恢复到默认状态的具体实现步骤：

首先依次选择“开始”|“运行”命令，切换到系统运行对话框，在其中执行“cmd”字符串命令，弹出系统MS-DOS工作窗口。在该窗口命令提示符下，输入“netsh winsock reset”字符串命令，确认后返回如图1所示的结果信息，本地系统的Winsock设置就能自动恢复到默认状态了，再重新启动一下Windows系统。等到系统启动稳定后，重新进行上网访问测试操作，相信之前发生的网络问题已经自动解决了。

修改协议端口

大家知道，善于使用Windows系统自带的Telnet协议功能，可以对网络中的重要主机进行远程管理，从而能有效提高网络管理效率。然而，该协议在进行远程管理工作时，会使用众人皆知的23端口，而该协议端口很容易被恶意用户偷偷利用，有可能给网络管理工作带来安全麻烦。此外，Telnet协议在工作时，会以明文形式传输内容，通过这种方式传输的内容很容易被恶意用户窃听或拦截，那怎样才能确保Telnet协议的使用安全呢？

首先需要修改Telnet协议的端口号码，让别人不容易知道。可以逐一点击“开始”|“运行”选项，弹出系统运行对话框，输入“cmd”命令，单击“确定”按钮后，弹出MS-DOS工作窗口。在该窗口命令行提示符下，输入“tlntadmn config port=1001”命令（其中“1001”为新的协议端口号码），如图2所示，单击回车键后，就能将本地计算机的Telnet协议端口号码修改为“1001”了。当然，新开启的协议端口号码不能和本地计算机中已启用的端口号码一致，否则Telnet协议将无法正常工作。日后，当别人要使用Telnet协议与本地系统建立远程连接时，必须在本地计算机名称后面加上“：1001”，才能保证Telnet连接创建成功。

其次在安全性要求较高的场合下，尽量使用SSH协议连接代替Telnet协议连接。因为SSH协议默认以非明文方式传输数据，恶意用户即使采取技术措施，中途窃取到了传输的数据内容，也无法访问到其中的信息。

停用NetBios协议

在局域网工作环境中访问共享资源时，有可能会遭遇这么一则十分奇怪的故障现象，那就是本次访问共享资源是正常的，不过重启计算机系统后，共享访问就失败了，再次重启计算机时，共享资源又能顺利访问了，为什么会发生这种蹊跷的故障现象呢，又该怎样避免如此奇怪的故障现象呢？

在排除上网线路不稳定因素外，必须检查故障计算机系统的NetBios协议状态，因为共享访问操作能通过两种协议模式来进行，一是Direct hosting协议模式，二是NetBios协议模式。如果共享访问处于Direct hosting协议模式状态时，局域网中的计算机相互之间能直接进行共享文件传输操作，而共享访问如果工作在NetBios协议模式状态时，本地计算机需要通过137网络端口来解析对方计算机名称，通过138端口号码来传递通信数据包，通过139端口号码来传输特定的共享文件。WinXP以上版本系统，在缺省状态下，会强制共享访问操作以Direct hosting协议模式工作，以提高共享访问速度，不过它也将NetBios协议模式同时集成在其中了。当我们将共享访问设置成NetBios协议模式时，Windows系统会智能调用绑定在网卡设备上的第一个IP地址，要是该IP地址与远程共享主机的IP地址不处于相同工作子网时，自然就会发生共享访问失败的故障。而且每次启动计算机系统后，Windows系统会随机选用协议模式，这样就会发生上面的蹊跷故障了。

为了避免上面的故障现象，我们可以进行如下设置操作，来停用NetBios协议，以保证Windows系统每次都使用Direct hosting协议模式，来访问局域网中的共享资源：首先依次点击“开始”|“设置”|“网络连接”命令，弹出网络连接列表窗口，用鼠标右键单击“本地连接”图标，执行右键菜单中的“属性”命令，切换到本地连接属性对话框，在该对话框的常规标签页面中，选中TCP/IP协议选项，按下“属性”按钮，进入TCP/IP协议属性设置界面。

