1. IEC104协议结构

APDU：应用规约数据单元
APCI：应用规约控制单元
ASDU：应用服务数据单元

(Tips：
任何复杂的东西都是由简单的东西构成，首先先看协议的整体结构，然后在细化，最后前面理解协议。)
APDU的整体结构如下：

2. APCI

2.1启动字符

默认固定为 68H，意思就是只要是IEC104协议就是以68H开头；

2.2 APDU的长度问题

• 起始一个apdu的总长度不会超过255个字节；
• 在协议中的第二个字节会记录本apdu的长度，但是这个记录的长度数是除开前面两个字节之外的长读数，比如下面有个单点信息的apdu协议报文：
  68 31 02 00 02 00 01 A4 14 00 01 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  其中第二个字节31H就是长度转为10进制为49个字节，你可以数下后面肯定是49个字节，如果不是就不是一个apdu协议；

2.3 控制域

• 控制域主要是有两个功能

  • 1. 报文的类型（I帧报文、U帧报文或者S帧报文）
  • 2. 记录收发报文的个数

  2.3.1 I帧报文

  

  • I帧报文格式规定控制域1和控制域3的最低位为0；
  • 其他部分用于发送序列号和接收序列号的计数；
    比如：发送计数为 TxCounter 接收计数为RxCounter
    控制域1 = TxCounter & 0xFE
    控制域2 = (TxCounter >> 8) & 0xFF
    控制域3 = RxCounter & 0xFE
    控制域4 = (RxCounter >> 8) & 0xFF

  2.3.2 S帧报文

  

  • S帧报文格式规定控制域1的第0位为1，第1位为0和控制域第0位为0；
  • S帧报文的发送序列号都为0
  • S帧只用于APCI中（意思就是S帧的apdu报文只会有apci不会存在asdu），不能用于传输信息，只用给对方信息的确认，比如子站发送8条报文，结束后主站就会给子站发送一个确认帧（S帧），告诉子站我收到了8条报文。
    比如：接收计数为RxCounter
    控制域1 = 0x01
    控制域2 = 0x00
    控制域3 = RxCounter & 0xFE
    控制域4 = (RxCounter >> 8) & 0xFF

  2.3.3 U帧报文

  

  • I帧报文格式规定控制域1和控制域3的最低位为0；
  • 其他部分用于发送序列号和接收序列号的计数；
  • U帧只用于控制，并且只存在APCI中（意思就是U帧的apdu报文只会有apci不会存在asdu）；
  • 测试、停止和开启在一个U帧报文中只可能存在其中的一种；
    • 如果用于【开启】则：
      激活第2位为1 第3位0，如下表所示
      
    • 激活确认第2为0 第3位1，如下表所示
      
      U帧启动主要是用于 主站连接子站时，主站给子站发送一个U帧启动报文，如下：
      主站发送：68 04 07 00 00 00
      子站回复：68 04 0B 00 00 00
    • 如果用【停止】则：
      激活第4位为1 第5位0，如下表所示
      
      激活确认第4为0 第5位1，如下表所示
      
      U帧停止如下：
      主站发送：68 04 13 00 00 00
      子站回复：68 04 23 00 00 00
    • 如果用【测试】则：
      激活第6位为1 第7位0，如下表所示
      
      激活确认第6为0 第7位1，如下表所示
      
      比如：子站发送U帧测试（激活），主站收到测试U帧就会回复一个U帧（确认）
      子站发送：68 04 43 00 00 00
      主站发送：68 04 83 00 00 00
      Tips：测试U帧一般用于子站判断主站是否还在连接子站，主站判断子站是否还在运行，保证数据传输的畅通性；
      到此APCI这一块就没啥了，继续下面ASDU的细化；

3. APDU

3.1类型标识

3.1 类型标识：占一个字节，标识出后面的信息体的数据类型
Tips：一个apdu中信息体中的所有数据的类型都是一致的，并且数据类型在类型标识这个位置标识；

• 类型的分类：

  3.1.1监视方向的用户类型

  • Tips: 标度化值和归一化值占2个字节，短浮点数占4个字节
  • 标度化值：类似INT16
  • 标度化值：（转换比较复杂，参考网上的一个公式）取值范围
    通常将大于1的数映射到1以内的空间，通常就是用实际值除以额定值，即得到归一化的小数（只要双方约定好，什么形式的转化无所谓）
  • 短浮点值：类似float
    
    
  • Tips：
    一般为从站发送给主站

  3.1.2控制方向的用户类型

  
  

