关键词：xPC目标；串口通信；大数据量
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4381-04
xPC Target是美国MathWorks公司提供和发行的一个基于RTW（Real-Time Workshop）体系框架的产品，采用“宿主机（Host PC）—目标机（Target PC）”的技术途径将两台PC机组建成一个快速实时系统，系统架构如图1所示[1，2]。该实时系统定时精度达到微秒级，同时由于其价格便宜，容易实现，所以在半实物仿真领域应用广泛。
图1 “双机”模式的xPC目标系统
串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议，大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议，很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口[3]。在xPC实时系统平台中，利用串口向外高速实时的传递数据非常有用，但现有文献对此很少介绍。在搭建疲劳试验机试验系统中，需要将疲劳试验机的位置信号和力信号实时输出，而利用xPC系统平台中对串口通信的支持可方便解决这一问题。
1 串口通信建立
1.1串口介绍
RS-232（ANSI/EIA-232标准）是串行连接标准，其通用接口为DB-9针连接头，在简单串口通讯中可只用其2、3、5针脚，其功能表如表1所示。
1.2 串口通信数据编码
在数据传输中，数据有一定的范围，并对数据传输的精度有要求，所以在对数据二进制编码之前，要计算编码的二进制位数。
假如对任一范围[[a，b]]编码为n位二进制数据，那么编码精度为：[Δ=|b-a|2n-1]。
如果计算得出的[Δ]不满足条件，则要提高二进制编码的位数。
二进制编码公式为：[Z=（x-a）×（2n-1）（b-a），x∈[a，b]]。
同样可得，二进制解码公式为：[x=Z×（b-a）2n-1+a]。
针对疲劳试验机，需要传递其位移传感器信号和压力信号，位移传感器的范围为[-100mm，100mm]，压力传感器的范围为[0，10000N]，如将他们编码为15位，则计算得出位移传感器的数据精度为0.0061mm，压力传感器数据精度为0.3N，完全满足了输出精度要求。
串口通讯数据一般以字节进行传输，每字节共8位，所以位移传感器和压力传感器的数据分2个字节传输。传感器数据前要加入帧头，帧头的作用是为了串口数据解码时分辨每组数据的起始位置，保证解码不会出错。位移传感器和压力传感器的编码范围为[0000，7FFF]，所以帧头取8000。制定通讯协议如表2所示。
由图2程序可以看到，对[-100，100]之间的数a，先转化为对应[0，[215-1]]之间的数X，然后将X通过Shift Arithmeticl模块转化为2个8位二进制数据，再通过MUX合并。当输入为100时，输出为7FFF，输入为-100时，输出为0000，从而完成了[a，b]到[0，[215-1]]的编码。
1.3 串口通信模块设定
在Matlab/Simulink/xPC Target/RS232工具箱中，xPC Target对串口通讯设置的模块有六个：Enable TX， Filter Int Reason， Read HW FIFO， Read Int Status， Setup， Write HW FIFO。
在串口数据发送程序中，需要对Baseboard Serial Setup，Write HW FIFO进行设置。如图3所示，通过Baseboard Serial Setup可以对串口波特率、数据位、停止位、校验位、FIFO大小、握手协议以及串口地址进行设置，这些设置要和主板上的串口COM1配置一致。
Write HW FIFO模块和Read HW FIFO模块可以写入或读出串口数据，模块中需设置串口的地址。同时，要想正确的编译，还要对这两个模块有连个设置：①在模块的Link Options选项中要选择Disable Link；②在模块的“Edit Mask”中，将Evaluate的钩去掉，如图4所示。
将串口的Baseboard Serial Setup、Write HW FIFO、Read HW FIFO配置好后，就可以进行串口实时数据传输。
2 串口通信试验
疲劳试验机利用台湾研华公司的PCL-818L数据采集卡对位移传感器和位移传感器的数据进行采集，并通过电脑主板上的串口COM1口将数据传输出去，在xPC Target中建立串口数据发送的Simulink程序框图，如图5所示。Subsystem模块是通信数据的编码模块。
如图5所示，在串口发送程序中，在编码数据的起始位置，有一个Constant中为[6]，6代表通过串口每次传输的字节数，32768（8000H）为帧头，Sensor Parameter模块是利用PCL-818L数据采集卡将传感器数据输出，Subsystem模块是通信数据的编码模块。将数据通过MUX组合后，传递给Write HW FIFO就可以通过串口输出。串口数据输出的频率由程序的执行周期决定，在Simulink/Configuration Parameters/Solver中设定，如果设置程序1ms执行一次，则串口1ms向外发送一次数据。
疲劳试验机串口数据通信测试时，将xPC系统的下位机串口连接到另一台电脑的串口，利用串口调试助手接收到的串口数据如图6所示，试验结果显示利用该方法实现串口数据传输的方法是可靠的。试验测试，当串口的波特率设置为115200时，实际可靠传输速率大约为80000bit/s，当超过这个速率，测试中有丢失数据情况。
3 结束语
本文提供了一种在xPC目标实时环境下利用串口方式大数据量发送数据的方法。运用该方法可以简单实现xPC目标实时系统中大数据量的实时采集，使串口数据传输在快速原型开发和硬件在环仿真测试中有更广泛的应用，有很强的工程应用价值。
参考文献：
[1] 杨涤，李立涛，杨旭，等. 系统实时仿真开发环境与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.