其次按下“高级”按钮，切换到TCP/IP协议高级属性对话框，用鼠标点选“WINS”标签，弹出如图3所示的标签设置页面，在“NetBios设置”处，看看TCP/IP协议上的NetBios工作模式有没有被选中，如果看到该模式已经被正常选中时，应该及时改选“禁用TCP/IP上的NetBios”功能选项，确认后保存设置对话框。日后，本地计算机系统通过网络访问共享资源时，就会一直通过Direct hosting协议模式来工作，那么共享访问就能始终稳定了。

重置协议状态

在低版本操作系统中，上网下载资源时，速度或许不会很理想，这可能是低版本操作系统默认限制了TCP/IP上网连接数。为了尽可能地加快下载速度，不少用户都会及时更新Windows XP SP3补丁程序，并安装可以调整TCP/IP上网连接数的补丁程序，确保能够调整TCP/IP上网连接数量。不过，在成功安装好有关补丁程序，并重新启动计算机系统后，再次进行上网连接时，有时会发生不能上网访问的故障，该故障与平时发生的无法上网故障几乎完全相同，要是用户不清楚故障原因时，很容易在故障排查过程中多走弯路。

事实上，在成功安装好相关补丁程序后，计算机之所以会上网不正常，多半是Windows系统的TCP/IP协议被损坏，引起了对应通信协议不能正常处理数据信号。而且，一旦TCP/IP协议文件被意外损坏时，可能会存在如下不正常现象：无法查看本地连接状态信息，通过ping命令判断127.0.0.1地址连通性时，会发生“unable to contact IP driver”之类的错误，利用“ipconfig /all”命令，查看本地计算机的上网参数时，系统也会返回“an internal error occurred”之类的提示内容。所以，当计算机系统遇到无法访问网络故障时，不妨进行上面的检查、测试，要是确认在无法上网的时候，同时有上述现象出现，那就意味着TCP/IP协议文件可能受到了补丁安装操作的破坏。此时，可以进行如下设置操作，来快速重装TCP/IP协议，再正确定义好上网配置，就能恢复网络连接访问了：

首先逐一选择“开始”|“控制面板”|“网络和共享中心”|“管理网络连接”选项，切换到网络连接列表界面，找到本地连接图标并用鼠标右击之，执行快捷菜单中的“属性”命令，弹出本地连接属性对话框。在该对话框的“常规”设置页面中，将TCP/IP协议选中，并按下如图4所示界面中的“卸载”按钮，将可能受损的TCP/IP协议成功卸载掉。

接着重新启动计算机系统，再次进入本地连接属性对话框，点击“添加”按钮，重新安装一遍TCP/IP协议，并为TCP/IP协议配置好合适的工作参数，相信这时网络故障就能被解决了。如果TCP/IP协议在重新安装后，还无法让网络访问恢复正常时，那多半是故障计算机系统中的“tcpip.sys”文件被破坏或删除了。这个时候，我们不妨从网络中另找一台上网正常的计算机，展开“Windows＼system32＼drivers”文件夹窗口，利用优盘将正常的“tcpip.sys”文件，复制粘贴到故障计算机的相同文件夹中，之后重启故障计算机系统，这样就能恢复TCP/IP协议的工作状态了。

取消协议绑定

如果计算机只用来访问Internet网络，那么让网卡只绑定一个TCP/IPv4协议就足够了，其他的通信协议都是多余的。不过，在缺省状态下，Windows系统会将许多通信协议集中绑定在网卡设备上，这样会造成网卡设备在处理数据信息时“分神”，从而容易降低网络传输速度。为了改善网络访问速度，我们可以将绑定在网卡设备上的无关协议取消掉，让网卡全力以赴地传输数据，下面就是具体的操作步骤：

首先用鼠标右键单击系统托盘区域处的网络连接图标，点击快捷菜单中的“网络和共享中心”图标，进入网络和共享中心窗口，按下“管理网络连接”按钮，在其后出现的网络连接列表界面中，右击本地连接图标，执行快捷菜单中的“属性”命令，进入本地连接属性对话框，如图5所示。