  • Tips：
    一般为主站发送给从站

  3.1.3监视方向的系统类型

  

  • Tips:
    当厂站（从站）短重新上电、初始化参数、重新分配缓存区等情况下，厂站需要给主站发送该类型，而主站收到该类型的APDU包，主站一般会做一次总召唤;
    从站发送给主站

  3.1.4控制方向的系统类型

  

  • Tips：
    一般为主站发送给从站

3.2可变结构限定词

SQ = 0 ：信息对象的地址不连续（意思就是每个信息对象都会一个对象地址）
SQ = 1 ： 信息对象的地址连续 （只有第一个信息对象有地址，其他对象的地址就是累加1）

Tips：总召唤时，为了压缩信息传输时间SQ=1；而在从站主动上传变化数据时，因为地址不连续，采用SQ=0；

3.3传送原因

• 占2个字节
  

  • T = 0 未试验 ； T = 1 试验 （一般 T= 0）

  • P/N = 0 肯定 ； P/N = 1 否定 （正常为P/N = 0；P/N = 1说明该报文无效）

  • 源发地址：用来记录来时哪个主站的响应数据，一般写 0；

  • 传送原因：（下面提到的上行：[从站发送给主站]、下行：[主站发送给从站]）
    
    
    红色标记的是一些常用的；其中【6,7,8,9,10】在一些遥控，设定值时用的比较多

    例如：从站发送一个 传送原因为 突发 的报文 ，则传送原因这个2个字节的情况如下：
    突发 = 3
    

3.4应用服务数据单元公共地址

• 占2个字节
  

  • 规定高位字节 0x00
  • 站地址： 1-254 为站地址；255为全局地址；

3.5信息体

3.5.1连续信息传输型

3.5.1.1带绝对时标（遥测）

• Tips： 时标有三种，但是例外两种基本不用，暂不去说明
• 其中只有类型为【21】的【归一化测量值】不带品质描述词
  
• 说明：连续、带时标的 ASDU数据部分结构如上表分为：
  • 地址编号：第一个信息体数据的地址（只会出现一次）
  • 重复信息体数据+品质描述词 （地址=第一个地址按顺序+1推算出来）
  • 最后以绝对时标结束

3.5.1.2不带绝对时标（遥测）

• 说明：连续、不带时标的 ASDU数据部分结构如上表分为：
  • 地址编号：第一个信息体数据的地址（只会出现一次）
  • 重复信息体数据+品质描述词 （地址=第一个地址按顺序+1推算出来）

3.5.1.3带绝对时标（遥信）

• Tips：对于遥信，状态量和品质描述词 合在了一个字节中

3.5.1.4不带绝对时标（遥信）

• Tips：对于遥信，状态量和品质描述词 合在了一个字节中

3.5.2非连续信息传输型

3.5.2.1带绝对时标（遥测）

• 说明： 不连续、带时标的 ASDU数据部分结构如上表分为：
  • 每一个信息体数据都会有一个地址编号
  • 绝对时标结尾

3.5.2.2不带绝对时标（遥测）

• 说明： 不连续、带时标的 ASDU数据部分结构如上表分为：
  • 每一个信息体数据都会有一个地址编号

3.5.2.3带绝对时标（遥信）

3.5.2.4不带绝对时标（遥信）

3.5.3品质描述词

• 分为 遥信品质描述词 和 遥测品质描述词；

  单点信息品质描述词

• BL : 封锁标志；BL=0 未被封锁；BL=1 封锁；

• SB: 取代标志；SB=0 未被取代；SB = 1 被取代；

• NT：刷新标志；NT=0 刷新成功；NT=1 刷新未成功；

• IV：有效标志；IV = 0 状态有效；IV = 1 状态无效；

• RES： 保留位

• SPI：遥信状态值（0=开；1=合） 【具体的值，占一个bit位】

  双点信息品质描述词

  

  • BL : 封锁标志；BL=0 未被封锁；BL=1 封锁；
  • SB: 取代标志；SB=0 未被取代；SB = 1 被取代；
  • NT：刷新标志；NT=0 刷新成功；NT=1 刷新未成功；
  • IV：有效标志；IV = 0 状态有效；IV = 1 状态无效；
  • RES： 保留位
  • SPI：遥信状态值（0=不确定状态或中间装填；
    • 1=确定状态的开；
      2=确定状态的合；
      3=不确定状态或中间装填）【具体的值，占2个bit为必然有4个值】

  3.5.3.2遥测品质描述词

  

