国家电网有限公司企业标准,面向对象的用电信息数据交换协议DLT698.45-2017
为提高用电信息采集系统的业务适应性、采集效率、安全性和数据溯源性,规范用电信息数据交换协议的通信架构、数据链路层、应用层、接口类与对象标识,制定本标准。
首先弄清楚服务器(从站)和客户端(主站)。
主站访问采集终端时,采集终端为服务器,主站为客户机;
主站访问电能表时,电能表为服务器,主站为客户机;
采集终端访问电能表时,电能表为服务器,采集终端为客户机。
帧格式
其中帧格式中有两处校验,帧头校验HCS和帧校验FCS。
**帧头校验HCS:**帧头校验HCS为2字节,是对帧头部分不包含起始字符和HCS本身的所有字节的校验。
**帧校验FCS:**帧校验FCS为2字节,是对整帧不包含起始字符、结束字符和FCS本身的所有字节的校验。
C#为例 private static ushort[] Fcstab = new ushort[256]{ 0x0000, 0x1189, 0x2312, 0x329b, 0x4624, 0x57ad, 0x6536, 0x74bf, 0x8c48, 0x9dc1, 0xaf5a, 0xbed3, 0xca6c, 0xdbe5, 0xe97e, 0xf8f7, 0x1081, 0x0108, 0x3393, 0x221a, 0x56a5, 0x472c, 0x75b7, 0x643e, 0x9cc9, 0x8d40, 0xbfdb, 0xae52, 0xdaed, 0xcb64, 0xf9ff, 0xe876, 0x2102, 0x308b, 0x0210, 0x1399, 0x6726, 0x76af, 0x4434, 0x55bd, 0xad4a, 0xbcc3, 0x8e58, 0x9fd1, 0xeb6e, 0xfae7, 0xc87c, 0xd9f5, 0x3183, 0x200a, 0x1291, 0x0318, 0x77a7, 0x662e, 0x54b5, 0x453c, 0xbdcb, 0xac42, 0x9ed9, 0x8f50, 0xfbef, 0xea66, 0xd8fd, 0xc974, 0x4204, 0x538d, 0x6116, 0x709f, 0x0420, 0x15a9, 0x2732, 0x36bb, 0xce4c, 0xdfc5, 0xed5e, 0xfcd7, 0x8868, 0x99e1, 0xab7a, 0xbaf3, 0x5285, 0x430c, 0x7197, 0x601e, 0x14a1, 0x0528, 0x37b3, 0x263a, 0xdecd, 0xcf44, 0xfddf, 0xec56, 0x98e9, 0x8960, 0xbbfb, 0xaa72, 0x6306, 0x728f, 0x4014, 0x519d, 0x2522, 0x34ab, 0x0630, 0x17b9, 0xef4e, 0xfec7, 0xcc5c, 0xddd5, 0xa96a, 0xb8e3, 0x8a78, 0x9bf1, 0x7387, 0x620e, 0x5095, 0x411c, 0x35a3, 0x242a, 0x16b1, 0x0738, 0xffcf, 0xee46, 0xdcdd, 0xcd54, 0xb9eb, 0xa862, 0x9af9, 0x8b70, 0x8408, 0x9581, 0xa71a, 0xb693, 0xc22c, 0xd3a5, 0xe13e, 0xf0b7, 0x0840, 0x19c9, 0x2b52, 0x3adb, 0x4e64, 0x5fed, 0x6d76, 0x7cff, 0x9489, 0x8500, 0xb79b, 0xa612, 0xd2ad, 0xc324, 0xf1bf, 0xe036, 0x18c1, 0x0948, 0x3bd3, 0x2a5a, 0x5ee5, 0x4f6c, 0x7df7, 0x6c7e, 0xa50a, 0xb483, 0x8618, 0x9791, 0xe32e, 0xf2a7, 0xc03c, 0xd1b5, 0x2942, 0x38cb, 0x0a50, 0x1bd9, 0x6f66, 0x7eef, 0x4c74, 0x5dfd, 0xb58b, 0xa402, 0x9699, 0x8710, 0xf3af, 0xe226, 0xd0bd, 0xc134, 