在这里，我们看到Windows系统默认绑定了很多无关的协议或组件在网卡设备上，它们在上网访问过程中根本没有任何作用，反而还会影响网卡设备的工作，最终造成上网访问速度缓慢。例如，Vista以上版本系统，默认会将TCP/IPv6协议绑定在网卡设备上，当计算机上网访问时，Windows系统会优先使用TCP/IPv6协议建立上网连接，当无法找到有效的TCP/IPv6网络连接时，才会使用TCP/IPv4协议重新创建连接，这样上网访问操作自然会多走弯路，从而影响网络访问速度。所以，我们可以取消选中这里的“Internet Protocol Version6 （TCP/IPv6）”选项，禁止TCP/IPv6协议干扰上网访问速度。同时，可以取消选中“QoS Packet Scheduler”选项、“Link-Layer Topology Discovery Responder”选项等，以减轻网卡设备的工作“压力”。当然，如果本地计算机不需要与局域网中的其他计算机共享交流时，还能取消选中“File and Printer Sharing for Microsoft Net…”选项。

保证协议稳定

在安装了新版本操作系统的计算机中，通过网络传输或下载一些容量较大的数据信息时，会发现数据信息传输或下载速度明显不正常，而低版本操作系统通过同样的网络，传输或下载相同的数据信息时，速度却很正常，那么为什么会发生如此蹊跷的网络故障呢，我们该如何来进行应对呢？

正常情况下，引起网络传输或下载速度不快的原因，主要有网络传输通道堵塞、上网配置不正确、病毒木马程序捣乱等方面，在对这些细节进行逐一排查后，要是还不能提高网络传输或下载速度时，那多半是新版本系统意外关闭了TCP/IP协议的自动调谐功能，因为该功能会影响大块头文件的传输性能。这个时候，不妨进行如下设置操作，来临时停用TCP/IP协议的自动调谐功能，以保证协议的工作稳定性：

接口协议篇9

【关键词】单片机；网络；通信

1.单片机与网络通信的基本原理

随着网络的普及，人们的生活越来越依赖于网络的应用，从电气设备使用的角度，对网络的应用已经不再局限于计算机和网络的连接。很多信息家电、仪表等对网络的需求也日益明显，单片机应当网络通信应用已经成为一种趋势。从原理上讲，要实现单片机和网络的连接，需要遵循TCP/IP协议，将单片机接入英特网，起到单片机与外界信息交流的作用。从技术细节上看，实现单片机网络化的技术手段是在电子设备中嵌入TCP/IP协议，利用内置的网络接口芯片以及微控制器，来实现对网络数据的输入和输出。

2.单片机网络通信的硬件设计

2.1 系统硬件组成与结构

现在市场上的电器所嵌入的微处理器一般都是8位，因此本文从适应性广泛的角度出发，在进行系统的硬件设计时以8位单片机为基础。从硬件之间的关系上看，单片机的内嵌微处理器要以TCP/IP协议和应用层协议为基础，并且要借助以太网接口芯片和其他电子元件。以太网接口芯片则负责处理本身实现了物理层和数据链路层协议，通过数据接口（如RJ45型接口）与网络进行通信。由此可以得出单片机和网络之间实现通信的硬件组成和流程结构为：单片机以太网接口芯片数据接口集线器网络。当然，箭头的流程顺序也可以反过来，从而实现网络和单片机之间的数据交换。

2.2 硬件选型

(1)单片机选型

为了提高单片机网络应用的效率，应当选用性能更为优良的高性能单片机，如AT90系列、W78E系列、P89C51系列等，本文所选用的的单片机型号为Winbond公司生产的W78E16B型单片机。

(2)网络接口芯片选型

以太网控制器是网络接口的核心部件，在单片机网络通信系统中的作用是实现和网络的连通。以太网控制器之间的差异主要体现在集成度上，有的以太网控制器既集成了MAC层和物理层接口，而有的以太网控制器只具备物理层接口。具体选用那种类型的以太网控制器取决于设计时的具体需要，一般选用对物理层和MAC层都集成的芯片。本文中所采用的以太网控制芯片型号为Realtek公司生产的的RTL8019AS，该款芯片的集成度较高，具有全双工通信接口，可以支持对PNP的自动探测功能。

