传感网应用开发（中级）网络协议报文详解

Posted 2022-01-11 程序小鹿

传感网应用开发（中级）网络协议帧

• 传感网通信协议消息报文解读：
• • 一、有线通信协议消息帧
  • • 1.RS485网络的Modbus协议帧
    • 2.CAN网络协议的消息帧
  • 二、无线通信协议消息报文
  • • 1.LoRa网络的消息帧
    • 2.ZigBee网络的自定义协议消息帧
  • 三、汇聚节点汇聚数据上传网关消息帧
  • • 1.RS485网络上传的网关的报文

传感网通信协议消息报文解读：

一、有线通信协议消息帧

1.RS485网络的Modbus协议帧

（1） 主机向从机发送请求报文：
从设备地址 + 功能码 + 数据段（寄存器地址+寄存器数量） + 差错检测区
例如请求报文为： 01 03 00 00 00 01 84 0A
What！
01 表示从设备的地址；
03 表示读保持寄存器功能（参考下图）；
00 00 代表读取从设备0x0000这个寄存器开始的数据（由两个字节，16位组成）；
00 01 代表读取一个寄存器的数据（常读取一个寄存器的值，由两个字节，16位组成）；
84 0A 代表对前面的所有字节数据进行循环冗余校验检测，保证信息的准确性。
（以上报文均为16进制，一位十六进制能转化为4位二进制。）
-
功能码参考表3-8：
部分常用功能码、寄存器地址、传感器如下3-28表：

传感器类型代号参考表3-28：

（2）从机响应报文
本机地址 + 功能码 + 数据段（数据域字节数 + 寄存器值（数据）） + 差错检测区
例如从机响应报文：01 03 02 1919 72 1E

• 01 表示本设备的地址；
• 03 表示读保持寄存器功能（参考表3-28）；
• 02 代表返回两个字节的数据（即返回4位十六进制数）；
• 19 19 第一个字节代表温度数据25℃，第二个字节代表湿度数据25%；
• 72 1E 代表对前面的所有字节数据进行循环冗余校验检测。（一般调用函数计算即可）

其它的传感器传递报文格式类同

2.CAN网络协议的消息帧

（1）从机给主机发送数据报文
传感器类型 + 传感器数值 + 保留1个字节 + 本机地址 + 保留3个字节
例如CAN数据报文：03 00 05 00 06 00 00 00

• 03 传感器类型，可参考表3-29
• 00 05 表示传感器数据，火焰数据为5；
• 00 保留没有使用；
• 06 为本机地址；
• 00 00 00 暂时保留，没有使用；

二、无线通信协议消息报文

1.LoRa网络的消息帧

（1）LoRa主机向从机发送请求报文
数据帧头 + 命令 + 网络ID号 + LoRa地址 + 校验和
例如LoRa网关请求报文：55 01 20 21 01 98
HEAD + CMD + NET_ID + LORA_ADDR + CHK;

• 55 数据帧头（HEAD），默认为0x55；
• 01 命令，0x01代表读传感器；
• 21 21 网络ID号，两个字节，代表网络ID为0x2021；
• 01 LoRa地址，代表向地址为0x01地址的LoRa节点发送请求报文
• 98 校验和，从HEAD到CHK前一个字节的和，保留低8位

（1）LoRa从机向主机发送响应报文
数据帧头 + 命令 + 网络ID号 + LoRa地址 + 响应 + 数据域长度 + 数据域 + 校验和
HEAD + CMD + NET_ID + LORA_ADDR + ACK + LEN + DATA + CHK;

• HEAD: 数据帧头，默认为0x55；
• CMD: 命令，0x01=读传感器；
• NET_ID: 网络ID号，2个字节；
• LORA_ADDR: LoRa地址；
• ACK：响应，0x00-响应OK，0x01-无数据，0x02-数据错误，其他预留；
• LEN：数据长度，指定数据域DATA有多少个字节。ACK非0x00时，无此项；
• DATA：数据域，传感器数据；
• CHK：校验和，从HEAD到CHK前一个字节的和，保留低八位

2.ZigBee网络的自定义协议消息帧

起始位 + 命令类型 + 数据总长度 + 传感器个数 + 传感器类型 + 数据域 + 校验位
START + CMD + LEN + Count + TYPE + DATA0~DATAN + CHK

协议各个报文的协议详解：

• 起始位（START）：固定值为0xCC；
• 命令类型（CMD）：一般为0x01，获取采集数据；
• 数据总长度（LEN）：从起始位到校验位（不包括校验位）之前的字节长度；
• 传感器个数（Count）：根据传感器种类确定，如果采集温湿度个数为2；
• 传感器类型（TYPE）：0x01代表温湿度，其它参考表3-29；
• 数据域（DATA0~DATAN）：存储传感器数据；
• 校验位（CHK）：从START到CHK字节之前的累加和，然后把累加和的结果与0xFF按位与，取得低8位数据CHK的值；

三、汇聚节点汇聚数据上传网关消息帧

1.RS485网络上传的网关的报文

帧起始符 + 地址符（2个字节） + 命令码域 + 数据长度域 + 传感器类型 + 数据域（2个字节） + 校验码域
例如RS-485网络数据报文：DD 34 12 01 09 01 18 40 86

• DD 帧起始符（START）：固定为0xDD；
• 34 12 地址域（ADDR） ：汇聚节点的地址，地址的低位存在前面，高位存在后面，当前地址为从机地址0x1234；
• 01 命令码域（CMD）：0x01代表汇聚节点上传CAN网络的数据到网关，0x02代表上传RS-485网络的数据到网关；
• 09 数据长度域（LEN）：固定为0x09
• 01 传感器类型（TYPE）：01 温湿度传感器，02人体红外传感器，03火焰传感器，04可燃气体传感器，05空气质量传感器，06光敏传感器，07声音传感器，08红外传感器，09 心率传感器，10表示其它；
• 18 40 数据域（DATA）：占用两个字节，高8位代表温度传感器的温度值24℃，低8位代表湿度64%；
• 86 校验码域（CS）：采用和校验方式，计算数据域之前所有字节数据的累加和，并将累加和与0xFF按位与而保留低8位数据；