大话IEC104 规约

2. iec104 协议的帧结构

iec104 基于TCP/IP 传输，是一个应用层协议， 其帧结构被称为 APDU，APDU 一般由 APCI 和 ASDU组成。

2.1 APDU (Application Protocol Data Unit)

APDU 被称为应用协议数据单元，也就是一个iec104 的协议帧的官方叫法。一个APDU（也就是协议帧），可以只包含一个ACPI， 或者 一个ACPI + ASDU。

APDU = APCI 
or
APDU = APCI + ASDU

APDU 的最大长度为255byte。

2.2 ACPI (Application Protocol Control Information）

ACPI（应用控制信息，类似于帧头），由一个1byte 的起始字节0x68 + 1 byte ADPU 的长度 + 4 个1 byte控制位域（CF）组成。详细如下图所示。

APCI 中第一个控制位域（CF1）的最低2bit，确定了帧的格式，iec104 定义了3种格式的帧。其如下图所示：

• I-format (information transfer format), last bit of CF0 是0
  • 它用于控制RTU（server， slave） 和 类SCADA（master， client）之间的信息传输，其位可变长度。
  • I-format 的数据帧（APDU）总是包含ASDU。
  • I-format 的控制位域表明了消息的方向，其包含了两个15bit 的序号数字，每个方向上，每个APDU的序号数字都会被有序的加1。并且在0～32767之间循环。
    • 发送器在发送一个iFrame后，会将发送端的发送序号自动加1，同时将该iFrame保存在发送缓冲区中， 直到它接受到一个ADPU，该APDU中接收序号表明接收到发送端发送的对应发送序号&以下的iFrame，这些iFrame会被从发送缓冲区移除。
    • 接受器接收到一个iFrame后，会将接收端的接收序号自动加1，当接收序号到达设定的数量后，会给发送端回应一个sFrame 的Ack。如果在一定的时间内，接收端接收的iFrame 未到达该设定的数量，接收端也会发送一个sFrame的Ack。如果接收端在一定的时间内都处于idle状态，且存在没有回应的iFrame, 接收端就会给其回应一个sFrame的Ack。
    • TCP 连接建立后，发送/接收序号应当被置0；
  • 发送/接收序号由CF位域由LSB 和MSB 构成，I-Format的帧序号只有15bit， 如下图所示：
    
• S-format (numbered supervisory functions), last bits of CF1 是 01
• 一般作为一个/多个iFrame的Ack ， 固定APDU 长度
• S-format APDU 只有APCI， 没有ASDU。
• 在iFrame只是单向情况下， S-format的APDUs 必须被发送出去，当相应的iFrame 超时，溢出，或者到达IFrame 接收的最大允许数量。
• U-format (unnumbered control functions), last bits of CF2 是 11

  • 被用于有序的控制功能， 固定APDU 长度

  • U-format 的APDU只有一个APCI，没有ASDU。其功能包括TESTFR
    (测试帧), STOPDT (停止数据传输) or STARTDT (开启数据传输，它们可以同时被激活。其CF1的二进制值，如下图所示：
    

  • uFrame 用于STARTDT（开启数据传输），STOPDT（关闭数据传输）和TESTFR（测试帧）的激活&确认机制。

  • STARTDT和STOPDT 用于client（master，也称控制站点）去控制Server（Slave，也称被控制站点）去开启/关闭数据传输；
    当连接建立时，用户数据传输是没有被使能的（默认是处于STOPDT状态的），在这种状态下，客户端通过这个连接是不能发送仍何用户数据的（uFrame是可以发送的）。客户端必须发送一个**STARTDT 激活（STARTDT activate）指令去激活用户数据的传输，服务器端将会回应一个STARTDT 确认（STARTDT confirm）**消息。如果没有收到该确认消息，client将会关闭此连接。

    只有client才可以发送STARTDT 激活指令。当连接建立好后，client 才可以向server 发送STARTDT激活指令，该指令只能被发送一次。激活后，该连接才可以在仍何时间发送仍何消息， 直到连接被STOPDT激活指令终止。

  • client & server必须周期性地发送TESTFR帧，去检测所有连接的连接状态，和通信问题等.

    client & server必须周期性地发送**TESTFR 激活（TESTFR activate）指令，对应的TESTFR确认（TESTFR confirm）**帧必须被回应。

    在一定的时间内，连接没有数据传输时，client/server 就可以启动这个测试进程。