3.单片机网络通信的软件实现

3.1 网络协议的处理

单片机实现网络应用除了对硬件方面有要求外，软件方面同样有相应的要求，主要体现对如何让单片机应用TCP/IP协议。从原理上讲，在采用OSI七层参考模型时，物理层和数据链路层的协议由以太网控制芯片RTL8019AS来实现。而系统的网络层面既要实现IP协议也要实现ICMP协议，这两类协议所负责的内容有所不同，由于所采用系统的不同而工作重点也有差异。在本文中是以web server为背景，对数据的可靠性要求较高，因此重点是处理TCP协议的实现问题。由于单片机本身容量和处理能力有限，需要对TCP/IP协议进行必要的简化。结合本文的具体情况，以以太网控制芯片为出发点的系统协议分为两个分支：(1)以太网控制芯片（RTL8019AS）IPTCP(UDP)HTTP；(2)太网控制芯片（RTL8019AS）ICMPping。web server的应用流程相对较为复杂，可参照有关文献，在此不再赘述。

3.2 RTL8019AS的驱动设计

前文已经对以太网的接口芯片进行选型，为RTL8019AS。在进行驱动设计时需要以该款芯片的具体构造为基础来进行。RTL8019AS的SRAM为16KB，并可分为64个存储页面。在对SRAM进行初始化时，需要处理接受数据包和发送数据包两个部分，先分别进行讨论。SRAM的初始化是比较复杂的过程，初始化的内容包括：(1)复位寄存器的初始化；(2)配置寄存器的初始化；(3)接收缓冲区的初始化；(4)接收缓冲区边界寄存器的初始化；(5)接收缓冲区当前页面寄存器的初始化；(6)发送缓冲区的初始化；(7)接收配置寄存器的初始化；(8)发送配置寄存器的初始化；(9)数据配置寄存器的初始化；(10)设置以太网接口的物理地址。以上各个部分都需要做处理，具体的操作代码较为繁杂，不在此详述，可参照有关文献。

4.TCP/IP协议的简化

TCP/IP协议是一组完整的协议族，协议中各层分别为链路层、网络层、传输层和应用层。由于单片机的资源有限，要在8位单片机上实现TCP/IP协议，就必须做一定的简化，否则在嵌入式系统中无法实现。在本文中根据web server应用的特点，对TCP/IP协议简化后各层的要实现的协议分别为：(1)应用层HTTP协议；(2)传输层TCP协议和UDP协议；(3)网络层IP协议、ARP协议和ICMP协议。本文在编写协议时在单片机keil编译器上进行。

5.单片机web server的实现途径探讨

在当前的网络应用中的主流是Inter-net，但Internet网络是主要针对具有较高处理性能32以上的微处理器而设计的，因此要以8位单片机来是实现web server的应用是有困难的。但从目前智能家电的普及和嵌入式单片机性能的提高，基于单片机的web server应用已经成为研究的方向之一，本节将就此进行初步的探讨。

单片机的web server实现原理为在单片机EEPROM中存储网页信息，单片机应用系统通过Internet来实现远程客户端的访问，在经过解析后发送网页数据，并以浏览器的形式展示网页内容。在细节上需要处理以下两个方面的内容一是HTTP协议，二是系统的实时控制。

HTTP协议的实现是以数据包的处理为基础的，即系统需要处理有客户机发送的含HTTP请求的数据包，通过对数据请求内容的判断来做系统处理。其步骤为：(1)通过端口接受和存储远程数据包；(2)对数据包进行解析；(3)以数据解析结果为基础，把数据存储到存储区并打包，并向客户机发送数据包；(4)一次数据接受和发送后关闭连接，等待下一次数据请求。

