一种适用于水下装备的网络文件管理方法与流程

1.本发明属于嵌入式计算机软件网络通信技术领域，尤其是一种适用于水下装备的网络文件管理方法。


背景技术：

2.惯导设备安装于水下无人载具，在试验期间将全程试验数据存储到内部sd卡中，一次试验的数据量通常可达数百兆。试验人员在码头上通过wifi网络与惯导通信，获取其内部文件信息，实现目录显示、文件拷贝等基本文件操作。
3.要实现上述需求，最简单的方案是在惯导设备上搭建ftp服务器。而标准的ftp服务器体量过大，惯导内部负责网络通信的处理器为arm架构的stm32f450芯片，片上内存只有512kb，无法满足ftp服务器的硬件资源使用要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种适用于水下装备的网络文件管理方法，通过在应用层设计一组基于tcp的网络通信协议，实现了目录信息查询、数据拷贝、数据删除和文件系统格式化等文件操作功能。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.一种适用于水下装备的网络文件管理方法，包括以下步骤：
7.步骤1、构建报文结构；
8.步骤2、根据步骤1构建的报文结构，构建目录信息查询命令、数据拷贝命令、数据删除命令和格式化命令；
9.步骤3、根据步骤2构建的目录信息查询命令，构建目录信息反馈；
10.步骤4、根据步骤2构建的数据拷贝命令，构建数据拷贝命令反馈；
11.步骤5、根据步骤2构建的格式化命令，构建格式化命令反馈；
12.步骤6、通过步骤1至步骤5构建的命令与反馈，对网络文件进行不同方式的管理。
13.而且，所述步骤1包括以下步骤：
14.步骤1.1、构建基本报文结构；
15.步骤1.2、根据步骤1.1构建的基本报文结构，构建多帧报文同步。
16.而且，所述步骤1.1中基本报文结构包括：报文头、报文标识、报文长度、报文体和报文校验，其中，报文头为固定的2个字节；
17.报文标识占用1个字节，报文标识包括目录信息查询命令、数据拷贝命令、数据删除命令、格式化命令、目录信息反馈、数据拷贝命令反馈和格式化命令反馈；
18.报文长度占用2个字节，并且报文长度的内容为报问题包含的字节数；
19.报文体为传输的数据内容；
20.报文校验占用1个字节，为报文标识开始到报文体最后一个字节的异或和。
21.而且，所述步骤1.2的具体实现方法为：目录信息查询命令、数据拷贝命令、数据删
除命令、格式化命令和格式化命令反馈均为单帧报文，而目录信息反馈报文和数据拷贝命令反馈报文为多帧报文，在报文体中增加控制字段用于同步控制。
22.而且，所述步骤2中目录信息查询命令的报文体为待查询目录的绝对路径字符串，报文长度为该字符串的长度；
23.数据拷贝命令的报文体为待拷贝文件/目录的绝对路径字符串，报文长度为该字符串的长度；
24.数据删除命令的报文体为待删除文件/目录的绝对路径字符串，报文长度为该字符串的长度；
25.格式化命令的报文体为空，报文长度为0。
26.而且，所述步骤3的目录信息反馈为多帧报文，包括：报文启动帧、目录名称帧、文件名称帧和报文结束帧；
27.报文启动帧的报文体字符串startofdir，报文长度为该字符串长度；
28.目录名称帧的报文体为dir： 当前目录下某目录的相对路径字符串；
29.文件名称帧的报文体为fil： 当前目录下某文件的相对路径字符串；
30.报文结束帧的报文体为字符串endofdir，报文长度为该字符串长度。
31.而且，所述步骤4的数据拷贝命令反馈为多帧报文，包括报文启动帧、目录开始帧、目录结束帧、文件开始帧、文件结束帧、文件数据帧和报文结束帧，其中报文启动帧的报文体为字符串startofcopy，报文长度为该字符串长度；
32.目录开始帧的报文体为控制字段 待拷贝目录下某目录的相对路径字符串；
33.目录结束帧的报文体为控制字段 待拷贝目录下某目录对应路径字符串(与目录开始帧的路径相同)；
34.文件开始帧的报文体为控制字段 待拷贝目录下某文件的相对路径字符串；
35.文件结束帧的报文体为控制字段 待拷贝目录下某文件的相对路径字符串(与文件开始帧的路径相同)；
36.文件数据帧的报文体为控制字段 帧序号(无序号整形，从0开始，用于判断文件数据帧的连续性) 文件数据；
37.报文结束帧的报文体为字符串endofcopy，报文长度为该字符串长度。
38.而且，所述步骤5的格式化命令反馈报文体的操作结果包括操作成功和操作失败，报文体的操作次数为无符号整型，格式化操作的次数。
39.而且，所述步骤6中不同方式的管理包括：目录查询操作、数据拷贝操作、数据删除操作和格式化操作，