0x39c3, 0x284a, 0x1ad1, 0x0b58, 0x7fe7, 0x6e6e, 0x5cf5, 0x4d7c, 0xc60c, 0xd785, 0xe51e, 0xf497, 0x8028, 0x91a1, 0xa33a, 0xb2b3, 0x4a44, 0x5bcd, 0x6956, 0x78df, 0x0c60, 0x1de9, 0x2f72, 0x3efb, 0xd68d, 0xc704, 0xf59f, 0xe416, 0x90a9, 0x8120, 0xb3bb, 0xa232, 0x5ac5, 0x4b4c, 0x79d7, 0x685e, 0x1ce1, 0x0d68, 0x3ff3, 0x2e7a, 0xe70e, 0xf687, 0xc41c, 0xd595, 0xa12a, 0xb0a3, 0x8238, 0x93b1, 0x6b46, 0x7acf, 0x4854, 0x59dd, 0x2d62, 0x3ceb, 0x0e70, 0x1ff9, 0xf78f, 0xe606, 0xd49d, 0xc514, 0xb1ab, 0xa022, 0x92b9, 0x8330, 0x7bc7, 0x6a4e, 0x58d5, 0x495c, 0x3de3, 0x2c6a, 0x1ef1, 0x0f78 };
static ushort PPPINITFCS16 = 0xffff;
private static ushort Pppfcs16(ushort fcs, byte[] cp, int len) { for (int i = 0; i < len; i++) fcs = (ushort)((fcs >> 8) ^ Fcstab[(fcs ^ cp[i]) & 0xff]); return fcs; }
public static string GetFCS16(byte[] cp) { ushort trialfcs = Pppfcs16(PPPINITFCS16, cp, cp.Length); trialfcs ^= 0xffff; /* complement */ string hex = ConvertHelper.TenToHex2(trialfcs & 0x00ff); hex = hex + " " + ConvertHelper.TenToHex2((trialfcs >> 8) & 0x00ff); return hex; }
有了帧格式,我们就不用再通篇细看,根据需要直接构建帧
模拟场景:采集终端(集中器)和上位机交互。中继器(服务器)向客户机(主站)发起预连接请求,主站予以回应。
构建预连接请求帧
根据帧格式可以看出,帧头和帧尾基本是固定格式我们先跳过,先看APDU部分。
应用层数据单元(APDU)包括:
Link-APDU
Client-APDU
Server-APDU
Security-APDU
Link-APDU的数据类型定义如下所示:
/**LINK-APDU∷=CHOICE{ 预连接请求 [1] LINK-Request, 预连接响应 [129] LINK-Response}**/
LINK-APDU包括预连接请求和预连接响应,正是我们想要的,接着查找预连接请求,ID是1,英文名是LINK-Request。
查看LINK-Request(预连接请求)的数据类型定义
**LINK-Request∷=SEQUENCE{ 服务序号-优先级-ACD PIID-ACD 请求类型 ENUMERATED { 登录 (0), 心跳 (1), 退出登录 (2) }, 心跳周期 long-unsigned, 请求时间 date_time}**//
可以看到,LINK-Request包括服务序号-优先级-ACD、请求类型、心跳周期、请求时间; 这就简单了,一共才四项内容。
- 服务序号-优先级-ACD(PIID-ACD)
搜索PIID-ACD可以看到它的数据类型是"unsigned",unsigned是8位正整数,数据范围是0-255,这么说unsigned占1个字节。
接下来搜索PIID-ACD的数据类型定义
bit7(服务优先级)------0:普通优先级,1:高优先级,在应答 APDU
中,其值与请求的 APDU 相同。
bit6(请求访问 ACD)------0:不请求,1:请求。