【关键词】 数据通信网 网络设计 VPN 部署 业务接入 MTU问题
目前，随着我国经济的发展，电力行业随之不断地发展与壮大，电力通信网络由传统传输网络逐步向多业务承载网络进行演变。电力综合数据通信网络主要用于承载电力生产管理区和管理信息区的数据业务。随着智能电网的提出，电力数据通信网络将迅速发展，给电力综合数据通信网的设计带来一定的难度和挑战。因此，如何做好电力项目综合数据通信网的设计工作具有明显的意义。本文结合某地区电力项目实践，主要论述了电力项目综合数据通信网的设计要点。
一、项目概述
某省电力综合数据通信网按分层体系设计，分为核心层、骨干层、汇聚层和接入层。骨干网包括核心层和骨干层，采用 IP over DWDM+ATM PVC技术体制。地区网由骨干节点、汇聚节点及接入节点组成，利用千兆以太网路由器组网，采用 IP/MPLS技术。根据《电力二次系统安全防护规定》，综合业务与调度业务之间需物理隔离，不同安全级别的综合业务需逻辑隔离。因此，采用基于BGP/MPLS VPN的技术，对不同综合业务划分不同的VPN，在业务接入节点则用VLAN（ 虚拟局域网） 技术实现逻辑隔离。本文针对地区城域网的设计进行论述。
二、网络设计
2.1 网络拓扑
设计地区电力城域网的网络拓扑时，主要考虑：（1）IP数据流向。变电站的数据业务流向多为纵向，横向业务较少。（2）传输链路。地区通信网传输系统的充裕程度、可靠程度是部分节点拓扑结构的重要制约因素。（3）节点的地理位置。需考虑节点之间的相互地理位置关系及光缆资源。（4）网络的可靠性和冗余性要求。重要节点至少满足N-1原则。某地区网包括骨干节点及覆盖该地区2012年规划范围内所有220kV/110kV变电站和供电所节点，共有1个骨干层节点、10个汇聚层节点、36个接入节点。
2.2 路由协议设计
该省电力数据通信网对外呈现为一个统一、独立的自治域，各地市数据网为二级域，该地区网延用省网统一自治域号 64512。在自治域内，采用I-SIS协议作为自治系统内部的路由，而对于MPLS VPN 的路由交换采用 BGP-4协议，在接入层则采用 静态路由协议。该地区网路由域分成3个区域，区 域内的路由通过Level-1或 Level-2路由器管理，区域间的路由通过Level-2路由器管理。路由器由SYSID来唯一标识，同一区域路由器的区域ID相同。为减少路由上的不必要开销，保证路由表的稳定，在各区域边界路由器ARB上进行路由汇总。
由于MPLS VPN要求PE路由器之间建立IBGP连接，而数量众多的PE路由器决定了IBGP 会话很多。为解决IBGP的全连接性问题，采用分布式BGP路由反射器RR（Route Reflector），以减少IBGP会话的数量。BGP采用分层结构，设置二级RR，省级骨干网两台核心M120设为全网VPN-IPv4的一级RR；该地区骨干路由器M120和某变电站汇聚节点的M10i设为二级RR。所有的PE与两台BGP RR之间建立IBGP连接，BGP RR之间建立IBGP连接。
2.3 IP 地址规划
主要对地区城域网中路由设备Loopback、城域网链路互连、交换机网管、VPN业务等的 IP 地址进行规划。目前，该省电力数据通信网IP地址选用RFC1597文档的私有A类IP地址中的1个B类地址空间，并作IP地址保存。根据唯一性、连续性、可扩展性及灵活性等原则，对IP地址作出详细规划。每个地区分配的IP地址空间是40个C类地址。其中，8个C类地址作为设备地址，32个C类地址作为互联地址及业务地址。
三、VPN 部署及业务接入
3.1 MPLS VPN的部署
基于MPLS的VPN有3类： MPLS L3 VPN、MPLS L2 VPN及VPLS。MPLS L3 VPN通过IBGP 协议承载携带标签的VPN路由信息，此时MPLS构成的VPN不是以完全透明的方式传输客户端的流量。MPLS L2 VPN不能满足点对多点的应用，而VPLS可通过模拟局域网交换机来构架客户端基于L2交换的VPN网络，VPLS相对于MPLS L3 VPN而言，无需介入用户路由，对用户完全透明。根据国内IP城域网的建设经验，该地区电力数据通信网部署具有较好扩展性的MPLS L3 VPN，所有路由器设为PE，交换机设为CE。PE和CE之间的路由器协议采用静态路由，在必要情况下部署动态路由。
3.2 业务接入方案
该地区电力数据通信网业务接入类型包括地区调度中心接入、厂站接入、供电所接入，各节点应用系统接入方案主要考虑MPLS VPN的部署和接入设备的配置。各节点接入应用系统通过各自的应用路由器和交换机接到节点的接入交换机 H3C-3600，各应用系统归属于独立的VLAN，应用系统工作站的网关地址设为路由器（PE）的端口地址。
四、应用中的MTU问题分析4.1 MTU（ 最大传输单元）
MTU指通信协议的某一层上面所能通过的最大数据报大小。而 PMTU（路径最大传输单元）则是从源点到目的点的路径上无需 分片的数据报的最大值，等于路径上每一跳的MTU之中的最小值。以下是几个与MTU相关的数值：
（1）1518。根据以太网传输电气方面的限制，以太网帧最大不超过1518B。即路由器的接口MTU不应小于1518B，才能保证不分片传输。
（2）1 5 0 0。E t h e r n e t I I帧的结构为DMAC+SMAC+Type+Data+CRC，以太网承载上层IP协议的Data域等于最大的帧减去14B的帧头和4B的帧尾CRC。即IP协议的MTU=1518-14-4，这就是以太网信息包最大值，也是默认值。
（3）1472。可以不分片发送的最大包长等于IP协议的MTU减去IP头和ICMP头（即1500-20-8=1472），这就是在VPN下使用ping测试的最大值。当终端机能在不分片的情况下 ping通1472字节的包时，说明网络通信正常。
4.2 实例分析
在220kVA变电站J6350接入MIS内网时，出现了ping测试正常但应用系统无法正常访问的问题，而该变J6350互联的220kV变电站M10i可正常访问内网。其主要原因是PMTUD 过程失败。PMTUD故障主要是ICMP不可达造成，当本机的MTU大于路由器网关的MTU时，路由器不能正确发送ICMP消息，原始主机的PMTUD失败。主机无法发现需要减小的包，上层协议继续尝试发送大包，造成大包被丢弃，业务访问不正常。
通过资料分析得知，M10i路由器GE接口和FE接口的MTU 默认值为1514，最大值为9192；而J6350路由器的FE接口的MTU默认值和最大值均为1518。当J6350与M10i互连时，需保证两端接口的MTU值一致。Juniper的M系列路由器具有vrf-mtu-check的功能，默认情况下是不启用的。当主机发送不分片的大包时，该命令用于发送ICMP信息给主机，提示主机需对IP包进行分片传送，以完成PMTUD过程。因此，在M10i上配置vrf-mtu-check后，解决了问题，应用系统访问正常。
五、结束语
综上所述，本文就某地区电力项目综合数据通信网的设计探讨，通过项目建成了以光纤网络、IP/MPLS 传输方式、覆盖地区分析得知，在此业务平台上，成功地集成了数据、视频等多种业务，取得了很好的效果，旨在为电力公司提供参考与借鉴。
参考文献
关键词：实时信息系统项目 沟通管理 项目管理
2011年1月，本人作为项目经理开始参与了某市电力局基于PI实时数据库实时信息管理系统的开发。本系统是基于PI实时数据库和WEB的实时信息管理系统。采用服务器/浏览器（b/s）架构，将众多的实时信息、设备信息、图形信息、模型信息纳入其中，使得信息得到更全面的流动和管理。电力局生产处、科信处、用电处、计划处、调度所、运行工区、变压工区、集控站等部门工作人员均可登录该系统完成实时信息的管理、浏览、流转等操作。为了实现b/s架构的实时信息管理系统，要求实时应用能在WEB环境下运行，因此要开发一组结合PI实时数据库的网络组建来满足基于WEB的实时应用需求。
