本發(fā)明涉及報(bào)文收發(fā)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

goose是iec61850中規(guī)定的一種快速報(bào)文傳輸機(jī)制，用于在變電站內(nèi)智能電子設(shè)備之間傳輸重要的實(shí)時(shí)性信號(hào)。goose報(bào)文通常用于傳輸跳閘、合閘、閉鎖等信息，在iec61850標(biāo)準(zhǔn)中屬于快速報(bào)文類型，所以iec61850中對(duì)goose報(bào)文的實(shí)時(shí)性以及可靠性提出了較高的要求。

為了確保goose報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，需要合理設(shè)計(jì)電路，并且通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)goose報(bào)文的特殊映射方式。目前，如何在實(shí)現(xiàn)goose報(bào)文特殊映射方式的同時(shí)保證goose報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)，用以在實(shí)現(xiàn)goose報(bào)文特殊映射方式的同時(shí)保證goose報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)，其包括：外圍模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和以太網(wǎng)控制模塊，其中，

所述外圍模塊包括液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信報(bào)警模塊和按鍵輸入模塊，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于記錄goose數(shù)據(jù)集成員變化的歷史數(shù)據(jù)；通信報(bào)警模塊當(dāng)通信發(fā)生中斷或報(bào)文發(fā)生丟失時(shí)觸發(fā)報(bào)警；液晶顯示模塊與按鍵輸入模塊用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；

所述數(shù)據(jù)處理模塊連接在所述外圍模塊與所述以太網(wǎng)控制模塊之間；

所述數(shù)據(jù)處理模塊與以太網(wǎng)控制模塊通過(guò)十六路并行數(shù)據(jù)線連接；

所述以太網(wǎng)控制模塊使用符合iso/iec8802-3的100base-fx光纖傳輸系統(tǒng)，在光纖上實(shí)現(xiàn)傳輸速率為100mbps的以太網(wǎng)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括兩個(gè)stm32f407，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于控制以太網(wǎng)控制模塊完成網(wǎng)卡的初始化、報(bào)文的發(fā)送/接收以及對(duì)外圍模塊中的液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信報(bào)警模塊和按鍵輸入模塊發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及控制。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述以太網(wǎng)控制模塊包括以太網(wǎng)控制器dm9000aep和以太網(wǎng)連接器hr911105a，以太網(wǎng)控制器dm9000aep能夠?qū)崿F(xiàn)100mbps的通信速率，以完成goose報(bào)文的快速發(fā)送和接收，以太網(wǎng)連接器hr911105a用于避免dm9000aep受到雙絞線上直流電壓和高頻信號(hào)干擾。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于上述goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)中的goose報(bào)文收發(fā)控制方法，其包括以下步驟：

s1：初始化以太網(wǎng)控制器dm9000aep，首先設(shè)置stm32f407的fsmc管腳以及配置dm9000aep的控制口線，然后再通過(guò)stm32f407設(shè)置dm9000aep內(nèi)部寄存器的初始值；

s2：控制goose報(bào)文進(jìn)行發(fā)送，通過(guò)stm32f407控制dm9000aep內(nèi)部的寄存器，設(shè)置報(bào)文內(nèi)容以及發(fā)送時(shí)間間隔，外圍模塊中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊對(duì)發(fā)送的goose報(bào)文進(jìn)行記錄并存儲(chǔ)；

s3：控制goose報(bào)文進(jìn)行接收，stm32f407通過(guò)讀取幀接收標(biāo)志判斷有無(wú)數(shù)據(jù)包，如果有則讀取數(shù)據(jù)包內(nèi)容并對(duì)goose報(bào)文進(jìn)行解碼分析，外圍模塊中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊對(duì)接收的goose報(bào)文進(jìn)行存儲(chǔ)，外圍模塊中的通信報(bào)警模塊對(duì)通信進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)生通信中斷或報(bào)文丟幀則觸發(fā)通信報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，步驟s1包括以下子步驟：

s11：配置dm9000aep控制口線，設(shè)置stm32f407的fsmc管腳為復(fù)用推挽輸出；

s12：配置fsmc并口訪問(wèn)時(shí)序，初始化nor/sram，使能指定的nor/sram存儲(chǔ)區(qū)域；

s13：將dm9000aep進(jìn)行軟件重置，關(guān)閉中斷使能；

s14：設(shè)置寫(xiě)入phy寄存器的值，設(shè)定mac地址、廣播寄存器和多播寄存器；

s15：打開(kāi)中斷使能，使能接收中斷；

s16：讀取芯片id，判斷是否與預(yù)先設(shè)計(jì)值相同，如果是則進(jìn)入步驟s17，如果否則進(jìn)入步驟s18；

s17：初始化成功，進(jìn)行后續(xù)步驟；

s18：初始化失敗，重新開(kāi)始初始化，返回步驟s11。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，步驟s2包括以下子步驟：

