探月車與地球基地服務(wù)器通信協(xié)議- 月球車與評(píng)分服務(wù)器通信協(xié)議

1、“2010年全國職業(yè)院校技能大賽”高職組2010 National Vocational Students Skills Competition“優(yōu)利德”杯電子設(shè)計(jì)嵌入式產(chǎn)品開發(fā)競賽 探月車與地球基地服務(wù)器通信協(xié)議一、 概述1 通信結(jié)構(gòu)圖1 通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 無線評(píng)分通信系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，由探月車、評(píng)分系統(tǒng)和無線接入點(diǎn)組成。無線網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)的802.11g標(biāo)準(zhǔn)，無線網(wǎng)絡(luò)名稱為：ETCLINK，無密碼認(rèn)證。無線接入點(diǎn)IP和網(wǎng)關(guān)由組委會(huì)現(xiàn)場指定。地球基地IP和網(wǎng)關(guān)組委會(huì)現(xiàn)場指定。探月車的IP由組委會(huì)1，探月車需要按組委會(huì)要求配置網(wǎng)關(guān)。2 底層協(xié)議本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議完成地球基地和探

2、月車通信，其中地球基地作為TCP的服務(wù)器端，探月車作為TCP的客戶端。每次通信由探月車發(fā)出連接請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)后建立連接，探月車和地球基地之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸完成后斷開該次連接。 在通信中，套接字（socket）網(wǎng)絡(luò)地址類型選取在Internet上通信的網(wǎng)絡(luò)地址類型（AF_INET），套接字類型采用流連接方式（SOCK_STREAM）和默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。連接端口port由組委會(huì)現(xiàn)場指定。3 應(yīng)用層通信協(xié)議在應(yīng)用層增加ACK確認(rèn)機(jī)制的通信模式來增加通信的可靠性。首先探月車向評(píng)分系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文，地球基地收到數(shù)據(jù)報(bào)文后根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容向探月車發(fā)送一個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)報(bào)文供探月車處理。除傳輸圖片數(shù)據(jù)外，應(yīng)

3、用層數(shù)據(jù)采用固定長度為40個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行每次傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不夠的用0x00補(bǔ)滿。圖像采用兩次通信過程來完成，第一次探月車發(fā)出上傳圖像請(qǐng)求報(bào)文，評(píng)分系統(tǒng)接受請(qǐng)求后返回接收請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)，探月車收到評(píng)分系統(tǒng)的接收請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)文后發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，圖像大小為寬160像素、高128像素。4 通信流程探月車和評(píng)分系統(tǒng)的通信流程如圖二所示。主要有啟動(dòng)請(qǐng)求圖二 探月車和評(píng)分系統(tǒng)通信流程二、 命令1命令格式探月車請(qǐng)求格式：（同步頭1）（探月車編號(hào)）（備用）（請(qǐng)求命令）（數(shù)據(jù)）； 評(píng)分系統(tǒng)反饋格式：（同步頭2）（探月車編號(hào)）（備用）（反饋命令）（狀態(tài)）；1） 同步頭為一字節(jié)數(shù)據(jù)，同步頭1=0x55，同步頭2=0xAA；

4、2） 探月車編號(hào)為一個(gè)字節(jié)，每個(gè)參賽隊(duì)的編號(hào)由組委會(huì)現(xiàn)場指定，用十六進(jìn)制數(shù)表示，如35號(hào)車，用0x23，默認(rèn)值為0x00；3） 備用為一個(gè)字節(jié)，默認(rèn)值為0x25；4） 請(qǐng)求命令為一個(gè)字節(jié)，詳見表一所示，反饋命令為一個(gè)字節(jié)，詳見表一所示；5） 數(shù)據(jù)根據(jù)命令不同分為三類：測量數(shù)據(jù)、圖像上傳請(qǐng)求數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)。l 測量數(shù)據(jù)格式：（數(shù)據(jù)長度）（數(shù)據(jù)物理類型）（任務(wù)號(hào)）（測量值） 數(shù)據(jù)長度指明后面的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，用16進(jìn)制表示；數(shù)據(jù)物理類型指明數(shù)據(jù)是采集何種物理量，具體如表二所示；任務(wù)號(hào)是比賽中完成的測量數(shù)據(jù)任務(wù)順序，第一個(gè)任務(wù)的測量數(shù)據(jù)為1，第二個(gè)任務(wù)的測量數(shù)據(jù)為2，以此類推，用一個(gè)字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)表示

5、；測量值統(tǒng)一采用ASCII碼表示；例如采集的溫度為109.4度，完整的數(shù)據(jù)格式為：0x07 0x01 0x03 0x31 0x30 0x39 0x2E 0x34，其中0x07表示后面數(shù)據(jù)長度為7，0x01表示測量的是溫度，0x03表示任務(wù)號(hào)，剩下的是溫度值的ASCII碼；命令中沒有數(shù)據(jù)上傳的數(shù)據(jù)長度為0x00。l 圖像上傳請(qǐng)求數(shù)據(jù)格式：（任務(wù)號(hào)）(圖像特征)（圖像點(diǎn)陣大?。▓D像列數(shù)）（圖像行數(shù)）任務(wù)號(hào)是比賽中完成的圖像數(shù)據(jù)上傳任務(wù)順序，第一幅圖像上傳請(qǐng)求為1，第二幅圖像上傳請(qǐng)求為2，以此類推，用一個(gè)字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)表示；圖像特征是上傳圖像的顏色和形狀，用一個(gè)字節(jié)的無符號(hào)16進(jìn)制數(shù)表示，如表三