本系统采用分期建设和RUD的软件工程方法进行管理，与2011年12月底交付并运行。基于涉及到系统功能复杂、范围较大、客户使用部门较多，沟通协调多而频繁、用户期望较高等特点，为此我们将项目的沟通管理作为重点工作来抓。主要强抓以下三大方面的工作：1、沟通管理计划的建立2、内部沟通注重文档规范化3、及早主动的沟通。
一、建立清晰的沟通管理计划，实现可管理的沟通
项目沟通计划是项目整体计划中的一部分，它的作用非常重要，也常常容易被忽视。经常出现的问题是项目经理凭自己的经验口头安排与交待，项目成员按经理的指示被动的应付式的完成信息沟通工作。这种问题的主要原因是项目计划阶段项目经理嫌麻烦或不重视进行严格的沟通计划。一种高效的体系不应该仅仅靠口头传授。因此根据此项目的特点，我首先组织了团队成员分析了该电力局的组织结构，根据摸底确定各项目关系人及他们对组织、对项目的影响度，形成了“项目干系人影响度分类表“。再进行各项目干系人的信息需求分析，确定“项目干系人的信息需求表”。目的是判断能否满足其需求并确定合适的信息格式、报送方式。影响度分类表和信息需求表的结合，可以提供项目干系人的需求和预期以及用于沟通的信息格式、内容与细节水平。通过这些基本的工作完成了沟通管理计划的主体工作。这个分析确认过程项目团队一定要全部参加，以加强他们对项目干系人特征了解及沟通时的敏感性。
沟通矩阵帮助了团队理解如何以标准而连贯的形式定期就项目进展进行沟通，使沟通系统化。团队成员有清晰的沟通模式，知道自己“什么时候”该向“谁”以“何种方式”沟通“啥”信息。沟通管理计划的强化执行使项目的沟通逐渐朝有序化发展。
二、内部沟通注重文档化，实现团队及组织经验的积累
由于本项目是基于PI实时数据库的开发，对于我方公司和电力局来说都是首次开发，项目经验非常缺乏，如何通过该项目的建设，把项目成员个人的经验通过信息共享、传递和使用转化为项目团队及整个项目公司组织的经验，是我在项目沟通管理中要考虑的重要问题。特别是针对IT行业人员流动大，对信息管理缺乏重视的现状，加强团队的经验积累显得更加紧迫。
在该系统管理过程中，为贯彻沟通注重文档化思想，我建立了规范的文档管理规范。主要强调三点：1、信息格式化规范。要求制作的文档格式要符合项目规定的文档模板要求，以统一文档风格。此举主要目的是用相对固定的格式统一语境平台，令沟通更为便捷，准确，防止个人随意发挥，文档百花齐放。2、保持数据的真实准确性。在该系统建设中，即使是一个实时信息模块的建设，亦涉及到大量的数据工作，如绝缘体监测数据、蓄电池监测数据、主变油色谱监测数据、电量数据、报表数据、实时图像数据等等，在工作过程中都需要真实准确的记载。一是为了提高沟通的准确性，减少冲突，二是为了方便项目新成员学习机日后的维护。3、文档的共享与学习。文档共享的目的是在于项目团队成员快速共享技术经验，避免成员间的重复沟通和反复沟通，增加沟通成本。如对于电力业务知识熟悉的老成员在与客户相关部门的技术人员进行交流后的情况要及时形成统一规范的沟通文档，通过文档的共享，所有成员都能很快地掌握这个问题，避免了重复的沟通和知识专有，加速知识经验在团队中的快速传播。
三、及早沟通、主动沟通
在项目实施过程中出现问题并不可怕，可怕的是问题没有被发现。沟通的越慢，暴露的越迟，带来的损失越大。在项目中，我们极力提倡及早沟通、主动沟通。比如，在项目实施中的进度控制时，当某个关键任务必须在规定的时间内完成，否则会影响下个任务的开工导致整个项目进度推延时，我会及早地、主动地与该任务的负责人进行交流，了解任务的进展情况及遇到的问题，并及时召开小组成员会议讨论该任务中遇到的技术问题如何解决及解决方案，这样将风险与潜在的问题及时化解，避免了问题出现后才手忙脚乱地去解决，影响项目进度。
【关键词】数控机床；通信和网络；项目教学；技能训练；拓展知识
随着自动编程软件在数控机床加工，特别是模具加工领域的普遍应用，数控系统具备了高可靠性、高速度的数据传输功能。数控机床通信和网络控制技术是数控技术中专业性、技术性、实践性极强的内容，在学习数控机床通信和网络控制技术过程中，采用模块化教学法将对课程进行重组，突出“实践性、应用性”的技能教学特点，在教学中采用“项目目标——教师演示——指导练习——引导探索——独立实践——教师辅助”的教学模式，将数控机床通信和网络控制技术模块式教学相关知识的技能性和实践性显现出来，提高学生对模块相关知识的认识和把握能力。
1.数控机床通信和网络控制技术
1.1 项目教学内容
在《数控机床通信和网络控制技术》教学中，根据学生培养目标，可分为三大教学功能课目：数控机床RS-232异步串行通信技术及传输软件；数控机床存储卡通信技术及在线加工；数控机床以太网远程通信技术及远程在线加工，同一课目中，可分成几个子模块。
“数控机床RS-232异步串行通信技术及传输软件”模块可分成几大模块。
1.2 项目教学目的
（1）了解数控机床通信和网络控制技术基本原理。
（2）掌握各种通信方式通信功能和特点。
（3）各种通信方式通信软件使用及参数设定。
（4）掌握各种通信方式操作技术。
（5）掌握通信故障维修技术。
2.项目教学相关知识
数据通信：
（1）数据通信系统的组成
数据通信是指在发送端将转换成数字信号或模拟信号，通过某种特定的介质传输到接收端，然后再还原这数据的过程。主要组成分为：信源、变换器、信道、反变换器、信宿。信源是信息发送端，信道是指信号的传输媒体及相关的设备，信宿是信息的接收端。信源将各种信息转换成原始电信号，由变换器进行转换后，通过信道传到远端的接收端，经过反变换器的转换，复原成原始的电信号，再送给接收端的信宿，然后由信宿转换成各种信息。数据通信系统分为模拟传输系统和数字传输系统，数控机床通信采用的是数字通信系统。
（2）数控机床通信的连接方式
在数据通信系统中，计算机与数控设备之间的通信连接有3种方式：
1）点-点连接
计算机与一台数控设备之间通过调制调器直接连接，适用于单台数控设备与计算机之间的通信。
2）分支连接
计算机与台数控设备之间能过主线连接，其中计算机为控制站，对各台数控设备进行信息的发送与接收控制，计算机用选择的方法向各台数控设备发送信息，适用于分布式数控系统或群控系统。
3）集线式连接
在远距离通信时，可将各台数控设备用集线器进行集中，再用一频带较宽的线路与计算机连接，适用于计算机集成制造系统。
（3）数据通信系统的通信方式
在串行通信系统中，数据传输是有方向性的，按传输的方向中分为：
1）单工通信
两通信端之间的数据通信只能按一个方向传递。
2）半双工通信
两通信端之间可互传信息，数控设备一般采用此方法，两设备间都可以传送或接收数据，但同一时间只能允许单一方向传递，适用于终间会话式通信。
（4）数据通信的传输方式
计算机与数控设备之间的通信主要采用并行或串行两种通信方式。
1）并行数据传输
数据各位同时传送，可以字进行传送，也可用用字节进行传送，并行传送适用于近距离、高速的数据传送，成本较高。
2）串行数据传输
串行数据传输是帮一条信号线进行数据传输，要将信号代码按顺序串行排列成数据流，逐位传输，串行通信适用于远距离数据通信。
（5）数据通信协议
在数据通信过程中，计算机按一定的频率各起始时间发出数据后，数控系统的接收装置应与计算机同步，也就是说双方按统一的通信协议进行数据通信。通信协议通常分为：异步通信协议和同步通信协议，异步通信协议比较简单，速度较慢；同步通信协议接口复杂，速度较高，在数控系统中应用较为广泛。
