基于轻量级软调协议的报文交互方法与流程

本发明涉及通信，具体地，涉及基于轻量级软调协议的报文交互方法。

背景技术：

1、随着信号系统的快速发展，嵌入式安全计算机平台(以下简称安全计算机平台)的存储资源和运行内存资源受限较多，在vxworks/sylixos/rtos实时操作系统进行组件裁剪时，如需使用rpc(远程过程调用)实现软调功能则需要加入重量级的tcp/ip协议栈组件，严重影响系统的资源利用率和执行效率；此外，如使用传统调试方法进行调试，会大幅增加调试成本，并对调试对象产生较大的性能影响。

2、中国专利，公开号：cn102685243a，公开日：2012年09月19日，公开了一种轻量级tcp/ip协议栈的实现方法，该发明使得专用操作系统能够与其他通用操作系统进行网络通信，增强了系统的可扩展性，但此发明无法有效减少使用的系统资源和运行资源的使用负荷，进而使得现有实时操作系统的资源利用率和执行效率低。

3、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术方案实现软调功能则需要加入重量级的tcp/ip协议栈组件从而导致实时操作系统的资源利用率和执行效率低的问题；提供了基于轻量级软调协议的报文交互方法，通过自定义数据链路层报文格式和自定义软调协议通信报文格式，结合软调协议报文交互方法，有效提高了实时操作系统的资源利用率和执行效率。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于轻量级软调协议的报文交互方法，包括以下步骤：

3、s1、被动端基于数据链路层接收主动端发送的初始化连接请求报文并对其进行验证；若验证通过，执行s2；若验证不通过，反馈警示信息；

4、s2、主动端基于数据链路层接收被动端发送的初始化连接响应报文并对其进行验证，若验证通过，执行s3；若验证不通过，反馈警示信息；

5、s3、被动端和主动端建立连接，基于连接状态执行用户定义动作。

6、本方案中，主动端和被动端通过自定义数据链路层报文格式和自定义软调协议通信报文格式，结合软调协议报文交互方法，有效实现了轻量级的软调协议，无需使用重量级的tcp/ip协议栈组件，使得执行效率更高。

7、可选的，作为本发明的进一步改进：执行s1之前，还包括对所述被动端进行初始化操作，包括如下步骤：

8、配置被动端报文交互环境，包括：设置数据链路层的通信参数、初始化缓存地址内容和初始化软调协议的通信参数；

9、配置验证指令语句，包括：验证成功时执行第一状态语句以及验证失败时执行第二状态语句；配置初始化环境接口和周期运行处理接口的端口调用规则，所述端口调用规则包括：初始化时，周期运行处理接口的调用频率大于初始化环境接口的调用频率；周期化运行时，初始化环境接口的调用频率大于周期运行处理接口的调用频率。

10、可选的，作为本发明的进一步改进：执行s1之前，还包括对所述主动端进行初始化操作，包括如下步骤：

11、配置主动端报文交互环境，包括：初始化数据链路层的通信参数和软调协议的通信参数；配置工作线程组包，所述工作线程组包用于判定主动端和被动端的连接状态；配置用户定义动作的接口组包。

12、进一步地，所述数据链路层通过相应通道发送数据帧到网口硬件发送队列缓冲区，或者从网口硬件接收队列缓冲区接收指定通道号的数据帧给软调协议处理；所述验证通过自定义软调协议通信报文格式实现。软调协议栈结构简单只有两层，相对于tcp/ip协议栈的四层结构，执行效率更高。

13、本方案中，通过数据链路层及其数据传输模式，实现了主动端和被动端的数据链路层协议驱动功能。

14、可选的，作为本发明的进一步改进：所述数据链路层基于不同的报文格式分配通道号。有效提高了数据传输的效率。

15、可选的，作为本发明的进一步改进：所述s1中，被动端基于数据链路层接收主动端发送的初始化连接请求报文并对其进行验证，包括如下步骤：

16、初始化连接请求报文基于数据链路层生成的通道号发送至被动端；被动端通过对初始化连接请求报文的报文格式进行验证；若初始化连接请求报文的报文格式验证不通过，则反馈警示信息；若初始化连接请求报文的报文格式验证通过，则被动端执行对应指令，并基于数据链路层发送初始化连接响应报文。

17、本方案中，通过主动端与被动端进行初始化连接请求报文和初始化连接响应报文的交互，实现了主动端与被动端的连接，为主动端与被动端的交互提供了基础。

18、可选的，作为本发明的进一步改进：s2中，主动端基于数据链路层接收被动端发送的初始化连接响应报文并对其进行验证，包括如下步骤：

19、初始化连接响应报文基于数据链路层生成的通道号发送至主动端；主动端通过对初始化连接响应报文的报文格式和传输时间进行验证；若初始化连接响应报文的报文格式验证不通过，则反馈警示信息；或/和，若初始化连接响应报文的传输时间大于设定传输时长，则反馈警示信息。

20、可选的，作为本发明的进一步改进：s3中，基于连接状态执行用户定义动作，包括如下步骤：

21、当数据链路层未接收到除心跳请求报文以外的报文信息时，主动端与被动端基于设定频率接收心跳请求报文以维持连接状态；当数据链路层接收到除心跳请求报文以外的报文信息时，主动端与被动端通过数据链路层执行用户定义动作。

22、可选的，作为本发明的进一步改进：所述当数据链路层接收到除心跳请求报文以外的报文信息时，主动端与被动端通过数据链路层执行用户定义动作，包括如下步骤：

23、主动端基于数据链路层生成的通道号将读内存请求报文发送至被动端；被动端通过对读内存请求报文的报文格式进行验证；若读内存请求报文的报文格式验证不通过，则反馈警示信息；若读内存请求报文的报文格式验证通过，则被动端执行对应指令，并执行对应指令，并基于数据链路层发送读内存响应报文。

24、可选的，主动端与被动端通过数据链路层执行用户定义动作，包括如下步骤：

25、主动端基于数据链路层生成的通道号将写内存请求报文发送至被动端；被动端通过对写内存请求报文的报文格式进行验证；若写内存请求报文的报文格式验证不通过，则反馈警示信息；若写内存请求报文的报文格式验证通过，则被动端执行对应指令，并执行对应指令，并基于数据链路层发送写内存响应报文。

26、可选的，主动端与被动端通过数据链路层执行用户定义动作，还包括如下步骤：主动端基于数据链路层生成的通道号将调用函数请求报文发送至被动端；被动端通过对调用函数请求报文的报文格式进行验证；若调用函数请求报文的报文格式验证不通过，则反馈警示信息；若调用函数请求报文的报文格式验证通过，则被动端执行对应指令，并执行对应指令，并基于数据链路层发送调用函数响应报文。

27、本方案中，通过软调协议进行读写全局变量内存操作或者调用执行函数，对安全计算机平台软件的运行进行有效控制，并配合执行输出日志的检查，达到软件调试定位问题的目的；整个调试过程简单高效，既无传统的静态调试方法的修改源代码、重新编译和烧录加载软件的繁琐步骤；也无传统动态调试方法的诸多限制，如不能调用带指针类型参数的函数。

28、可选的，作为本发明的进一步改进：所述用户定义动作流程可分别多次执行，执行顺序可按用户需求确定。

29、本发明的有益效果：本发明基于自定义数据链路层协议实现了轻量级的软调协议，无需使用重量级的tcp/ip协议栈组件，执行效率更高，同时大幅降低了系统存储和运行资源的使用负荷，有效提高了实时操作系统的资源利用率和执行效率。