  • BL : 封锁标志；BL=0 未被封锁；BL=1 封锁；
  • SB: 取代标志；SB=0 未被取代；SB = 1 被取代；
  • NT：刷新标志；NT=0 刷新成功；NT=1 刷新未成功；
  • IV：有效标志；IV = 0 状态有效；IV = 1 状态无效； (tips:如何无效说明该遥测数据无效)
  • RES： 保留位；
  • OV：溢出标志；OV=0 未溢出；OV=1 遥测超出量程，发生溢出

3.5.4绝对时标

• IV ： IV = 0 时标有效；IV=1时标无效；
• RES：保留位

3.5.5遥控和设定值

单点遥控

• 单点遥控信息
  

  • S/E = 0 遥控执行命令；S/E=1 遥控选择命令；
  • QU = 0 被控占内部确定遥控输出方式，不有控制站选择；
    • 1 短脉冲方式输出
      2 长脉冲方式输出
      3 持续脉冲方式输出
      其他值没有定义
  • RES ：保留位
  • SCS ： 设置值； 0 = 控开 ；1 = 控合

双点遥控

• 单点遥控信息
  
  • S/E = 0 遥控执行命令；S/E=1 遥控选择命令；
  • QU = 0 被控占内部确定遥控输出方式，不有控制站选择；
    • 1 短脉冲方式输出
      2 长脉冲方式输出
      3 持续脉冲方式输出
      其他值没有定义
  • DCS； 0 无效控制
    1 控分
    2 控合
    3 无效控制
    Tips：一个从站系统单点和双点只能存在一种

设定值（遥测）

• Tips：除了类型编号： 136 存在多点设定外，其他都是单个信息体设置值
  
  • QOS：设定命令限定词
    

    • S/E : 0 设定执行；1 设定选择；

    • 设定命令限定词： 基本就是 0 ，因为其他并没有定义；

4.过程描述

• 1. 建立tcp连接；
• 2. 主站给从站发送启动帧；报文：68 04 07 00 00 00
• 3. 从站收到启动帧，给主站发送启动确认帧；报文：68 04 0B 00 00 00
• 4. 主站给从站发送总召唤；报文：68 0E 00 00 00 00 64 01 06 00 01 00 00 00 00 14
• 5. 从站收到主站的总召唤命令，给主站发送总召唤确认；
     报文：68 0E 00 00 02 00 64 01 07 00 01 00 00 00 00 14
• 6. 从站上传遥信，遥测，电度等I帧信息帧，发送完毕从站发送总召唤结束帧；
• 7. 主站收到从站发送的结束帧，会回复一个S帧的确认帧；
• 8. 进入下一个周期（其中如何数据有变化，从站需要主动上报）

5.用到的参数解释

Tips:其中 t3>t1>t2

默认端口：2404；

    //超时机制
    int t1_calc; // 用于计数
    int t1;    //  发送或者测试APDU的超时
    // 从站端启动U格式测试过程后等待U格式测试应答的超时时间(超时处理：断开连接)
    // 启动条件：发送U测试帧
    // 关闭条件：接收U测试帧

    int t2_calc; // 用于计数
    int t2;    //  无数据报文t2<t1确认的超时
    //	1)	以突发的传送原因向主站(客户)端上送了变化信息
    //	2)	或以激活结束的传送原因向主站(客户)端上送了总召唤/电度召唤结束后
    //	等待主站(客户)端回S格式的超时时间，若超过此时间还没有收到，就主动关闭TCP连接
    //  处理完I格式帧后开始计时(置0)，接收到S帧置0
    //  启动条件：发送完所有I帧
    //  关闭条件：收到S/I帧

    int t3_calc; // 用于计数
    int t3;    //  长期闲置t3>t1状态下发送测试帧的超时
    // T3:当RTU(服务器)端和主站(客户)端之间没有实际的数据交换时，任何一端启动U格式测试过程的最大间隔时间(超时处理：发送U测)
    // 启动条件：建立连接
    // 关闭条件：断开连接

    int K;  // 发送序号和接收序号之间的最大差值   【发送方在发送K个I报文还未收到确认就应该关闭数据传送 默认值为12；从站使用】
    int W;  // 【接收方最迟收到W个I就必须要回复确认帧 默认值为8；主站使用，这里不使用】
    // W 不能够超过 K 的2/3

    QTimer *timer1;     // 发送或者测试APDU的计时器
    QTimer *timer2;     // 无数据报文确认的计时器
    QTimer *timer3;     // 发送测试帧的计时器

希望能帮到你