（6）数据通信的传输媒体
数据传输的媒体是指数据通信中所使用的媒体，通信线路或物理通道。常用的数据媒体有：双绞线、同轴电缆、光缆。
3.教学项目实施
3.1 数控机床RS-232异步串行通信技术及传输软件
3.1.1 数控机床RS232异步串行通信功能
1）RS232异步串行通信数据格式
RS232串行通信发送方各接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上完成的，每次以一个二进制的0、1为最少单位进行传输。上间PC机与数控机床中最简单最用的约定传输规程是异步通信通信协议，其特点双方以一帧作为数据传输单位。每一帧从起始位开始，后跟数据位、奇偶校验，最后以停止位结束。通信格式是：1位起始位，7位数据位，1位奇偶位，2位停止位。
2）RS232通信接口及通信电缆
发送数据信号SD为CNC的输出信号。当CNC满足条件时，CNC系统向外界数据设备传输数据。接收信号RD为CNC输入信号民。池CNC和外界设备通信条件满足时，外向CNC系统传输数据。发送请求信号RS为CNC的输出信号。当CNC开始传送数据时该信号为ON，结束时该信号被设置为OFF。允许发送使能信号CS为CNC的输入信号。当该信号必DR信号同时设置为ON时，CNC可以传送信号。检查信号CD为CNC的输入信号。不使用时该信号时，需要将CD和ER短接。信号屏蔽线SG是CNC信号地线。
图1为RS232通信电缆接线图。
图1 RS232通信电缆接线图
3）RS232数据传输软件
目前用于计算机与数控设备的CNC之间通信的系统软件和数据软件已较为完善，常用的有：V24＼AIC＼PCIN＼PCIO＼PCCS＼CIMCO＼计算机侧超级终端程序等几种。计算机侧超级终端程序不需要计算机安装任何专用传输软件，操作更简单，更经济。选择Windows操作系统中程序-附件-通讯-超级终端，并运行就可进行通信界面。
3.1.2 RS232异步通信参数设定及数据传输操作
机床侧设置为：I/O=0 ISO=1 参数002BIT0=1 552=10
计算机侧设置为：波特率（Baud Rate）为4800，数据位（Data bits）为7位，停止位（Stop Bits）为2位，流程控制（Flow Control）为Xon/Xoff，奇偶校验（Parity）为偶校验（Even）。
为防止在意外情况下的参数丢失，建议用户在机床安装调试完毕后及时使用计算机对NC参数进行备份。进行该工作可以使用任何一种串行通讯软件，最常见的是Windows中的标准附件“超级终端”（Terminal）。具体作法如下：
将标准9针-25针串行电缆联接在NC和计算机之间。机床上电。打开Windows中的“附件”（Accessories）组，启动其中的“终端仿真”（Terminal）。
用工具栏中的“查找”查找出Terminal.exe文件，并打开此文件。选“传送”（Transfers）菜单，“接收文本文件”（Receive Text File），在文件名（File Name）一栏中指定文件名，并按OK。此时计算机已经准备好接收
在机床MDI键盘上按PARAM键转到参数页面，并将方式选择开关置于“程序编辑”位，按机床MDI键盘上的OUTPUT/START键，此时CRT右下角显示闪烁的OUTPUT字样。计算机“终端仿真”（Terminal）的窗口下方Bytes：一栏中显示已经接收到的数据的字节数，表明传送过程正在顺利进行。
机床CRT右下角闪烁显示的OUTPUT字样消失后说明传送完毕，按计算机“终端仿真”（Terminal）的窗口左下方的“停止”（Stop），整个传送过程结束。
如果是希望将计算机内的参数传送至NC，然后按以下方法进行，在机床MDI键盘上按PARAM键转到参数页面，在MDI方式下将参数PWE置“1”，然后将方式选择开关置于“程序编辑”位，重新将CRT画面转到参数页面。按MDI键盘上的INPUT键，此时CRT右下角显示闪烁的“标头SKP”字样，说明NC已经准备好接收。
选“传送”（Transfers）菜单，“发送文本文件”（Send Text File），在文件名（File Name）一栏中指定参数文件的文件名，注意将选择窗口右下角的两个选择框清除（变成空白），按OK。此时计算机“终端仿真”（Terminal）的窗口下方显示的标尺指示已传送的数据量。机床NC的CRT右下角闪烁显示的“标头SKP”字样变为“INPUT”，表明传送过程正在顺利进行。计算机“终端仿真”（Terminal）的窗口下方显示的标尺填满整个标尺框，并最终消失后，说明传送完毕。
3.2 数控机床存储卡通信技术
现代数控系统都可以采用存储卡进行数据传输，与R-232数据传输相比操作更简单，更安全。
（1）数控机床数据的存储卡系列传输，在系统开机下引导画面BOOT SYSTEM进行的数据传输。此方法特别适用于系统死机状态下的数据备份或回装，以及系统全部清除后全部数据的恢复。
（2）数据存储卡分区传输是指在系统I/O设定通道进行的数据传输。通道可以在刀补/设定画面中设定，存储卡中的数据可以在计算机上进行查阅、编辑和修改。系统的宏程序或换刀程序受系统保护参数的限制。
（3）数控机床存储卡加工程序的在线加工是以存储介质，通过系统单独的通道，从存储卡上直接读取加工程序进行加工。此方法不占系统内存，而且具有程序传输速度高、加工精度高及可靠性高的优点，所以普遍应用在模具加工领域。
3.3 数控机床网络远程通信技术
3.3.1 通信网络
随着工业生产自动化技术的发展，单台数控设备早已不能满足需求，需要与其它设备和计算机一起通过工业局部网络联网，以构成FMS或CIMS。为了保证网络中的设备能够高速可靠地传输数据和程序，一般采用同步串行通信方式。在数控系统中设有专用的通信微机处理器的通信接口，完成网络通信业务。
现代网络通信以多种通信协议和模型为理论基础，比较著名是由国际标准化组织ISO提出的“开放系统互联参考模型”OSI各IEEE802局域网络的有关协议。近年来制造自动化协议（MAP）已成为了用于工厂自动化的标准工业网络协议，FANUC＼SIEMENS＼AB等公司支持MAP，并在它们生产的数控系统中配置了MAP的网络接口，以满足CIMS的通信要求。
3.3.2 远程通信在线加工设定、操作
在线加工设定网络通信的I/O通道选择，系统参数设定使DNC功能生效。系统IP地址设定，数据服务器的IP设定，计算机侧以及计算机侧软件的IP设定。
远程网络在线加工是系统通过网线将远端计算机的加工程序存储在系统数据服务器存储卡中，然后机床运行存储卡中的程序进行加工的操作过程。远程计算机程序存储的操作；加工程序在线运行的操作：一种是直接运行系统通过计算机存储到时数据服务器的加工程序，另一种是通过加工主程序调用外设的子程序。
4.总结
项目教学中，以工作过程为向导，以数控机床通信和网络控制技术开展开项目教学，项目教学由项目的引入、相关知识、项目实施，拓开知识5部分组成，明确了项目目标，学习目标是围绕技能训练项目进行，在数控机床通信和网络控制技术教学项目设计上，遵循“适用、应用”的原则，学生通过实训过程去学习和掌握数控机床通信和网络控制技术数控加工中的应用技术。总之，项目教学法充分体现了职业院校教育的特色，教学保证了技能训练的有效性和针对性，极大地促进了学生的创新精神和综合能力的培养与提高。
参考文献：
[1]周虹.数控机床操作[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[2]朱文艺.数控机床故障诊断与维修[M].北京：科学出版社，2005.