40.其中，目录查询操作的过程为：
41.⑴
发送报文启动帧；
42.⑵
提取目录信息查询命令中的待查询目录字符串；
43.⑶
依次获取待查询目录下的每一条信息名称，若信息类型为目录，则发送目录名称帧；若信息类型为文件，则发送文件名称帧；
44.⑷
待查询目录下所有信息查询完毕，发送报文结束帧；
45.数据拷贝操作的过程为：
46.⑴
发送报文启动帧；
47.⑵
提取数据拷贝命令中的待拷贝路径字符串；
48.⑶
若待拷贝路径为目录则执行
⑷
，若待拷贝路径为文件则执行
⑹
；
49.⑷
遍历待拷贝目录，对遇到的每一个目录执行
⑸
操作序列，对遇到的每一个文件执行
⑹
操作序列；
50.⑸
目录拷贝：发送目录开始帧；对当前目录递归调用
⑷
；当前目录处理完毕，发送目录结束帧；
51.⑹
文件拷贝：发送文件开始帧；将大文件拆成小包分多次发送文件数据帧；当前文件处理完毕，发送文件结束帧；
52.⑺
待拷贝目录下所有信息发送完毕，发送报文结束帧；
53.数据删除操作的过程为：
54.⑴
提取数据删除命令中的待删除路径字符串；
55.⑵
若待删除路径为目录则执行
⑶
，若待删除路径为文件则执行
⑸
；
56.⑶
遍历待删除目录，对遇到的每一个目录执行
⑷
操作序列，对遇到的每一个文件执行
⑸
操作序列；
57.⑷
目录删除：对当前目录递归调用
⑶
；当前目录下全部内容删空后，删除当前目录；
58.⑸
从文件系统中删除当前文件；
59.⑹
待删除路径删除成功后，向用户反馈上一级目录的查询信息，过程同目录查询操作；
60.格式化操作的过程为：
61.⑴
执行全盘格式化操作，格式化成功转入
⑵
，格式化失败转入
⑶
；
62.⑵
操作结果为成功，操作次数加1；
63.⑶
操作结果为失败；
64.⑷
发送格式化命令反馈报文。
65.本发明的优点和积极效果是：
66.本发明通过构建报文结构，并在报文结构的基础上，构建了目录信息查询命令、数据拷贝命令、数据删除命令、格式化命令以及相对应的反馈命令，通过构建的命令与反馈，实现了对网络文件进行包括目录查询、数据拷贝、数据删除和格式化操作，能够用于水下装备内记仿真数据文件的管理，也适用于其他需要通过网络进行文件管理的嵌入式系统。本发明通过在应用层设计一组基于tcp的网络通信协议，实现了目录信息查询、数据拷贝、数据删除和文件系统格式化等文件操作功能。
附图说明
67.图1为本发明报文结构图。
具体实施方式
68.以下结合附图对本发明做进一步详述。
69.一种适用于水下装备的网络文件管理方法，包括以下步骤：
70.步骤1、构建报文结构。
71.步骤1.1、构建基本报文结构。
72.如图1所示，本步骤中基本报文结构包括：报文头、报文标识、报文长度、报文体和报文校验，报文中的多字节数据，字节序为先低后高。
73.其中，报文头为固定的2个字节0x7e和0x7e。
74.如表1所示，报文标识占用1个字节。
75.目录信息查询命令0x01数据拷贝命令0x02数据删除命令0x03格式化命令0x04目录信息反馈0xa1数据拷贝命令反馈0xa2格式化命令反馈0xa3
76.报文长度占用2个字节，并且报文长度的内容为报问题包含的字节数。
77.报文体为传输的数据内容。
78.报文校验占用1个字节，为报文标识开始到报文体最后一个字节的异或和。
79.步骤1.2、根据步骤1.1构建的基本报文结构，构建多帧报文同步。
80.本步骤中目录信息查询命令、数据拷贝命令、数据删除命令、格式化命令和格式化命令反馈均为单帧报文，而目录信息反馈报文和数据拷贝命令反馈报文为多帧报文，在报文体中增加控制字段用于同步控制。
81.步骤2、根据步骤1构建的报文结构，构建目录信息查询命令、数据拷贝命令、数据删除命令和格式化命令。
82.目录信息查询命令的报文体为待查询目录的绝对路径字符串，报文长度为该字符串的长度；
83.数据拷贝命令的报文体为待拷贝文件/目录的绝对路径字符串，报文长度为该字符串的长度；
84.数据删除命令的报文体为待删除文件/目录的绝对路径字符串，报文长度为该字符串的长度；
85.格式化命令的报文体为空，报文长度为0。
86.步骤3、根据步骤2构建的目录信息查询命令，构建目录信息反馈。
87.目录信息反馈为多帧报文，包括：报文启动帧、目录名称帧、文件名称帧和报文结束帧。
88.报文启动帧的报文体字符串“startofdir”，报文长度为该字符串长度。
89.目录名称帧的报文体为“dir：” 当前目录下某目录的相对路径字符串。
90.文件名称帧的报文体为“fil：” 当前目录下某文件的相对路径字符串。
