关于IEC61499 的数据交换信息抽象语法ASN.1

前言

IEC61499 是一个分布式控制系统功能块标准。多个设备之间，和其它外部设备之间都有信息交换。这种信息交换通过通信功能块来实现。通信功能块包括：

单向通信功能块：Publish/Subscribe

双向通信功能块：Client/Server

设备之间的消息是功能块的数据（IEC61499-FBDATA），它们由类型和值构成。通信功能块可能涉及多个数据的输入输出。每个输入输出数据可以是简单的单值数据类型，也可以是数组类型（Constructed）。所以它们要交换多个数据。多个数据的信息抽象标识采用了ASN.1 的编解码方式。

ASN.1

ASN.1抽象语法标记（Abstract Syntax Notation One）是国际标准ISO 8825-1。使用紧凑的方式抽象标识计算机内部的数据，比如整型数，布尔数，浮点数等等。正是由于ASN.1 是一个通用的语言，所以采用了描述的语法。初学起来感觉十分的复杂。在IEC61499 标准中只是采用了ISO8825-1 中的基本编码规则。并且在IEC61499-1 标准的附录E 信息交换中做了进一步的规范和描述。结合起来学习就比较清晰了。

ASN.1 基本编码规则

一个数据值的编码由四个部分构成

标识八比特组（identifier octets）

长度八比特组（length octets）

内容八比特组（contents octets）

内容结束八比特组（end of content octets）

内容结束八比特组是可以缺省的。所以大多数情况下是三段式标识

| identifier octets | length octets | contents octets |

有时也称为TLV三元组<Type,Length, Value>

identifier 标识的定义

第8，第7位代表了tag 的类

在IEC61499-1 附录E 中，对FBDATA 的ASN.1 编码规则做了进一步的规范

-tag 的类为Application。所有8，7 为0，1

-基本数据类型的tag number

BOOL0 0

BOOL1 1

SINT 2

INT 3

DINT 4

LINT 5

UINT 6

USINT 7

UDINT 8

ULINT 9

REAL 10

LREAL 11

TIME 12

DATE 13

TIME_OF_DAY 14

DATE_AND_TIME 15

STRING 16

BYTE 17

WORD 18

DWORD 19

LWORD 20

WSTRING 21

数组

ArrayVariable 22

IEC61499 FBDATA 的ASN.1 编码

（IEC61499-1 附录E）中说可以是两种：

-基本（BASIC）编码

符合ISO/IEC 8825-1 的基本编码规则

-紧凑（COMPACT）编码

4DIAC 中使用的是ComPACT 编码。

对于上面的数据类型省却了长度（length octets）,不同数据类型的长度是默认的。

简单类型数据编码

采用compact 编码，多个数据连续排列。

例如 4个 INT

tag=01000011=0x43 其中class=01,P/Construct=0,tag number=3=00011

最后的编码

0x43 0x00,0x00, 0x43 0x00,0x00, 0x43 0x00,0x00, 0x43 0x00,0x00

数组类型的编码

-tag 第6位为 1 Constructed

- length 编码成为 UINT ，16位无符号数

- 数组的第一个元素带有tag （COMPACT Encoding），后面的元素缺省了tag

例如 LREAL[2] 的编码为

tag = 0x76=011 10110 其中

class=01,P/Constructed =1 ,tag number=22=10110

length=x0002

contents=8 octetX2

第一个元素(LREAL)的tag为

tag=01001011=0x4b 其中 class =01 /Construct=0,tag number=11=0x0b=01011

0x4b 是LREAL 类型。后面是两个LREAL,每个64位，8 个字节）。

最后的编码为

0x76,0x00,0x02,0x4b,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00

程序实例

使用这个简单软件，可以显示出Client 功能块发送的ASN.1 编码的FBDATA

package main

import (
        "fmt"
        "net"
        "os"
)
func main() {
        arguments := os.Args
        if len(arguments) == 1 {
                fmt.Println("Please provide a port number!")
                return
        }
        PORT := ":" + arguments[1]

        s, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", PORT)
        if err != nil {
                fmt.Println(err)
                return
        }

        connection, err := net.ListenUDP("udp4", s)
        if err != nil {
                fmt.Println(err)
                return
        }
       
        defer connection.Close()
		buffer := make([]byte, 1024)

	serveraddr, _ := net.ResolveUDPAddr("udp", "192.168.31.108:8881")
	client, _ := net.DialUDP("udp4", nil, serveraddr)
        for {
			 //   n, addr, err := connection.ReadFromUDP(buffer)
                 n, _, _ := connection.ReadFromUDP(buffer)
                 txbuf := make([]byte, n)
                for i:=0;i<n;i++ {
                                        fmt.Printf("0x%02x ",buffer[i])
                                        txbuf[i]=buffer[i]
				}
		 fmt.Printf("length=%d\n",n)  
                _, err := client.Write(txbuf)
                if err != nil {
                        fmt.Println(err)
                        return
                } 
        }
}

相信我将IEC61499 标准的FBDATA ASN.1 编解码解释清楚了。没有去大幅介绍ASN.1 的抽象概念。当然，为了写清楚这些，我还特意化了点小钱，下载了ISO8825-1 2008 版标准。

写博客，深入简出非常重要。