本發(fā)明涉及一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，屬于數(shù)據(jù)傳輸。

背景技術：

1、數(shù)據(jù)流傳輸是指將數(shù)據(jù)以連續(xù)、定序的方式在不同系統(tǒng)或設備之間進行傳遞和處理的過程。隨著信息技術的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)流傳輸已成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)中一種重要的技術手段。數(shù)據(jù)流傳輸?shù)囊环N典型形式就是通過串行通信接口進行傳輸。串行通信作為數(shù)據(jù)流傳輸?shù)囊环N具體實現(xiàn)方式，因其接口簡單、使用方便等優(yōu)點，被廣泛應用于各類數(shù)據(jù)通信場合。在實際應用中，數(shù)據(jù)發(fā)送端通常將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)包，并以數(shù)據(jù)流的形式通過串行通信接口進行傳輸，接收端則需從接收到的數(shù)據(jù)流中準確無誤地提取出完整的數(shù)據(jù)包。因此，如何從這些數(shù)據(jù)流中實時、有效地提取有效數(shù)據(jù)包是一個關鍵問題，尤其是在分布式非同步數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中，由于存在傳輸速率不同步、數(shù)據(jù)包丟失、信號干擾等問題，數(shù)據(jù)的實時性和準確性至關重要。

2、公布號為cn105022712a的專利公開了一種基于數(shù)據(jù)流傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提取方法，通過判斷解包進度值來執(zhí)行不同的步驟以提取數(shù)據(jù)包。然而，由于需要頻繁的訪問接受隊列和檢查數(shù)據(jù)包的同步字可能導致處理延遲，對于高速數(shù)據(jù)流不夠高效，無法滿足高實時性和高可靠性的要求。公告號為cn107766265b的專利公開了一種支持定長包、變長包、混合包的串口數(shù)據(jù)提取方法，按照已配置的包格式，在緩沖區(qū)中提取一個數(shù)據(jù)包。然而，由于數(shù)據(jù)全部放置在緩沖區(qū)中且每次只讀取一個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，會占用大量的系統(tǒng)資源。同時在高數(shù)據(jù)傳輸速率下，可能無法滿足實時性要求。

3、為了解決上述問題，有必要提出一種高效、可靠、可以保證數(shù)據(jù)的實時性和準確性的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包提取方法，使系統(tǒng)能夠在復雜通信環(huán)境下確保數(shù)據(jù)的實時性和準確性，提高整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，通過隊列機制和有效的數(shù)據(jù)包處理流程，能夠可靠、高效、實時地提取和處理數(shù)據(jù)包，同時也能保證數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術解決方案：

3、(1)周期性訪問數(shù)據(jù)流源，一次性讀取全部數(shù)據(jù)并依次存放到一個數(shù)據(jù)隊列中；

4、(2)檢查數(shù)據(jù)隊列的長度，若大于等于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(3)；若長度不夠則返回步驟(1)；

5、(3)從隊列頭部開始搜索數(shù)據(jù)包頭，丟棄無效字節(jié)直至找到包頭，若此時隊列長度大于等于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(4)；否則返回步驟(1)；

6、(4)讀取并校驗數(shù)據(jù)包，若校驗通過，執(zhí)行步驟(5)；若校驗失敗，清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)并進行報警表明系統(tǒng)通信異常，返回步驟(2)；

7、(5)提取有效數(shù)據(jù)，并清空隊列，同時表明系統(tǒng)通信正常，返回步驟(1)；若同時要求數(shù)據(jù)完整性，則只清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)，返回步驟(2)繼續(xù)解析并提取數(shù)據(jù)。

8、步驟(1)中，周期性訪問數(shù)據(jù)流源，一次性讀取全部數(shù)據(jù)并依次存放到一個數(shù)據(jù)隊列中，具體包括：設置一個固定的時間間隔來訪問數(shù)據(jù)流源，每次訪問時，從數(shù)據(jù)流源的緩沖區(qū)中讀取當前所有的數(shù)據(jù)并將讀取到的所有數(shù)據(jù)按順序依次存放到一個數(shù)據(jù)隊列(先進先出隊列)中。用于臨時存儲并按時間順序管理接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)。

9、步驟(2)中，檢查數(shù)據(jù)隊列的長度，若大于等于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(3)；若長度不夠則返回步驟(1)，具體包括：

10、檢查當前數(shù)據(jù)隊列中的數(shù)據(jù)總長度。如果數(shù)據(jù)隊列中的數(shù)據(jù)長度大于等于一個有效數(shù)據(jù)包的長度，則進入步驟(3)，開始搜索有效數(shù)據(jù)包；如果數(shù)據(jù)長度不足，則暫時停止進一步操作，返回步驟(1)，等待下一次周期性數(shù)據(jù)讀取。

11、步驟(3)中，從隊列頭部開始搜索數(shù)據(jù)包頭，丟棄無效字節(jié)直至找到包頭，若此時隊列長度大于等于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(4)；否則返回步驟(1)，具體包括：