bit0...bit5(服务序号)------二进制编码表示 0...63,在应答 APDU 中,其值与请求的 APDU 相同。
构建PIID-ACD:0x00,00000000(普通优先级,不请求,服务序号0)
- 请求类型
也是占用1个字节,登录(0), 心跳(1), 退出登录(2)
构建请求类型:0x00,登录
- 心跳周期
心跳周期单位是秒,类型是"long-unsigned",占16位,也就是2个字节,这里可以设置成60秒。
构建心跳周期:0x00 0x3C
- 请求时间
类型是"date_time",占10个字节, 顺序是:
"年、月、日、一周的第几天、时、分、秒、毫秒"
其中年和毫秒占两个字节。
构建完成的LINK-Request十六进制报文
00 00 00 3C 07 E7 0B 1A 07 10 38 13 02 F8
最后在报文前加上LINK-Request的ID
01 00 00 00 3C 07 E7 0B 1A 07 10 38 13 02 F8
然后我们再回过头来把帧头和帧尾加上
帧头
-
起始字符:68H
-
长度域:预留
帧数据长度,是传输帧中不包含起始字符和结束字符的字节数
- 控制域
DIR和PRM组合:10(表示服务器发起的上报)
分帧标志:0(完整帧)
扰码标志SC:0(不加扰码)
功能码
功能码只有两种可选,分别是001链路管理和011用户数据,这里用001。
组合在一起,控制域:10000001(0x81)
- 地址域
地址域由"服务器地址SA"和"客户端地址CA"组成。
如图所示,服务器地址SA由 1字节地址特征 和 N个字节地址 组成。
地址类型:00(表示单地址)
逻辑地址:00(不知道就先用0,这个逻辑地址应该可以自定义)
地址长度:0011(这里假设地址长度8,占4个字节)
地址:12 23 34 45
组合在一起,服务器地址SA:00000011(03 45 34 23 12)
客户端地址CA:00(不关注客户机地址)
- 帧头校验
帧头校验HCS为2字节,是对帧头部分不包含起始字符和HCS本身的所有字节的校验。
6 帧尾
帧校验FCS:xx xx
结束符:16H
最后完整报文如下所示:
68 xx xx 81 03 45 34 23 12 00 01 00 00 00 3C 07 E7 0B 1A 07 10 38 13 02 F8 xx xx 16
构建预连接响应帧
找到预连接响应(LINK-Response)数据类型定义
/**LINK-Response∷=SEQUENCE{ 服务序号-优先级 PIID, 结果 Result, 请求时间 date_time, 收到时间 date_time, 响应时间 date_time}**/
如上所示,我们主要看其中的Result,如下是Result的数据类型定义
/**Result∷=bit-string(SIZE(8)){ bit7(时钟可信标志) (0), bit6(保留) (1), bit5(保留) (2), bit4(保留) (3), bit3(保留) (4), bit2(结果) (5), bit1(结果) (6), bit0(结果) (7)}**/
时钟可信标志------用于表示响应方的时钟是否可信,bit7=0:不可信,bit7=1:可信。
bit0...bit2------二进制编码表示结果,0:成功,1:地址重复,2:非法设备,3:容量不足,其它值:保留。
从上面可以看出预连接响应还是挺简单的,不考虑帧头帧尾,构建APDU部分:
预连接响应ID:129(0x81)
PIID(和请求帧一样):0x00,00000000(普通优先级,不请求,服务序号0)
结果Result:0x80,10000000(时钟可信,结果成功)
请求时间:请求帧里面的时间
收到时间,响应时间:注意格式是date_time就行
响应APDU: 81 00 80 (请求时间10字节) (收到时间10)(响应时间10)
响应帧头
起始符:68H
长度域L:预留
控制域C:00000001, 0x01
00(客户机对服务器上报的响应)0(完整APDU)0(保留)0(不加扰码)001(功能码)
地址域A:同请求帧
帧头校验HCS:xx xx
响应帧尾
帧校验FCS:xx xx
结束符:16H
最后完整的响应帧
68 (长度2字节) 01 03 45 34 23 12 00 (帧头校验HCS) 81 00 80 (请求时间10字节) (收到时间10)(响应时间10)(帧校验FCS) 16