s21：goose報(bào)文組幀和預(yù)處理；

s22：檢測(cè)數(shù)據(jù)集成員是否發(fā)生變位，如果是則進(jìn)入步驟s24，如果否則進(jìn)入步驟s23；

s23：sqnum加1，stnum保持不變，同步當(dāng)前時(shí)間到goose報(bào)文；

s24：sqnum清零，stnum加1，同步數(shù)據(jù)集成員值和當(dāng)前時(shí)間到goose報(bào)文；

s25：判斷數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是否超過(guò)最大長(zhǎng)度，如果是則進(jìn)入步驟s27，如果否則進(jìn)入步驟s26；

s26：計(jì)算下一幀傳送指針位，并將goose報(bào)文數(shù)據(jù)從系統(tǒng)中移入內(nèi)存；

s27：該封包為無(wú)效數(shù)據(jù)包，計(jì)算下一幀傳送指針位并返回步驟s21；

s28：控制dm9000aep數(shù)據(jù)包傳送控制寄存器發(fā)送goose報(bào)文。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，步驟s3包括以下子步驟：

s31：清除中斷標(biāo)志，讀取幀接收標(biāo)志；

s32：判斷幀接收標(biāo)志是否為01h，如果是則進(jìn)入步驟s33，如果否則進(jìn)入步驟s34；

s33：數(shù)據(jù)包為有效數(shù)據(jù)包，讀取數(shù)據(jù)包相關(guān)信息和長(zhǎng)度；

s34：判斷幀接收標(biāo)志是否為00h，如果是則進(jìn)入步驟s35，如果否則進(jìn)入步驟s36；

s35：沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)包，返回步驟s31。

s36：初始化失敗，重新初始化dm9000aep，返回步驟s31；

s37：判斷數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是否在64～1356字節(jié)之間，如果是則進(jìn)入步驟s38，如果否則進(jìn)入步驟s39；

s38：對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行asn.1/ber解碼，讀取stnum和sqnum，讀取goose報(bào)文數(shù)據(jù)集內(nèi)容；

s39：跳過(guò)該數(shù)據(jù)包，返回步驟c1；

s310：判斷stnum和sqnum是否變化正確，如果是則進(jìn)入步驟s311，如果否則進(jìn)入步驟s312；

s311：根據(jù)goose報(bào)文數(shù)據(jù)集內(nèi)容，對(duì)事件作出相應(yīng)處理；

s312：發(fā)出報(bào)文丟失報(bào)警，返回步驟s31；

s313：將內(nèi)存中的goose報(bào)文數(shù)據(jù)移入系統(tǒng)中，計(jì)算下一包指針位，返回步驟s31。

本發(fā)明提供的goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)及其控制方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)goose報(bào)文特殊映射方式，同時(shí)還能夠保證goose報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，不僅能夠更快速、更規(guī)范地傳輸goose報(bào)文，還能夠有效克服電磁干擾。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖2為以太網(wǎng)控制器dm9000aep初始化的流程圖；

圖3為goose報(bào)文發(fā)送的流程圖；

圖4為goose報(bào)文接收的流程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-外圍模塊；11-液晶顯示模塊；12-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；13-通信報(bào)警模塊；14-按鍵輸入模塊；2-數(shù)據(jù)處理模塊；3-以太網(wǎng)控制模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)包括：外圍模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2和以太網(wǎng)控制模塊3，其中，

外圍模塊1包括液晶顯示模塊11、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊12、通信報(bào)警模塊13和按鍵輸入模塊14，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊12用于記錄goose數(shù)據(jù)集成員變化的歷史數(shù)據(jù)；通信報(bào)警模塊13當(dāng)通信發(fā)生中斷或報(bào)文發(fā)生丟失時(shí)觸發(fā)報(bào)警；液晶11顯示模塊與按鍵輸入模塊14用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；

數(shù)據(jù)處理模塊2連接在外圍模塊1與以太網(wǎng)控制模塊3之間；

數(shù)據(jù)處理模塊2與以太網(wǎng)控制模塊3通過(guò)十六路并行數(shù)據(jù)線連接；

以太網(wǎng)控制模塊3使用符合iso/iec8802-3的100base-fx光纖傳輸系統(tǒng)，在光纖上實(shí)現(xiàn)傳輸速率為100mbps的以太網(wǎng)。

如圖1所示，數(shù)據(jù)處理模塊2包括兩個(gè)stm32f407，數(shù)據(jù)處理模塊2用于控制以太網(wǎng)控制模塊完成網(wǎng)卡的初始化、報(bào)文的發(fā)送/接收以及對(duì)外圍模塊中的液晶顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信報(bào)警模塊和按鍵輸入模塊發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及控制。