系统的实时控制模式取决于对数据包的解析要求，以及所提供的服务内容。不同的功能设定会有不同的系统实时控制模式，通过编写具体的控制程序可以实现不同的服务内容。显然，系统能够提供的服务内容会受到系统资源的限制，这也是利用单片机实现web server应用的最大瓶颈所在。但随着单片机性能的提高，系统能够提供的服务内容将越来越多，因此是值得深入研究的一个方向。

6.结语

本文的研究内容为单片机和网络之间通信的实施方案，并给出了一种可行的系统结构。在硬件选型上采用较为主流的以太网芯片和8位单片机，在对TCP/IP协议进行必要的简化后实现单片机的网络通信。最后探讨了利用单片机实现嵌入式web server应用的途径。在未来的研究中，需要深入研究的问题是实现了单片机网络通信后安全问题。因为单片机网络通信实现的原理并不复杂，要实现对单片机系统的远程恶意控制的技术难度也不大。这是目前单片机网络应用中的一个大问题，是值得深入研究的。

参考文献

接口协议篇10

关键词 物联网；自动识别；数据采集

中图分类号：TP274+.2 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0049-03

Research on Present Situation of Standards of Automatic Identification and Data Capture Technologies//Lei Yunhe， Xue Yaofeng

Abstract The present situation of standards of automatic identification and data capture technologies developed by ISO SC31 workgroup are introduced. The development trend and content of these standards are analyzed. It provides references for developing standard framework and standards of automatic identification and data capture technologies.

Key words internet of things； automatic identification； data capture

随着总理的“感知中国”、欧盟的“物联网行动计划”和美国IBM公司“智慧地球”概念的提出，物联网技术受到国际国内各界的关注。自动识别和数据采集技术作为物联网关键技术之一，目前已广泛应用于商业、工业、运输、仓储等行业，为国家信息化建设作出重要贡献。与此同时，各标准化组织都制定了相关技术标准，具有代表性的主要有国际标准化组织（International Organization for Standardization，简称ISO）、非盈利性组织EPC Global以及日本的泛在中心（Ubiquitous ID）[1-3]。其中国际标准化组织是由各国标准化团体（ISO成员团体）组成的世界性的联合会。ISO的技术委员会通常负责完成国际标准的制定工作。1995年，国际标准化组织ISO/IEC联合技术委员会JTC1（Information Technology）设立了子委员会SC6、SC17、SC31、SC38、WG7等工作组，专门负责物联网标准化的工作[4]。本文主要研究ISO/IEC JTC1中的SC31工作组制定的自动识别与数据采集技术标准。

1 ISO关于自动识别与数据采集技术的标准进展

国际标准化组织ISO技术委员会的子委员会SC31专门负责制订自动识别与数据采集技术标准，到2012年8月12日，已及正在制订中的标准有138条。按其公布日期的年份划分，详细信息见图1，其中包含Published（83条）、CD（5条）、FDIS（14条）、TR（17条）、NP（11条）、DIS（5条）、FCD（1条）、Undeveloped（2条）等8种状态[4]。

从图1可以看出，2005年左右，自动识别与数据采集技术标准化工作处于起步期；2005—2010年，自动识别和数据采集技术标准化工作处于上升的状态，发展速度基本稳定；2010年以来，发展速度迅速提高，表现出明显的上升趋势。

对ISO的标准进行详细分析，发现其近年来标准化的工作主要在数据编码、接口、应用程序以及测试规范等方面陆续展开。2004年标准的制定处于起步前期，为应用需求分析标准。从2005年公布的标准情况看，内容集中于数据协议，制订了几条数据协议及编码方面的标准。2006年制定的标准涉及接口方面，并制订了QR2005条形码符号规范。2007年公布的标准主要进展表现为陆续制订几种条形码符号规范，并开始涉及性能测试方面。从2008年至今公布以及预计公布的标准情况来看，近几年自动识别与数据采集技术标准化的工作取得很大的进展，其内容包含数据编码协议、惟一标识符、接口通信协议、应用管理协议以及质量测试、性能测试和一致性测试规范等。其中，最明显的进展表现为接口标准和应用协议方面。要加快自动识别与数据采集标准化的进程，标准的制定还需进一步完善。