[3]刘永久.数控机床故障诊断与维修[M].北京：机械工业出版社，2009.
远程监控系统由目标机端和监控主机端构成，通过前面所说的不同通信接口进行连接．目标机端运行远程监控，负责接收来自监控主机的命令，进行解析，根据命令执行相应的动作．监控主机端运行控制台程序，通过监控界面发出相应的命令，同时接收目标机的状态信息．远程监控系统的物理实现示意图如图1所示.为了实现对多种通信总线的支持，本文分析了传统远程监控系统的体系结构，对其进行了扩展．通过在应用层和总线驱动层之间增加通信管理层，将具体应用和通信总线隔离开来，应用不必再关心所使用的通信总线类型，使用何种总线建立通信，对于应用程序来说是完全透明的［6－7］．通信管理层实现的是一种命令／应答式通信协议，监控主机和目标机之间采用这种命令／应答式通信协议进行通信，通信过程总是先由监控主机向目标机发送一个命令协议包，目标机根据协议进行命令包的解析，执行相应读写功能后，再通过发送状态协议包向监控主机回送通信状态和数据．对于通信端口来说，该协议可以自动解析使用哪种端口进行通信，同时可以屏蔽不同通信端口之间的差异性，从而在监控主机与目标机之间建立与具体通信总线无关的数据通信策略．目前已实现了RS232串口、1553B接口以及CAN总线接口的通信功能，通过对底层总线驱动模块的扩展，可以非常方便地实现对SPI、SPACEWIRE等其它总线的支持．图2中给出了本文研究的远程监控系统的体系结构模型．通信管理层根据协议执行通信命令分析与组织、数据缓冲管理、通信重试、总线访问控制等操作，实现底层总线驱动模块与顶层具体应用的隔离，使得远程监控系统从功能与通信接口两个方面都很容易进行扩展，并且互不影响．它相当于一个格式变换的缓冲区，对底层的通信端口进行管理，在扩展不同的总线协议时，只要遵从缓冲区的数据交互规范，数据直接存放到缓冲区即可，从而可以满足不同的总线通信要求，实际的缓冲区对于用户来说是透明的．为了完成不同的命令功能，在实现时设置了四个缓冲区，分别为命令执行缓冲区、命令接收缓冲区、数据执行缓冲区、数据接收缓冲区．底层的各种通信总线可以直接发送数据到通信管理层，通信管理层通过对数据重新组织成新的数据格式，直接提供给上层的模块使用，因此通信管理层起到承上启下的作用．本文着重针对嵌入式系统开发调试和升级换代过程中对远程程序加载、目标机数据回传等方面的应用需求，设计远程监控系统应用层功能，实现了程序或数据的上传加载和下载回传，并能控制目标机程序的启动运行，未来可以根据需要很方便的扩展功能．该系统包含了三部分内容：监控主机运行的控制台软件（V8＿Loader）、目标机上运行的软件（V8＿Agent）及命令／应答式通信协议（CP）．V8＿Loader通过控制界面提供给用户通信接口选择、数据／程序文件发送与接收、程序运行控制等功能，按照通信协议与软件通信，实现程序／数据的上下传；V8＿Agent运行在以SPARCV8处理器为CPU的目标机上，接收控制台命令，根据协议完成命令的解析、执行，实现程序／数据在存储器指定区域的加载或回传；命令／应答式通信协议规定了控制台软件和之间的通信格式及命令功能与格式［8］．
2命令／应答式通信协议
2．1协议框架
V8＿Loader（监控主机，PC）与V8＿Agent（目标机）之间采用命令／应答式通信协议进行命令、数据、状态等信息的传送．通信过程总是由监控主机首先向目标机发送一个命令包，目标机在收到命令包后，执行相应读写操作，再根据通信协议向监控主机回送相应的状态应答包．因为远程监控系统对于不同命令的反应实效性是不一样的，为了便于管理，将协议命令分为三种类型，包括立即命令、缓冲命令和数据命令．立即命令信息量短，用于需要马上执行的命令；缓冲命令用于对可延时命令进行延时管理，主要是对数据包进行管理；数据命令主要是用来对大量数据信息进行数据包装．三种命令的具体定义如下：（1）立即命令：目标机接收到立即命令后进行校验，如果正确则立即执行，完成相应控制和状态查询等功能，并回送状态应答包．若校验不正确，则不进行处理和响应．（2）缓冲命令：目标机接收到缓冲命令后，首先存储在缓冲区中，并不立即执行，当监控主机发送执行命令后才执行缓冲区中的命令；执行完成后，也不立即向监控主机回送状态应答包，而是将执行结果存储在缓冲区中，当接收到监控主机发来的查询命令时，才将缓冲区中的状态应答信息作为查询命令的应答包回送给监控主机．（3）数据命令：目标机接收到数据命令后，将数据放在缓冲区中，同时进行校验，根据校验结果设置数据缓冲区的状态，数据包接收后不回送状态应答包给监控主机．
2．2协议包格式
协议包从传输方向上分为两类：上行协议包，由监控主机发送，目标机接收；下行协议包，由目标机发送，监控主机接收．其中上行协议包又包括立即命令包、缓冲命令包和数据命令包三种类型；下行协议包又包括状态应答包和数据应答包两种类型．各种协议包的格式如下：（1）立即命令包：监控主机发送的立即命令，包括前导字符、命令长度、命令内容和校验字节等部分．立即命令的类型包括很多种，具体使用中可以根据需要添加和扩展．（2）缓冲命令包：监控主机发送的缓冲命令，也是实际的功能命令，包括前导字符、命令长度、命令内容和校验字节等部分．缓冲命令包从功能上分为擦除命令、上传命令、下载命令、转移命令等，根据需要可以添加不同的功能命令．（3）数据命令包：监控主机发送的数据命令，用来向目标机的接收数据缓冲区注入一个数据块，包括前导字符、数据块长度、数据块内容和校验字节等部分．（4）状态应答包：目标机发送的状态应答信息，对来自监控主机的立即命令进行响应，包括长度、状态数据和校验字节等部分，长度表示状态数据的字节数，状态数据根据立即命令的不同而不同，从而给宿主机发送不同的状态响应．（5）数据应答包：目标机发送的数据信息，数据应答包是功能命令的数据块，包括长度、数据块和校验字节等部分，长度表示数据块的字节数，数据块是从宿主机接收到的具体数据信息．
3软件实现方法
远程监控系统软件具体实现分为两部分，分别为目标机上运行的V8＿Agent，监控主机上运行的V8＿Loader程序．本文按照图2所示的系统体系结构模型，采用模块化的设计方法进行了实现．软件整体设计框图如图3所示［9］．下面分别从目标机和监控主机两个方面对该系统的软件实现进行说明．