如圖1所示，以太網(wǎng)控制模塊3包括以太網(wǎng)控制器dm9000aep和以太網(wǎng)連接器hr911105a，以太網(wǎng)控制器dm9000aep能夠?qū)崿F(xiàn)100mbps的通信速率，以完成goose報(bào)文的快速發(fā)送和接收，以太網(wǎng)連接器hr911105a用于避免dm9000aep受到雙絞線上直流電壓和高頻信號(hào)干擾。

另外說(shuō)明圖1中未能呈現(xiàn)出的具體細(xì)節(jié)：stm32f407與以太網(wǎng)控制器dm9000aep通過(guò)fsmc(靈活的靜態(tài)存儲(chǔ)控制器)接口相連，并采用軟件復(fù)位。操作需要用到的dm9000aep上的引腳有sd0～sd15、iow、ior、int0、cmd和cs，讀信號(hào)線ior與處理器讀信號(hào)線fsmc_noe相接，寫(xiě)信號(hào)線iow與處理器寫(xiě)信號(hào)線fsmc_nwe相接，片選信號(hào)線cs與fsmc_ne2相連接，這三根信號(hào)線均低電平有效，cmd端口與fsmc_a18相連，數(shù)據(jù)總線sd0～sd15與fsmc_d0～fsmc_d15相連接。采用dm9000aep作為以太網(wǎng)控制模塊的主要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)100mbps的通信速率。生成goose報(bào)文時(shí)，采用iso/iec8802-3的幀格式進(jìn)行打包傳輸。采用hr911105a作為網(wǎng)絡(luò)連接器，可以限制直流信號(hào)和高頻電壓的干擾。

本發(fā)明提供的應(yīng)用于上述goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)中的goose報(bào)文收發(fā)控制方法包括以下步驟：

s1：初始化以太網(wǎng)控制器dm9000aep，首先設(shè)置stm32f407的fsmc管腳以及配置dm9000aep的控制口線，然后再通過(guò)stm32f407設(shè)置dm9000aep內(nèi)部寄存器的初始值，以確保dm9000aep初始化成功；

圖2為以太網(wǎng)控制器dm9000aep初始化的流程圖，如圖2所示，步驟s1包括以下子步驟：

s11：配置dm9000aep控制口線，設(shè)置stm32f407的fsmc管腳為復(fù)用推挽輸出；

s12：配置fsmc并口訪問(wèn)時(shí)序，初始化nor/sram，使能指定的nor/sram存儲(chǔ)區(qū)域；

s13：將dm9000aep進(jìn)行軟件重置，關(guān)閉中斷使能；

s14：設(shè)置寫(xiě)入phy寄存器的值，設(shè)定mac地址、廣播寄存器和多播寄存器；

s15：打開(kāi)中斷使能，使能接收中斷；

具體的，于步驟s15中，采用中斷接收goose報(bào)文，將dm9000aep中斷信號(hào)int0連接到stm32f407zgt6的pc0上，然后將pc0連接到中斷線上，將中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā)，搶占優(yōu)先級(jí)為0，子優(yōu)先級(jí)為1。當(dāng)dm9000aep接收到報(bào)文時(shí)，會(huì)觸發(fā)中斷并且調(diào)用報(bào)文接收函數(shù)將接收到的報(bào)文存放在內(nèi)存的指定位置。

s16：讀取芯片id，判斷是否與預(yù)先設(shè)計(jì)值相同，如果是則進(jìn)入步驟s17，如果否則進(jìn)入步驟s18；

s17：初始化成功，進(jìn)行后續(xù)步驟；

s18：初始化失敗，重新開(kāi)始初始化，返回步驟s11。

s2：控制goose報(bào)文進(jìn)行發(fā)送，通過(guò)stm32f407控制dm9000aep內(nèi)部的寄存器，設(shè)置報(bào)文內(nèi)容以及發(fā)送時(shí)間間隔，外圍模塊1中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊12對(duì)發(fā)送的goose報(bào)文進(jìn)行記錄并存儲(chǔ)；

圖3為goose報(bào)文發(fā)送的流程圖，如圖3所示，步驟s2包括以下子步驟：

s21：goose報(bào)文組幀和預(yù)處理；

s22：檢測(cè)數(shù)據(jù)集成員是否發(fā)生變位，如果是則進(jìn)入步驟s24，如果否則進(jìn)入步驟s23；

s23：sqnum加1，stnum保持不變，同步當(dāng)前時(shí)間到goose報(bào)文；

s24：sqnum清零，stnum加1，同步數(shù)據(jù)集成員值和當(dāng)前時(shí)間到goose報(bào)文；

具體的，于步驟s23和步驟s24中，同步當(dāng)前時(shí)間到goose報(bào)文，采用stm32f407的內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘(rtc)來(lái)計(jì)算時(shí)間。

s25：判斷數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是否超過(guò)最大長(zhǎng)度，如果是則進(jìn)入步驟s27，如果否則進(jìn)入步驟s26；