91.报文结束帧的报文体为字符串“endofdir”，报文长度为该字符串长度。
92.步骤4、根据步骤2构建的数据拷贝命令，构建数据拷贝命令反馈。
93.数据拷贝命令反馈为多帧报文，包括报文启动帧、目录开始帧、目录结束帧、文件开始帧、文件结束帧、文件数据帧和报文结束帧七种帧类型，
94.其中报文启动帧的报文体为字符串startofcopy，报文长度为该字符串长度。
95.目录开始帧为：
96.控制字段0x01数据字段待拷贝目录下某目录的相对路径字符串
97.目录结束帧为：
98.控制字段0x02数据字段与目录开始帧的数据字段相同
99.文件开始帧为：
100.控制字段0x03数据字段待拷贝目录下某文件的相对路径字符串
101.文件结束帧为：
102.控制字段0x04数据字段与文件开始帧的数据字段相同
103.由于文件数据量较大，将其拆成多个小数据包进行发送，对每个数据包进行编号用于判断数据连续性。文件数据帧为：
[0104][0105]
报文结束帧的报文体为字符串“endofcopy”，报文长度为该字符串长度。
[0106]
步骤5、根据步骤2构建的格式化命令，构建格式化命令反馈。
[0107]
格式化命令反馈为：
[0108][0109]
步骤6、通过步骤1至步骤5构建的命令与反馈，对网络文件进行不同方式的管理。
[0110]
本步骤中不同方式的管理包括：目录查询操作、数据拷贝操作、数据删除操作和格式化操作，
[0111]
其中，目录查询操作的过程为：
[0112]
⑴
发送报文启动帧；
[0113]
⑵
提取目录信息查询命令中的待查询目录字符串；
[0114]
⑶
依次获取待查询目录下的每一条信息名称，若信息类型为目录，则发送目录名称帧；若信息类型为文件，则发送文件名称帧；
[0115]
⑷
待查询目录下所有信息查询完毕，发送报文结束帧；
[0116]
数据拷贝操作的过程为：
[0117]
⑴
发送报文启动帧；
[0118]
⑵
提取数据拷贝命令中的待拷贝路径字符串；
[0119]
⑶
若待拷贝路径为目录则执行
⑷
，若待拷贝路径为文件则执行
⑹
；
[0120]
⑷
遍历待拷贝目录，对遇到的每一个目录执行
⑸
操作序列，对遇到的每一个文件
执行
⑹
操作序列；
[0121]
⑸
目录拷贝：发送目录开始帧；对当前目录递归调用
⑷
；当前目录处理完毕，发送目录结束帧；
[0122]
⑹
文件拷贝：发送文件开始帧；将大文件拆成小包分多次发送文件数据帧；当前文件处理完毕，发送文件结束帧；
[0123]
⑺
待拷贝目录下所有信息发送完毕，发送报文结束帧；
[0124]
数据删除操作的过程为：
[0125]
⑴
提取数据删除命令中的待删除路径字符串；
[0126]
⑵
若待删除路径为目录则执行
⑶
，若待删除路径为文件则执行
⑸
；
[0127]
⑶
遍历待删除目录，对遇到的每一个目录执行
⑷
操作序列，对遇到的每一个文件执行
⑸
操作序列；
[0128]
⑷
目录删除：对当前目录递归调用
⑶
；当前目录下全部内容删空后，删除当前目录；
[0129]
⑸
从文件系统中删除当前文件；
[0130]
⑹
待删除路径删除成功后，向用户反馈上一级目录的查询信息，过程同目录查询操作；
[0131]
格式化操作的过程为：
[0132]
⑴
执行全盘格式化操作，格式化成功转入
⑵
，格式化失败转入
⑶
；
[0133]
⑵
操作结果为成功，操作次数加1；
[0134]
⑶
操作结果为失败；
[0135]
⑷
发送格式化命令反馈报文。
[0136]
根据上述一种适用于水下装备的网络文件管理方法，通过某次测试对本发明的效果进行说明：
[0137]
运行环境：软硬件环境：处理器：stm32f450；主频：200mhz；ram：512kb；flash：2mb；sdio：48mhz数据传输频率和8位数据传输模式；spi接口：支持80mh时钟。
[0138]
网络通信芯片：w5500，支持tcp/udp底层通信协议，100mbps波特率。
[0139]
sd卡：容量64g高速nandflash芯片。
[0140]
软件环境
[0141]
操作系统：freertos v9.0.0；
[0142]
文件系统：fatfs r0.10b。
[0143]
运行开始，在对w5500初始化时，选择tcp模式，本机作为tcp服务端，开机后等待用户的连接请求。对本装置进行目录查询操作、数据拷贝操作、数据删除操作和格式化操作，得到结果，所有试验数据均能通过wifi正确拷贝，目录查询、数据删除、格式化等功能也得到了试验验证。
[0144]
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。