3．1V8＿Agent的实现
V8＿Agent主要完成各种通信协议命令的解析、执行，在V8＿Loader的控制下，将数据传送到目标机的指定区域，或将目标机指定区域的数据传给V8＿Loader．图4给出了目标机解析命令的运行过程，主要分为以下几个步骤执行：（1）初始化所有通信端口和缓冲区，转步骤（2），进入通信端口选择过程；（2）采用自动识别方法对通信端口进行识别，按照预先设定的通道顺序查询各端口，首先查到数据的端口将被选择为临时端口；如果从临时端口接收到一个正确的命令，则认为收到该命令的通信通道就是当前选择的通信通道，将当前通道选择标志送给通信通道选择标志，完成通信通道的选择；（3）识别到可用通信端口后，执行命令解析过程；由所接收信息包的第一个字符确定监控主机送来的包类型；如果是缓冲命令包则执行步骤（4），数据命令包执行步骤（5），立即命令包执行步骤（6），其他转步骤（7）；（4）接收到缓冲命令包后，将接收到的数据暂存到命令接收缓冲区，当监控主机确认目标机正确接收了缓冲命令后，再将其切换到命令执行缓冲区，并设置命令执行缓冲区状态为命令就绪状态后转步骤（7）；（5）接收到数据命令包后，将接收到的数据暂存到数据接收缓冲区，当监控主机确认目标机正确接收了该包数据后，设置数据接收缓冲区状态为数据就绪状态后转步骤（7）；（6）接收到立即命令包后，根据命令包类型执行不同的功能命令，同时给监控主机回送一个应答包，并转步骤（7）；如果接收的是执行缓冲区中命令的命令，则执行命令缓冲区中存储的缓冲命令，执行完毕后转步骤（7）；（7）结束本次通信命令解析过程，转步骤（2）
3．2V8＿Loader的实现
V8＿Loader软件在监控主机上运行，采用Vis－ualC＋＋6．0进行开发．V8＿Loader完成通信接口选择、文件管理、数据打包等功能，并按照通信协议与V8＿Agent进行通信，完成数据上下传．考虑到未来扩展应用功能方面的需求，远程监控系统在实现时不仅需要提供如前面应用说明中的完整功能，还需要为未来的嵌入式应用提供其它方面的支持．因此V8＿Loader在实现时，采用了如图5所示的多层次结构进一步细化了软件的层次结构，增强软件的可扩展性，提高软件的广泛适应性．界面管理层直接向用户提供文件上传、数据下载等用户界面管理，完成对文件的管理操作．文件上传是要将指定数据文件或程序文件的内容上传到目标机指定区域，而数据下载则是从目标机指定区域下载的指定长度二进制数据保存到主机的文件中．此外界面管理层还向用户提供了转移执行、FLASH擦除等功能．线程处理层完成基于文件和控制界面的监控功能处理．它将上传文件、下载数据区分成若干个包，通过调用功能处理层的上、下传支持函数来完成文件数据的上传和数据下载功能．线程处理层同时完成对界面上的进度条的实时处理与更新，完成与用户之间的信息交换，完成文件数据的读取与存储功能．功能处理层是真正的上传、下载、转移等功能的处理模块，按照协议规定通过通信管理层与V8＿A－gent之间进行协议命令及上下传数据的交互，完成规定大小数据的上传与下载．通信管理层提供各种通信功能到不同总线接口的映射．在总线驱动程序的基础上，完成通信字符到协议包的简单转换工作．总线驱动层可以根据实际的通信端口添加相应的驱动程序，可以很方便的扩展其他通信总线，从而完成对通信端口的底层管理．
4结束语
移动目标的信息管理是当前结合GPS、GIS的一大发展方向，移动目标的信息管理是LBS（Location-Based Service）的主要表现形式，它通过移动终端和移动网络的配合，确定移动物体的地理位置、速度和状态等信息，并提供给用户，因此也是一种新型的移动通信与导航结合的增值服务。网舟咨询预测全球LBS市场规模在未来几年将呈现平均80％增长率的快速成长，至2009年将接近210亿美元，而移动目标定位与信息管理的物流系统则是LBS在人们日常生活中最重要的应用之一。LBS系统一般由空间定位平台、LBS管理、信息传送等几部分组成，其主要功能是应用GPS等定位方式，通过GIS提供的电子地图，辅助MIS系统的管理功能，完成移动目标信息管理等一系列操作。
总体设计
1.主要功能
移动目标信息管理平台的主要作用是通过对移动终端的位置等信息进行管理，实现对多个移动目标的信息进行管理、调度的目的。一般来说，移动目标信息管理平台应该在基本电子地图显示的基础上，实现对不同移动目标的实时位置跟踪和历史记录回放，并根据对数据库的信息查询和分析，实现移动目标的实时通信、实时调度以及信息的统计报表等基本功能。
由于移动目标主要通过无线网络（GSM或GPRS网络等）将其位置等信息发送至信息中心的服务器信息接收端，而信息中心需要通过实时通信服务器接收大量来自不同移动目标的信息，因此，系统平台需要提供多种连接方式，并能够同时对大量移动目标的信息进行管理。此外，鉴于系统平台需要随时对不同移动目标的信息进行接收管理，而这些需要大量的数据库操作，因此需要实现更为灵活的数据库连接池机制，并保证系统运行的稳定性。
2. 软件结构
整个软件平台分为五个层次，其中，基础层主要是用于系统平台正常运行的软硬件资源，以及操作系统及网络环境; 数据层是指系统中涉及的各种数据资源及其数据组织形式，包括电子地图数据、移动目标的实时数据与历史回放数据、移动目标属性数据等; 服务层则是指系统对外服务的表现模式，它需要既考虑到下层数据层不同数据的不同特点，又要考虑到系统的不同实现模式，并采用XML方式进行数据表达与传输，包括各种数据服务、网络控制、任务调度等，同时，需要实现与底层数据库连接池的连接; 实现层主要是指服务层的实现过程，需要实现网络数据与消息的优化传输，并通过接口调用方式实现对客户端服务; 应用层是系统的最顶层，负责完成与用户交互的各种移动目标管理功能。
3. 体系架构设计
根据系统软件层次结构，系统平台对其服务流进行了定制，移动目标通过无线网络发送（如当前速度、方向等）或接收（如调度命令等）信息，并经由服务层及实现层部分实现信息的管理与服务（图1）。
图1 移动目标信息管理系统整体流程图