具體的，步驟s25中，判斷數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是否超過(guò)最大長(zhǎng)度，通常情況下goose報(bào)文的apdu長(zhǎng)度最少約為120字節(jié)。形成以以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀后，增加了其他必要的字段。其中前導(dǎo)碼字段占7字節(jié)；目的地址字段和源地址字段各占6字節(jié)；優(yōu)先級(jí)標(biāo)記字段、幀校檢字段占4字節(jié)；以太網(wǎng)類型值字段、appid字段、長(zhǎng)度字段、保留位1字段和保留位2字段各占2字節(jié)；幀起始字段占1字節(jié)。所以以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度最少約為160字節(jié)左右。隨著所傳輸數(shù)據(jù)量的增加，每幀goose報(bào)文的長(zhǎng)度也會(huì)隨之增加，通常情況下，goose報(bào)文的長(zhǎng)度約為200字節(jié)左右。根據(jù)不同情況下的需要，可以對(duì)最大長(zhǎng)度進(jìn)行修改。

s26：計(jì)算下一幀傳送指針位，并將goose報(bào)文數(shù)據(jù)從系統(tǒng)中移入內(nèi)存；

s27：該封包為無(wú)效數(shù)據(jù)包，計(jì)算下一幀傳送指針位并返回步驟s21；

s28：控制dm9000aep數(shù)據(jù)包傳送控制寄存器發(fā)送goose報(bào)文。

s3：控制goose報(bào)文進(jìn)行接收，stm32f407通過(guò)讀取幀接收標(biāo)志判斷有無(wú)數(shù)據(jù)包，如果有則讀取數(shù)據(jù)包內(nèi)容并對(duì)goose報(bào)文進(jìn)行解碼分析，外圍模塊1中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊12對(duì)接收的goose報(bào)文進(jìn)行存儲(chǔ)，外圍模塊1中的通信報(bào)警模塊13對(duì)通信進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)生通信中斷或報(bào)文丟幀則觸發(fā)通信報(bào)警模塊13進(jìn)行報(bào)警。

圖4為goose報(bào)文接收的流程圖，如圖4所示，步驟s3包括以下子步驟：

s31：清除中斷標(biāo)志，讀取幀接收標(biāo)志；

s32：判斷幀接收標(biāo)志是否為01h，如果是則進(jìn)入步驟s33，如果否則進(jìn)入步驟s34；

s33：數(shù)據(jù)包為有效數(shù)據(jù)包，讀取數(shù)據(jù)包相關(guān)信息和長(zhǎng)度；

s34：判斷幀接收標(biāo)志是否為00h，如果是則進(jìn)入步驟s35，如果否則進(jìn)入步驟s36；

s35：沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)包，返回步驟s31。

s36：初始化失敗，重新初始化dm9000aep，返回步驟s31；

s37：判斷數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是否在64～1356字節(jié)之間，如果是則進(jìn)入步驟s38，如果否則進(jìn)入步驟s39；

s38：對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行asn.1/ber解碼，讀取stnum和sqnum，讀取goose報(bào)文數(shù)據(jù)集內(nèi)容；

s39：跳過(guò)該數(shù)據(jù)包，返回步驟c1；

s310：判斷stnum和sqnum是否變化正確，如果是則進(jìn)入步驟s311，如果否則進(jìn)入步驟s312；

具體的，步驟s310中，當(dāng)當(dāng)前收到的goose報(bào)文中sqnum比上次收到goose報(bào)文中sqnum正好大1且stnum保持不變，或當(dāng)前收到的goose報(bào)文中sqnum清零且當(dāng)前收到的goose報(bào)文中stnum比上次收到goose報(bào)文中stnum正好大1時(shí)，判斷沒(méi)有發(fā)生報(bào)文丟失，其他所有情況都會(huì)發(fā)出報(bào)文丟失報(bào)警。

s311：根據(jù)goose報(bào)文數(shù)據(jù)集內(nèi)容，對(duì)事件作出相應(yīng)處理；

s312：發(fā)出報(bào)文丟失報(bào)警，返回步驟s31；

s313：將內(nèi)存中的goose報(bào)文數(shù)據(jù)移入系統(tǒng)中，計(jì)算下一包指針位，返回步驟s31。

本發(fā)明提供的goose報(bào)文收發(fā)系統(tǒng)及其控制方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)goose報(bào)文特殊映射方式，同時(shí)還能夠保證goose報(bào)文傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，不僅能夠更快速、更規(guī)范地傳輸goose報(bào)文，還能夠有效克服電磁干擾。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。