2 具体标准分类描述

2.1 数据协议标准

ISO的SC31工作组制订了涉及数据编码、压缩、转换、识别等处理流程的一系列数据协议标准，涵盖惟一标识符、条形码、词汇表、光学字符识别等方面。

自动识别与数据采集系统中物品的标识信息是通过标识符来区别的。ISO/IEC 15418定义了GS1应用标识符、ASC MH10数据标识符及其维护。ISO/IEC 15424定义了数据载体标识符。ISO/IEC 15963射频标签的惟一标识符规范，具体规定了RF标签的编号系统。该惟一标识符可用于：集成电路制造过程中的质量控制追踪，RF标签制造过程和整个生命周期中的追踪，通过读写器中多标签防碰撞机制完成多天线配置环境中的数据读取，RF标签所附着物品的追踪。ISO/IEC 15459系列标准（包括15459-1、15459-2、15459-3、15459-4、15459-5、15459-6、15459-8等七部分）定义了惟一标识符规范，分别定义了相关项目的惟一标识字符串[4]，主要包括运输单元的惟一标识符规范、登记规程、惟一标识符的通用规则、单个项目、可回收运输品的惟一标识符规范、产品分类的惟一标识符规范以及运输品的分类规范等。

条形码符号规范主要规定条形码的数据编码特点、符号格式、尺寸、印刷质量、误差修正、解码算法等参数。目前已制定很多条形码编码体系，如128码、EAN/UPC条形码、PDF417条形码等。此外，ISO/IEC 24723：GS1（中文全称：全球第一贸易标准化组织）复合条形码符号规范，包括一维符号和二维符号[4]。

ISO/IEC 19762系列标准定义了自动识别和数据采集领域的相关专业术语——词汇表[4]，用以保障非专业人士和该领域的专家之间进行无障碍的交流。该系列标准主要由五部分组成：第一部分，自动识别和数据采集（英文缩写：AIDC）的一般术语；第二部分，光学可读介质（英文缩写：ORM）；第三部分，无线射频识别（英文缩写：RFID）；第四部分，有关无线电通信的一般术语；第五部分，定位系统。

光学字符识别（英文缩写：OCR）标准定义了字符的识别和打印规范。ISO 1073标准（包括OCR-A和OCR-B两部分）规定了打印图像的格式、字母数字字符的大小以及光学字符读取中的图形符号和标识；ISO 1831标准内容涵盖了OCR纸张和印刷的基本定义、测量要求、规范和建议等方面，并说明了OCR媒体的三个主要参数：纸张的光学性质、光学识别字符的光学性质和油墨图案的尺寸、OCR字符在纸张上的基本要求[4]。

此外，ISO/IEC15434协议规定了高性能ADC媒体语法，规定了交易双方使用高性能媒体时信息和数据格式的转换结构、语法、编码格式等。ISO 15962规定了项目管理用RFID的数据协议，包括数据解码规则和逻辑存储功能等。ISO 29162定义了在AIDC媒体中的数据结构使用准则（AIDC包括线性码、二维码和其他AIDC媒体）。ISO 29160定义了RFID徽章符号。ISO24720为直接部分标记准则[4]。

2.2 接口与通信协议

1）传感器与驱动器的智能传感器接口。ISO/IEC/IEEE 21451系列标准定义了传感器和驱动器的智能传感器接口[4]，主要分为四部分：第一部分，网络可容纳应用处理器信息模型；第二部分，传感器与微处理器交流协议，以及传感器电子数据表（英文缩写：TEDS）格式；第四部分，混合模式交流协议和TEDS格式，定义了模拟传感器与物品数字信息的交流协议和接口；第七部分，传感器与RFID系统交流协议以及TEDS格式，定义了RFID系统与智能RFID标签间通信的数据格式。

2）应用系统与读写器之间的接口规范。读写器和应用系统之间的数据交换是通过一个中间件完成的。ISO/IEC 15961系列标准规定了应用系统与读写器之间的接口标准[4]，具体分为四部分：第一部分，应用接口规范，它是用于处理应用系统的信息接口，具体规定了应用程序和数据协议处理器之间的接口，包括语法转化规范、应用程序命令和响应规范等；第二部分，RFID数据架构规程；第三部分，RFID数据架构；第四部分，电池辅助和传感器性能的应用接口规范。