系统对移动目标的各种信息管理过程中，最主要的实现过程是: 移动信息发送端通过无线网络（GPRS/ GSM）实现信息的发送（或接收），再通过无线网络与Internet网络交换数据并转换数据流，数据流经分析后通过数据库连接池实现移动信息的入库过程。当客户端需要对移动目标相应信息进行显示与表达时，其主要的实现过程是: 一方面，当系统需要对移动目标的实时数据进行显示时，会将移动信息发送到连接池的数据缓存直接进行显示; 另一方面，当系统需要对移动目标的历史数据信息进行显示与管理时，需要通过连接池从数据库中对移动目标的历史数据进行获取或统计，再对相应数据直接显示。数据的显示过程通过Web Service远程信息提供体实现，并将数据提供给客户端的监控软件，这种方式符合OGC的数据网络化表达的推荐标准，同时Web Service也易于实现基于XML方式的跨平台、跨系统、跨软件等的数据通信服务。
关键技术分析
移动目标信息管理平台的实现过程包括多个部分，其中与用户交互的主要部分有电子地图、信息管理和统计分析的相应功能，因此，电子地图是移动目标信息管理平台的一个重要组成部分。除此之外，考虑到系统平台需要同时对大量移动目标的信息进行管理，并需要随时通过数据库对相应信息进行存储与分析，以及需要基于万维网的数据信息传输，系统平台的实现主要依靠三个关键技术。
1． I/O完成端口: 用于并发接收多TCP连接数据。
移动目标的各种信息在通过无线网络传输至移动交换中心后，再转换成基于有线网络的各种移动目标信息，这些移动目标信息（数据）可以以两种方式传输至系统的数据库连接池，一种方式是基于TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）方式，另一种方式是基于UDP（User Datagram Protocol，用户数据包协议）方式。基于TCP方式的方法具有连接可靠、确保数据的真实性等优点（如果数据传输过程数据丢失，也可以由系统中的日志进行完好记录并便于处理），但由于系统实时通信服务器需要为每一个移动目标都预留一个数据接收端口，因而一台服务器所能够监听的移动目标数目是有上限的，当系统中的移动目标较多时，系统必须增加大量的实时通信服务器以保证数据的正常接收; 基于UDP的方式虽然不能保证数据的完整性或安全性，但可以减少系统的负担。因此，系统预留了两种通信方式，由用户根据实际需要进行选择，对于安全性要求较高的可以采用TCP方式，较低的则可以采用UDP方式。
当系统平台需要对多个移动目标进行基于TCP方式的信息监控时，需要耗用大量的资源对相应的连接进行管理，系统实时通信服务器可以采用多线程的方式进行实现。然而，当同时处理大量并发的客户请求时，就意味着很多线程并发地运行在系统中，而所有这些线程都是处于运行状态的（没有被挂起或等待事件的发生），所以系统内核将花费大量的时间用于切换运行线程的上下文环境（Context），线程无法得到足够的CPU时间来完成它们的工作。这种并行模型的瓶颈在于它为每一个客户请求都创建了一个新线程，尽管创建线程比起创建进程的开销要小，但也不是没有开销的。针对这种情况，系统会事先开启若干个线程，并将这些线程阻塞，然后将所有用户的请求都投递到一个消息队列中去，而这些线程从消息队列中逐一取出各消息并加以处理，就可以避免针对每一个用户请求都开启一个独立线程的消耗。这样不仅减少了线程占用的资源，也提高了线程的利用率。以上问题是由一个称为I/O Completion Port的系统内核对象来解决的，它是完成端口的实现模型。
2. 数据库连接池: 用于高效实现各种数据库操作。
在移动目标信息管理平台的实现过程中，由于系统需要对大量的移动目标的信息进行存储与管理，而不同移动目标通过无线网络向系统所发出的信息频率也不同，因此一般来说，系统必须保持与移动目标的长期通信连接，并将其信息定期或不定期地存储至数据库中去。系统平台的实时通信服务器与大量移动目标的连接由完成端口负责完成，而系统平台的实时通信服务器与数据库的连接则由数据库连接池负责完成。
所谓数据库连接池（Database Connection Pool），实际上是指事先分配好的一定的数据库连接的缓冲池，在数据存储至数据库存储过程中，主要的步骤是数据库连接打开、数据存储、连接关闭的过程，而数据库打开与关闭的过程则都需要占用大量的数据库资源，因此，如果能够大致确定数据库的连接高峰并事先分配好相应的连接，在数据需要存储至数据库中时则使用此连接，不需要时则把相应连接放回至连接池而并不关闭，可避免因连接频繁而造成的大量资源浪费，这就是数据库连接池的主要工作原理。
一般来说，各种商用数据库（如SQL Server）已经实现了数据库连接池功能，但由于其不容易被控制，在不同需求中无法根据需要进行配置，因此可以实现系统自身的数据库连接池。在本平台中由于是基于Windows系统平台的，所以采用Windows操作系统中高效的分布式中间件组件工具――COM/COM+进行实现; 同时，COM很容易与Web Service结合并形成功能强大的分布式数据平台，结合客户端的移动目标的信息管理、显示、统计等功能，便可以形成功能强大的数据库连接管理工具，能够很好地为系统的正常运行提供保障。
连接池的实现原理如图2所示，连接池在初始化后分配连接池的数目，以确定可以同时接收的连接个数，多于此数目的连接申请将在队列中等待。连接池的主要功能实现是通过三个COM+组件的: GPS数据操作组件、数据库操作组件、数据库连接组件组成。其中，GPS数据操作组件负责接收移动终端的各种信息，数据库操作组件负责数据库中的各种操作，数据库连接组件负责与系统数据库进行连接与连接池的初始化工作。
图2 连接池实现原理与过程图
3. Web Service: 用于万维网数据管理与传输。
当系统的客户端与系统的服务器端位于同一个局域网内时，客户端与服务器可以通过COM+通信方式; 当客户端与服务器端位于Internet上时，由于COM+无法很好的穿越防火墙进行数据传输，因此系统中采用OGC的数据表达推荐标准――Web Service方式实现数据交换。
