9. 協議過濾器，解決一包多發、粘包、冗余數據

9.1 概述

通訊中涉及到數據包的概念，是通訊協議中的數據組成形式。針對這塊內容，說簡單也簡單，說復雜也復雜。需要我們系統性的把問題考慮全面，並用代碼實現。

在工業領域也有極端的情況出現，早些年做通訊的時候，數據包頭、包尾、數據長度、數據校驗位都對，但是就是解析出來的數據不正確，這種情況不會經常出現，但是在某種特殊應用環境可能會頻繁出現，后來經過分析得出結論：可能是由於地質電磁干擾引起的。但是也有技術上的設計缺陷，例如：數據校驗位是累加和，改成CRC是不是就不會出來這個問題了；另外對於增量數據，應該有補發機制等等。

9.2 實際問題

參考協議：《連載 | 物聯網框架ServerSuperIO教程》-4.如開發一套設備驅動，同時支持串口和網絡通訊

1. 一包多發及解決

多包發送數據是應用環境中的一種情況或一個問題，並不是我們會這樣實際應用，而是說在接收過程中多次接收數據才能完整接收客戶端一次發送的數據，可能由於網絡環境或發送數據端造成的，示意如下圖：

例如實時數據的完整包為：55 AA 00 61 43 7A 00 00 43 B4 15 0D。那么接收數據的時候，第一次接收到：55 AA 00 61 43 7A 00 00 43 B4 15，第二次接到：0D。按通訊協議應該能夠把這兩次接收的數據進行自動拼接，形成完整的數據並進行解析。

ServerSuperIO設置了協議過濾器，可以解決這個問題，如下圖：

2. 粘包及解決

我原來並不知道粘包這個概念，后來在網上看文章才明白。在通訊領域中也是經常會遇到的問題。也就是多包數據一次性的接收，那么就要合理的進行拆包。還有一種情況，就是多包半的數據一次性的接收，那半包的數據結合“1.一包多發及解決”來解決這個問題，示意如下圖：

ServerSuperIO設置了協議過濾器，可以解決這個問題，如下圖：

3. 冗余數據的出現及解決

在工業領域受電纜或環境的電磁干擾，以及接頭虛接等，這種情況極有可能出現。如果干擾的冗余數據夾雜在一個協議包中間，那么校驗出合法的數據很困難。如果干擾的冗余數據夾雜在兩個協議包中間，那么就可以通過協議過濾來實現識別出有用的數據。示意如下圖：

ServerSuperIO設置了協議過濾器，可以解決這個問題，如下圖：

9.3 5種過濾器及二次開發

   FixedEndReceiveFliter：固定結尾的協議過濾器。
   FixedHeadAndEndReceiveFliter：固定開頭和結尾的協議過濾器。
   FixedHeadAndLengthReceiveFliter：固定開頭和長度的協議過濾器。
   FixedHeadReceiveFliter：固定開頭的協議過濾器。
   FixedLengthReceiveFliter：固定長度的協議過濾器。

這5個過濾器都繼承自IReceiveFilter接口，也可以繼承這個接口進行二次開發，定制自己的協議過濾器。代碼工程如下圖：

9.4 設備驅動開發注意事項

對於開發設備驅動，在初始化過程中可以增加這個驅動的協議過濾器，代碼如下：

public override void Initialize(string devid)
{
            this.Protocol.InitDriver(this.GetType(),new FixedHeadAndEndReceiveFliter(new byte[] {0x55,0xaa},new byte[] {0x0d} ));
……
}

9.5 宿主程序服務實例配置注意事項

在配置參數中需要配置：StartReceiveDataFliter = true,協議過濾器才能起到作用。代碼如下：

static void Main(string[] args)
{
            DeviceSelfDriver dev2 = new DeviceSelfDriver();
            dev2.DeviceParameter.DeviceName = "網絡設備";
            dev2.DeviceParameter.DeviceAddr = 1;
            dev2.DeviceParameter.DeviceID = "1";
            dev2.DeviceDynamic.DeviceID = "1";
            dev2.DeviceParameter.DeviceCode = "1";
            dev2.DeviceParameter.NET.RemoteIP = "127.0.0.1";
            dev2.DeviceParameter.NET.RemotePort = 9600;
            dev2.CommunicateType = CommunicateType.NET;
            dev2.Initialize("1");

            IServer server = new ServerManager().CreateServer(new ServerConfig()
            {
                ServerName = "服務1",
                ComReadTimeout = 1000,
                ComWriteTimeout = 1000,
                NetReceiveTimeout = 1000,
                NetSendTimeout = 1000,
                ControlMode = ControlMode.Self,
                SocketMode = SocketMode.Tcp,
                StartReceiveDataFliter = true,
                ClearSocketSession = false,
                StartCheckPackageLength = false,
                CheckSameSocketSession = false,
                DeliveryMode = DeliveryMode.DeviceIP,
            });

            server.AddDeviceCompleted += server_AddDeviceCompleted;
            server.DeleteDeviceCompleted+=server_DeleteDeviceCompleted;
            server.Start();  

            server.AddDevice(dev2);

            while ("exit" == Console.ReadLine())
            {
                server.Stop();
            }
}

1.[連載]《C#通訊（串口和網絡）框架的設計與實現》

2.[開源]C#跨平台物聯網通訊框架ServerSuperIO（SSIO）介紹

2.應用SuperIO（SIO）和開源跨平台物聯網框架ServerSuperIO（SSIO）構建系統的整體方案

3.C#工業物聯網和集成系統解決方案的技術路線（數據源、數據采集、數據上傳與接收、ActiveMQ、Mongodb、WebApi、手機App）

5.ServerSuperIO開源地址：https://github.com/wxzz/ServerSuperIO

物聯網&集成技術(.NET) QQ群：54256083

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