3）应用于单品管理中的大范围和小范围的空中接口规范。ISO/IEC 24730系列标准定义了资产管理中实时定位系统的两个空中接口协议和一个应用程序接口[4]，以保证不断增长的RTLS（中文全称：实时定位系统）市场中产品的兼容性和互操作性。目前主要内容包括以下几部分。

①第一部分：应用程序接口（英文缩写：API）规范。API是RTLS系统的技术标准，也是应用软件与RTLS设备连接的桥梁。该规范描述了RTLS服务及访问方法。

②第二部分：直接序列扩频（英文缩写：DSSS）2.4 GHz空中接口协议。它建立了一个全球可用的2.4 GHz频段实时定位系统的技术标准，能够提供更新频率更高的定位；定义了在系统控制区域内定位资产的空中接口，如仓库、校园和机场中的查询定位范围可精确到3米；规定了建立一个RTLS系统所需要的空中接口协议，包括多种可使用的定位算法；还定义了一个网络定位系统，其中提供XY坐标和数据遥测。

③第五部分：2.4 GHz线性调频扩频（英文缩写：CSS）的空中接口通信协议。该协议定义了使用2.4～2.483 GHz CSS频段的空中接口协议，支持读者和RTLS标签之间的双向交流。

④第六部分：超宽带空中接口协议。

⑤第二十一部分：直接序列扩频（DSSS）2.4 KMHz空中接口协议，采用DBPSK数据编码和BPSK扩频方案、以单一扩频码工作的发射机。

⑥第二十二部分：直接序列扩频（DSSS）2.4 KMHz空中接口协议，采用QPSK数据编码和沃尔什偏置QPSK（WOQPSK）扩频方案、以多种扩频码工作的发射机。

⑦第六十一部分：低脉冲重复频率超宽带空中接口。

⑧第六十二部分：高脉冲重复频率超宽带空中接口。

3）应用于项目管理的RFID空中接口通信协议。ISO 18000为项目管理用RFID通信协议系列[4]，主要分为10个部分：第一部分，参考体系和标准参数定义；第二部分，低于135 KHz的空中接口通信参数；第三部分，13.56 MHZ的空中接口通信参数；第四部分，2.45 GHZ的空中接口通信参数；第六部分，860～960 MHz的空中接口通讯参数；第七部分，433 MHz的主动式空中接口通信参数；第61、62、63、64分别为860～960 MHz之间的A、B、C、D型的控制接口通信参数。

ISO/IEC/IEEE 8802-15-4为局域网/城域网通信协议具体规范的第十五部分[4]，低速率无线个域网WPANs的无线媒体接入控制MAC和物理层协议PHY。定义了在10米的个人操作范围内，使用不带电池或耗电量极低的便携式移动设备进行低数据无线连接时的PHY和MAC协议。

ISO/IEC/IEEE 21450定义了用于传感器和制动器的智能传感接口，包括通讯功能、通讯协议和TEDS格式[4]。

2.3 应用管理方面的协议

1）空中接口的相关服务管理协议。ISO/IEC NP 29167系列标准主要是空中接口的安全服务协议和文件管理协议[4]。第一部分，RFID框架安全服务和文件管理的空中接口协议；第十部分，AES128安全服务加密包的空中接口；第十一部分：PRESENT-80加密包的空中接口；第十二部分，ECC-DH加密包的空中接口；第十三部分，Grain-128A加密包的空中接口。

2）RFID软件系统应用管理协议。ISO/IEC24791定义了一个企业应用系统和RFID读写器之间的操作软件系统基础设施[4]。RFID软件系统由RFID读写器、中间件软件系统和应用程序三部分组成，主要功能包括应用控制和空中接口操作，标签和传感器的信息交流以及系统组件的健壮性和绩效管理。ISO/IEC 24791系列标准（包含两部分）内容包括软件系统基础设施概述、相互关系、基本组成部分和提供的服务等，具体内容包括数据管理规范、设备管理规范和设备接口规范。