Web Service对系统数据库连接池实现的三个组件分别进行了接口封装，并实现了三个相应的接口: IGPSService、IDBOperation、IDBConnection。其中IGPSService接口负责系统中的数据接口工作，实现数据的接收、客户端的批量数据获取等功能; 接口IDBOperation负责系统中的数据库操作，实现用户角色的检查、数据的组管理、数据库的统计分析等功能; 接口IDBConnection负责系统中的数据库连接，实现底层的数据库连接池及不同类型数据库的动态连接切换等功能。
系统效果分析
某物流公司的部分车辆的信息管理就采用了此平台，系统环境如下: 服务器操作系统为Windows2000，采用COM+方式实现数据库连接池并进行SQL Server数据库的连接。经测试，一台实时通信服务器可以同时负责1000～2000个TCP连接，其中每个移动终端与服务器为一个连接，连接测试环境为1～10秒间的一个随机数据发送/接收。测试结果表明，系统能够同时对大量移动终端服务（测试系统中一台服务器可同时对超过300辆车同时进行监控），通过COM+连接池实现数据收发，并通过Web Service实现万维网的数据服务。
【关键词】TCP/IP协议；通信报文；路由寻址；通信流程
1 概述
随着信息科学技术和通信技术的不断快速发展，基于互联网的网络通信应用在社会各个领域中的应用越来越广泛，使得互联网通信应用成为现代人日常生产生生活不可或缺的一部分，通过互联网络通信，网络用户之间可以实现数据传输、信息共享，从而极大地提高了人们的生活质量。然而，互联网络中的数据传输过程，并不是杂乱无章的随机传送，而是在计算机网络通信协议的基础上，双方都按照协议的内容和机制，来发送数据信息和读取分析数据信息，进而实现互联网络的数据传输和信息共享的功能，TCP/IP协议就是互联网络中重要的通信协议，它的存在奠定了整个互联网络通信的基础，所以对于TCP/IP通信协议的学习对于理解互联网通信机制来辅助互联网学习和工作具有很大的帮助。
2 计算机网络的TCP/IP通信协议
TCP/IP协议是“Transmission Control Protocol / Internet Protocol”的简写，是Internet网络基本的协议，它为计算机通讯的数据打包传输以及网络寻址提供了标准的方法。由于TCP/IP协议的优越性，使得越来越多的通信设备支持TCP/IP协议，使互联网络逐步走向规范化，最终TCP/IP协议成为了当前网络通信协议标准中最基本的网络通信协议、Internet国际互联网络的基础。
2.1 计算机网络TCP/IP协议
针对计算机互联网络的通信协议，国际标准组织ISO创立了七层OSI网络模型，自上而下，分别为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。而TCP/IP协议则是应用在传输层和网络层的数据传输控制协议，来规定网络设备接入互联网络以及设备间数据通信的标准。在通信设备经过互联网络进行数据传输时，通信设备数据发送端，发送TCP/IP通信报文，此时TCP/IP协议携带着通信设备发送端的传输数据内容以及目标通信设备的地址标示在互联网络中进行寻址，从而正确地传送到目标通信设备。当目标通信设备接收到TCP/IP通信报文后，按照协议内容，去除通信标示，来获取传输数据内容，并加以校验，如果经校验后发生差错，目标通信设备会发出TCP/IP信息重发报文，让发送通信设备再次将TCP/IP通信报文发展目标通信设备，去掉通信标示来获取传输数据信息。
2.2 TCP/IP通信协议报文格式
在互联网络中，基于TCP/IP通信协议传输的数据内容都是以通信报文的形式在互联网络内部进行传输，通信报文实质上就是一串二进制字符串，而字符串内不同位置的二进制字符标示不同的含义。从TCP/IP通信协议的主要报文格式可以看出，IP协议是基于TCP协议至上的，TCP协议报文时作为IP通信报文的数据部分来进行传输的。实际上，互联网内传输的通信字符串还有其他的通信协议，TCP/IP通信报文也是作为其外层协议的通信数据部分嵌入到通信报文中在互联网内进行传输。
在IP协议首部，包含了一些关于IP协议的标示、通信地址等信息，主要包括数据字符串总长度的信息、通信标示号、源IP地址和目标IP地址等信息，当IP通信报文经过路由寻址时，会根据首部内记录的目标IP地址来选择传输方向，最终根据目标IP地址传输至目标通信设备。此外，IP通信报文首部还包含其他信息，比如IP协议版本号、首部长度、校验信息、该IP通信报文生存时间（即该报文经过多少个路由后自动取消传输）等与IP通信报文相关的信息，以确保IP报文传输的正确性和安全性。TCP协议通信报文是作为IP通信报文数据内容存在的，TCP协议也分为TCP报文首部和TCP通信数据。TCP通信报文首部主要包括了源端口号和目标端口号等信息，当TCP/IP通信报文经过互联网络到达目标通过新设备后，通信设备会根据TCP报文首部的目的端口号选择设备端口号来接受该数据信息，进而实现互联网络的数据传输。
2.3 TCP/IP协议通信过程
互联网络的通信设备基于TCP/IP协议建立通信过程，也是根据TCP/IP协议来实现的。当源通信设备想向目标设备发送数据时，首先会发送一个TCP/IP通信报文来确认连接，该通信报文在互联网络中经过寻找传输后找到目标设备，目标设备也会向源通信设备发送一个TCP/IP报文以确认建立通信连接，此时，源通信设备就会将通信数据以TCP/IP通信报文的形式进行数据打包，然后向目标数据进行传输，在收到数据后，目标设备同样会发送TCP/IP报文以确认收到信息。当然，TCP/IP通信数据长度是一定的，当通信数据超过报文长度时，源通信设备会将其分段发送，而目标设备则会根据IP报文首部的标识号进行数据重组来重现传输数据信息，进而完成互联网络通信设备数据传输。
3 总结
TCP/IP网络协议是当前互联网络最基本的通信协议。根据TCP/IP网络协议，连接在互联网内的通信设备可以根据TCP/IP通信报文格式的内容将传输数据打包在TCP/IP通信报文内，并以其规定的通信流程进行数据传输，从而实现互联网络内的数据高效安全的传输。
参考文献：
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