12、從隊列的頭部字節(jié)(即最早收到的字節(jié))開始逐個檢查數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包頭通常是一個或多個特定的字節(jié)序列，用于標識數(shù)據(jù)包的開始。根據(jù)協(xié)議定義，這些字節(jié)序列可能是固定值或特定格式。如果當前檢查的字節(jié)序列不是數(shù)據(jù)包頭，則從隊列中丟棄當前頭部的一個或多個無效字節(jié)，繼續(xù)向后搜索。一旦找到數(shù)據(jù)包頭，檢查隊列中的數(shù)據(jù)長度是否足夠一個完整的數(shù)據(jù)包。如果長度足夠，進入步驟(4)，否則返回步驟(1)。

13、步驟(4)中，讀取并校驗數(shù)據(jù)包，若校驗通過，執(zhí)行步驟(5)；若校驗失敗，清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)并進行報警表明系統(tǒng)通信異常，返回步驟(2)，具體包括：

14、在找到數(shù)據(jù)包頭后，讀取接下來的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括包頭后的實際數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)包的格式定義，提取必要的字段并進行數(shù)據(jù)包校驗。如果校驗通過，說明數(shù)據(jù)包有效，進入步驟(5)；如果校驗失敗，表明數(shù)據(jù)包可能已損壞或數(shù)據(jù)有誤，從隊列中丟棄一個數(shù)據(jù)包長度的數(shù)據(jù)，繼續(xù)從步驟(2)開始重新搜索下一個數(shù)據(jù)包頭，同時記錄下校驗失敗的總次數(shù)(每次失敗次數(shù)自加1)。如果總次數(shù)達到設定值，則進行報警表明系統(tǒng)處于異常通信狀態(tài)。

15、步驟(5)中，提取有效數(shù)據(jù)，并清空隊列，同時表明系統(tǒng)通信正常，返回步驟(1)；若同時要求數(shù)據(jù)完整性，則只清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)，返回步驟(2)繼續(xù)解析并提取數(shù)據(jù)，具體包括：

16、從通過校驗的數(shù)據(jù)包中提取有效數(shù)據(jù)部分。在隊列中移除整個已處理的數(shù)據(jù)包，釋放空間，以便接收和處理更多的數(shù)據(jù)。將校驗失敗的總次數(shù)清零，以表明系統(tǒng)處于正常通信狀態(tài)。處理完當前數(shù)據(jù)包后，不再繼續(xù)解析后續(xù)的數(shù)據(jù)，清空隊列，并返回步驟(1)，重新開始周期性讀取數(shù)據(jù)。若要求保證數(shù)據(jù)的完整性，處理完當前數(shù)據(jù)包后，返回步驟(2)，在當前周期內(nèi)繼續(xù)解析隊列中剩余的數(shù)據(jù)，提取更多的有效數(shù)據(jù)包。

技術特征：

1.一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，其特征在于包括以下步驟：

2.權利要求1所述的一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，其特征在于所述步驟(1)中，周期性訪問數(shù)據(jù)流源，一次性讀取全部數(shù)據(jù)并依次存放到一個數(shù)據(jù)隊列中，具體包括：

3.權利要求1所述的一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，其特征在于所述步驟(2)中，檢查數(shù)據(jù)隊列的長度，若大于等于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(3)；若長度不夠則返回步驟(1)，具體包括：

4.權利要求1所述的一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，其特征在于所述步驟(3)中，從隊列頭部開始搜索數(shù)據(jù)包頭，丟棄無效字節(jié)直至找到包頭，若此時隊列長度大于等于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(4)；否則返回步驟(1)，具體包括：

5.權利要求1所述的一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，其特征在于所述步驟(4)中，讀取并校驗數(shù)據(jù)包，若校驗通過，執(zhí)行步驟(5)；若校驗失敗，清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)并進行報警表明系統(tǒng)通信異常，返回步驟(2)，具體包括：

6.權利要求1所述的一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，其特征在于所述步驟(5)中，提取有效數(shù)據(jù)，并清空隊列，同時表明系統(tǒng)通信正常，返回步驟(1)；若同時要求數(shù)據(jù)完整性，則只清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)，返回步驟(2)繼續(xù)解析并提取數(shù)據(jù)，具體包括：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于隊列的數(shù)據(jù)流有效數(shù)據(jù)包實時提取方法，包括：(1)周期性訪問數(shù)據(jù)流源，一次性讀取數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)隊列；(2)檢查隊列長度，若大于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(3)；否則返回步驟(1)；(3)從隊列頭部開始搜索數(shù)據(jù)包頭，丟棄無效字節(jié)直至找到包頭，若此時隊列長度大于一個數(shù)據(jù)包長度，執(zhí)行步驟(4)；否則返回步驟(1)；(4)讀取并校驗數(shù)據(jù)包，若校驗通過，執(zhí)行步驟(5)；若校驗失敗，清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)，返回步驟(2)；(5)提取有效數(shù)據(jù)，并清空隊列，返回步驟(1)；若同時要求數(shù)據(jù)完整性，則只清除一個數(shù)據(jù)包長度的隊列數(shù)據(jù)，返回步驟(2)。本發(fā)明提出的方法通過隊列機制和有效的數(shù)據(jù)包處理流程，能夠可靠、高效、實時地提取和處理數(shù)據(jù)包，同時也能保證數(shù)據(jù)的完整性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術研發(fā)人員：李象府,戢煥成,張郡桐,崔軼博,張?zhí)旌?黃向華
受保護的技術使用者：南京航空航天大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17