一种基于RS232总线的通信网络数据传输监测方法

宋丫 许亚星 李庆楠 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所

引言

大型通信网络普遍采用分布式结构，即各个功能组件分布在不同的服务器或计算机上，彼此之间通过消息传递进行协调。与集中式结构相比，分布式结构可以在一定程度上降低成本，提高工程实施效率，并且能有效分散风险，增强系统的安全性能。

分布式通信网络在提高系统安全等级的同时也带来了新的问题，转换、传输、处理等中间环节繁多，故障发生时难以定位，需要对各个环节进行数据监测。目前在实际工程中，总线监测已经有很多成熟的工具，然而在有些时候现场不具备实施条件，或实施困难，耗损较大，此时就需要一种便捷通用的传输监测方法。

RS232总线在嵌入式产品中广泛应用，资源丰富，通过该接口输出，可以将数据在外部计算机直观显示，方便技术人员分析排查，且作为一项常用调试手段，RS232接口的输出几乎没有损耗。基于此本文提出了一种通信网络数据传输监测方法，利用RS232总线选择性地监测各个环节的数据，并实时动态显示，该方法灵活，交互性强，通用可移植，同时方便工程人员操作。

1 监测流程

以某型航空机电系统采集装置为例，如图1所示，采集装置与中央计算机直接相连，负责采集并转换各个子系统设备的数据，汇总处理后统一发送至中央计算机，不同采集装置之间也可能互相通信。在采集装置A中，同时存在多个类型的总线接口，包括RS422、429总线、CAN总线、1553总线等，设备原始数据经过几轮转换传送至中央计算机，在故障发生时，作为中转环节，采集装置A需要对各个接口进行数据监测。

图1 机电系统采集装置通信网络

图2所示为数据传输监测流程，在不影响正常通信功能的前提下，周期接收RS232总线输入，此时可通过配置调试计算机的串口，进行键盘输入。当键盘输入字符时，开启指令接收任务，并停止当前周期显示的数据，便于操作者查看自己输入的指令。接收到的字符依次存储在数组Task232_Recv中，并记录有效数据长度，当输入的字符数大于设定的上限值时，指令清空并显示溢出警告，监测任务复位，等待下一次输入，防止因键盘持续误操作造成干扰。

操作者须输入特定的指令，包括密钥和待监测数据通道，当识别到回车字符时，完成一次指令录入，并将指令及其长度保存为全局变量，以便后续解析。为了提高运行效率，避免误操作，需要对获取到的指令进行解密，解密成功则进入数据显示任务，否则监测任务复位，显示锁定警告。

图2 数据传输监测流程

2 指令接收

本节详细介绍指令接收任务，首先读取RS232总线接收状态寄存器，判断当前接收FIFO是否为空，若一直为空则保持当前的数据显示，全局标志ScreenStart保持置1。当输入字符，状态寄存器非空时，停止数据显示，ScreenStart置0，并连续存储输入的指令字符为Task232_Recv，同时将长度保存为全局标量Length。

在键盘输入同步存储的过程中，实时显示当前的输入状态，设置必要的操作步骤提醒。由于不同平台对回车字符的转换可能存在差异，当读取到字符‘ ’或‘ ’时，即可认为完成了一次指令输入，此时需要将Length的值减1，剔除最后一次的回车输入。至此，指令Task232_Recv和长度Length在本轮数据监测流程中保持不变，直到下一次键盘输入。若出现一次性输入字符过多，键盘误操作的情况，则进入数据溢出处理，清空全局变量Task232_Recv和Length，全局标志Lock上锁，不再进入解锁流程。

3 数据显示

数据显示与指令接收分别为两个独立的任务，在运行正常通信任务时，周期检测全局标志ScreenStart，标志为1时表明指令接收已完成，此时将开启数据显示流程。在表示待监测数据通道时，本文采用字母数字组合的形式，例如‘X01’，约定X为总线类型，01为道排序。

针对不同的应用需求，数据显示具备一定的可配置性和可裁剪性，同时支持单次显示及周期显示，并能根据动态性能要求，设置显示周期。

4 总结

针对分布式通信网络数据监测操作困难，耗损较大等问题，本文提出了一种灵活通用的数据监测方法。该方法基于RS232总线传输，通过人机交互选择并显示待监测的数据，且不会对系统的正常通信功能产生干扰。该方法同时具备良好的可配置、可剪裁性，适用于不同类型的平台环境，移植方便，复用率高，对于通信系统故障排查具有一定的应用价值。