6、所示；圖像點(diǎn)陣大小是上傳圖像的總的像素值，用無符號(hào)的整數(shù)表示；圖像列數(shù)是上傳圖像的列值，用無符號(hào)的短整數(shù)表示；圖像行數(shù)是上傳圖像的行值，用無符號(hào)的短整數(shù)表示；l 圖像數(shù)據(jù)格式：（圖像數(shù)據(jù)）圖像數(shù)據(jù)采用行列掃描方法，每一個(gè)像素用16bit表示，采用RGB565格式。6） 狀態(tài)為一個(gè)字節(jié)，表明地球基地接收數(shù)據(jù)正確與否，正確時(shí)狀態(tài)為1，錯(cuò)誤時(shí)狀態(tài)為0，供探月車應(yīng)用程序處理。例如：探月車19號(hào)，請(qǐng)求啟動(dòng)：0x55 0x13 0x25 0x01 地球基地反饋為：0xaa 0x13 9x25 0xfe 0x01表一 請(qǐng)求命令和反饋命令表請(qǐng)求命令反饋命令描述0x010xFE探月車啟動(dòng)出發(fā)命令0x020xFD

7、探月車請(qǐng)求發(fā)送圖像命令0x030xFC探月車發(fā)送圖像數(shù)據(jù)0x040xFB探月車發(fā)送測量數(shù)據(jù)表二 數(shù)據(jù)物理類型表物理類型值物理意義單位0x01溫度攝氏度0x02濕度百分比0x03礦物含量百分比0x04高度或者長度米0x05其他無表三 圖像特征數(shù)據(jù)表圖像特征值圖像形狀圖像顏色0x01三角形紅色0x02三角形綠色0x03三角形藍(lán)色0x04矩形紅色0x05矩形綠色0x06矩形藍(lán)色0x07圓形紅色0x08圓形綠色0x09圓形藍(lán)色2. 探月車啟動(dòng)出發(fā)命令請(qǐng)求命令：0x55 DD MM 0x010x55是開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；

8、0x01是探月車請(qǐng)求啟動(dòng)命令。該命令沒有數(shù)據(jù)內(nèi)容上傳。反饋命令：0xaa DD MM 0xFE CC0xaa是反饋開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFE是反饋的啟動(dòng)命令，表明請(qǐng)求接收正確； CC 是命令參數(shù)，0x00表示啟動(dòng)，其他值表示等待。 3. 探月車請(qǐng)求發(fā)送圖像命令請(qǐng)求發(fā)送圖像命令：0x55 DD MM 0x02 SSTT ZZ CCRR0x55是開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0x02是探月車請(qǐng)求發(fā)送圖像命令；SS是圖像順序號(hào)；TT表示圖像特

9、征；ZZ是圖像大小；CC是圖像列值；RR是圖像行值；反饋命令：0xaa DD MM 0xFD 0xaa是反饋開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFD是反饋的接收發(fā)送圖像命令，表明請(qǐng)求接收正確。發(fā)送圖像數(shù)據(jù)：0x55 DD MM 0x03 PP PP PP 0x55是開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0x03是探月車發(fā)送圖像數(shù)據(jù)；PP 是探月車發(fā)送的BMP圖像數(shù)據(jù)，圖像的寬度為160，高為128。反饋命令：0xaa DD MM 0xFC RR0xaa是反饋

10、開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFC是反饋的接收發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，表明請(qǐng)求接收正確； RR是反饋參數(shù)，0x01表示接收正確，0x00表示接收錯(cuò)誤；4. 探月車發(fā)送測量數(shù)據(jù)發(fā)送測量數(shù)據(jù)：0x55 DD MM 0x04 NN NN0x55是開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0x04是探月車發(fā)送測量數(shù)據(jù)；NN NN 是探月車發(fā)送的測量數(shù)據(jù)，數(shù)值統(tǒng)一采用ASCII碼表示，例如采集的高度為639.46度，完整的數(shù)據(jù)格式為：0x08 0x04 0x01 0x36 0

11、x33 0x39 0x2E 0x34 0x36，其中0x08表示后面數(shù)據(jù)長度為8，0x04表示測量的是高度，0x01表示任務(wù)1，剩下的是高度值的ASCII碼。反饋命令：0xaa DD MM 0xFB RR0xaa是反饋開始命令的同步頭；DD 是探月車的編號(hào)，由評(píng)委指定，默認(rèn)值為0x00；MM 是備用位，默認(rèn)值是0x25；0xFB是反饋的接收發(fā)送測量數(shù)據(jù)，表明請(qǐng)求接收正確； RR是反饋參數(shù)，0x01表示接收正確，0x00表示接收錯(cuò)誤。關(guān)于探月車通訊協(xié)議與評(píng)分系統(tǒng)的重要通知各參賽隊(duì)： 比賽中參賽探月車須按照公布的通訊協(xié)議與評(píng)分系統(tǒng)建立連接，接收裁判通過評(píng)分系統(tǒng)發(fā)布的開始比賽命令后自動(dòng)啟動(dòng)參賽探月車，在完成探測任務(wù)后按給定的格式上傳探測數(shù)據(jù)。 上述通訊協(xié)議與評(píng)分系統(tǒng)已正式公布，其中參