2.4 质量检测及性能测试规范

1）系统性能测试方法。ISO/IEC 18046定义了RFID设备的性能测试方法[4]，该规范建立了绩效评估的基本框架，所定义的测试方法可以被修改。用户可以根据应用程序的细节修改本测试规范以适应自身需求。ISO/IEC 18046系列标准主要包括：第一部分，系统性能测试方法；第二部分，讯问性能测试方法；第三部分，标签性能测试方法，规定了单品管理中RFID标签的性能测试方法，以及应用程序设备选择的一般要求和测试要求。最终形成的测试报告将以统一的标签数据表形式呈现。

2）条形码的质量检测与测试规范。ISO/IEC 15415条形码印刷质量检验标准-二维符号[4]。该标准规定了两种具体的二维条形码符号的测量方法，一种适用于多行条形码符号，另一种适用于二维矩阵符号。它也定义了评价分级的方法和形成总体评价的方法。ISO/IEC 15416标准内容是条形码印刷质量检验标准-线性符号[4]。

ISO/IEC 15419规定了条形码的数字化成像和印刷性能的测试方法[4]。ISO/IEC 15421定义了条形码的主要测试规范，涵盖了各种形式的条形码[4]。ISO/IEC 15423定义了条形码扫描仪和解码器的性能测试方法[4]，包括作为集成阅读系统和独立单元的条形码扫描设备和解码设备，内容涵盖设备的性能以及组件等方面。ISO/IEC 15426系列标准（包括两部分）定义了条形码检验一致性规范[4]，其中第一部分为线性符号，第二部分为二维符号。ISO 19782定义了光泽和低基质透明度对条形码符号读取的影响[4]，它提供了光泽和透明度的测量方法，决定是否适合于条形码的读取，以及不能读取时的解决办法。

3）空中接口的性能测试方法。ISO/IEC 18047系列标准规定了与ISO/IEC 18000系列标准各部分相对应的一致性测试方法[4]。该系列标准规定的讯问和标签一致性参数包括：包含标称值、公差的特定模式的一致性参数；直接影响系统性能和互操作性的参数。它不包括高层次数据编码一致性测试参数。具体内容包括以下几部分。

①第二部分：低于135 KHz空中接口通信的测试方法，与ISO/IEC 18000-2相对应。

②第三部分：13.56 MHz空中接口通信的测试方法。

③第四部分：2.45 GHz空中接口通信的测试方法。

④第六部分：860～960 MHz空中接口通信的测试方法。

⑤第七部分：433 MHz主动空中接口通信的测试方法。

4）空中接口通信的测试方法。ISO/IEC TR 24770定义了2.4 GHz空中接口通信的测试方法[4]，定义了确定2.4 GHz RTLS设备性能特征的测试方法，包括标签、阅读器和符合ISO/IEC 24730-2具体应用的激励器等方面。ISO/IEC 24769系列标准，定义了空中接口通信的测试方法[4]，对应于ISO/IEC 24730系列标准的相应部分。ISO/IEC TR 24769规定了2.4 GHz空中接口通信测试方法。该规范定义了与ISO/IEC 24730-2相应部分对应的2.4 GHz RTLS标签的一致性测试方法。ISO/IEC NP 24769-5定义了2.4 GHz CSS的空中接口通信测试方法[4]。

3 结束语

自动识别与数据采集技术是物联网应用中的关键技术。物联网技术已成为当前各国科技和产业竞争的焦点，因此也成为世界各国的国家战略和跨国大型企业的发展战略。物联网目前处于发展初期，关键技术标准化是其进一步发展应用的重要制约因素。本研究期望能够为自动识别与数据采集技术标准化的发展进程提供参考，利于标准化工作进一步的开展和进行，以推动物联网产业的快速发展。

参考文献

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[2]张有光，杜万，等.全球三大RFID标准体系比较分析[J].中国标准化，2006（3）：61-63.