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1、网关协议数据转换软件开发 通用网关协议数据转换软件开发 1 引言 所谓 通信协议是指通信双方的一种约定约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、检纠错方式以及控制字符定义等问题作出统一规定通信双方必须共同遵守1不同体系结构的系统一般采用不同的通信协议完成系统内部成员之间的通信这固然为本系统的设计带来了很大的方便但因为不同系统的通信协议往往不同当本系统需要同其他系统进行通信时会因为协议的不同造成通信障碍2为解决异构系统之间因通信协议不匹配造成的通信困难需要在两个系统之间添加一个协议转换器目前的通信协议转换器大多选用或者自行开发专用的网关但是专用网关由于重用性差将导致多次的重复开发浪费大量的人力和物
2、力3 由于不同通信协议的协议格式有许多相近之处(如数据帧由帧头、数据项、帧尾等组成包含校验等处理信息)这就使得设计一个一定程度的通用协议转换器成为可能4本文通过对现有协议的分析提供了一种比较通用的协议格式模板通过对该模板的实例化可得到各种实际协议的格式信息另外本文还实现了对符合用本模板所描述协议格式的协议数据处理及转换过程并在由哈尔滨工业大学开发的-平台上进行了验证 2 需求分析 通用网关协议转换软件的用户需求定义如下:分析现有通信协议格式提出各种协议的表达方法并抽象出一个能够涵盖大多数常用雷达、导弹协议的协议格式模板通过对该模板的实例化能够得到现有格式的描述信息所建立的模板应提供最基础的协议
3、元素编辑支持提供不同数据类型的协议元素的支持提供元素位定义支持提供开放式的函数处理功能支持提供格式描述信息的串行化输出功能能够保存已建立的协议格式信息并在需要时导入该信息设计符合-平台接口规范的协议编解码组件该组件能够加载格式描述文件协议编解码组件应提供协议数据的动态处理功能能够根据格式描述信息加载相应动态链接库调用相应动态链接库函数根据函数参数列表对协议数据元素进行相应处理 根据用户的需求定义可将本系统划分为两个主要的功能模块:协议格式库管理软件和协议编解码软件格式库管理软件通过对格式模板的实例化生成具体协议的格式描述信息并串行化输出为格式特征描述文件;协议编解码软件加载格式特征描述文件并根
4、据用户所配置的信息初始化网络收发信息在平台开始运行后接收由网络传来的数据并解码发布根据所订购到的数据信息编码输出到相应设备系统用例如图 1 所示 3 协议格式模板设计 协议转换器的通用性决定于协议格式模板的通用性为了抽象出一个较为通用的协议格式模板需要先对通信协议进行分层管理以方便数据结构的设计然后分析多种具体的协议格式并得到他们之间格式上的相似之处进而抽象这些相似之处形成本系统的数据结构根据协议分层管理的概念可将协议分为三个层次:协议集、协议项、协议元素如图 2所示 对一些有代表性的协议项进行分析可得以下概念:一个系统所有协议的集合称之为协议集可为协议集设计名称、ID、协议项列表等属性;每一
5、个协议项又应该有名称、ID、帧头列表、元素列表、帧尾列表等属性以上协议集和协议项的属性是一般协议所共有的对于协议项的组成部分如帧头、元素、帧尾的具体结构则因协议的不同会有较大的差异 基于上述概念采用面向对象的思想可以进行协议格式模板的设计协议可以分层表示为协议格式集、格式项和协议元素故在设计数据结构时可分别设计为格式集类()、格式项类()、协议元素类()另外为了描述协议项的传输特性设计了帧头、帧尾()类;为了支持位处理功能及函数处理功能设计了数据元素位类()和处理函数类()4 软件的设计与实现 基于用户需求定义及系统功能分析采用面向对象的方法对系统进行详细设计根据需求分析需要设计两个软件分别是
6、协议格式管理软件和协议编解码组件格式管理软件的设计包括软件的静态模型、交互模型及用户界面的设计5协议编解码组件的设计包含四个方面的内容:解码类设计、编码类设计、平台组件接口类设计和用户交互界面设计 格式库管理软件为用户提供可视化界面操作其内部数据结构为组成格式模板的几个类用户可以利用该软件建立自己的协议格式库或加载现有协议格式特征描述文件其类图如图 3 所示 协议编解码软件加载格式管理软件所生成的格式特征描述文件在接收到协议时自动识别协议数据所符合的格式项利用该格式进行解码并将协议数据按照-平台能够识别的方式发布出去另一方面订购相关数据并按照与解码项所对应的编码项进行编码并输出协议编解码软件类图如图 4 所示 5 软件测试及结果