智能电表通讯规约

本协议为主-从结构的半双工通信方式。手持单元或其它数据终端为主站，多功能电能表为从站。每个 多功能电能表均有各自的地址编码。通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来控制。每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符7个域组成。每部分由若干 字节组成。

一 基本介绍

1.1 字节格式

每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(0)、一个偶校验位和一个停止位(1)， 共11位，D0 是字节的最低有效位，D7 是字节的最高有效位，先传低位，后传高位。 (小端序) EG:当一个字节值为10101010（二进制）需要进行串行传输时，按照描述的方式添加起始位、偶校验位和停止位。下面是这个字节的传输过程： 原始字节值：10101010 添加起始位、偶校验位和停止位后的传输序列：01010101011 解释：

• 起始位：0（固定为0，表示传输开始）
• 数据位：10101010（原始字节值）
• 偶校验位：1（由于原始字节中有4个1，所以偶校验位设置为1，以保持数据位中1的总数为偶数）
• 停止位：1（固定为1，表示传输结束）

因此，该字节的传输序列为01010101011。在串行传输中，这个序列会按照从最低有效位到最高有效位的顺序进行传输。 这里解释一下小端序与大端序吧？ 在计算机中，字节的存储和传输方式可以使用大端序（Big-Endian）或小端序（Little-Endian）。大端序是指高位字节存储在低地址，低位字节存储在高地址；小端序则相反，低位字节存储在低地址，高位字节存储在高地址。

1.2 帧格式

1.2.1 帧起始符 68H

标识一帧信息的开始，其值为 68H=01101000B

1.2.2 地址域 A0～A5

• 地址域由 6 个字节构成，每字节 2 位 BCD 码。地址长度可达12位十进制数，每块表具有唯一的 通信地址，且与物理层信道无关.当使用的地址码长度不足 6 字节时，高位用“0”补足 (简单来说，每块电表都应该有他唯一的地址标识长度一般12位，不足前面补0)
• 当通信地址为 999999999999H为广播地址，只针对特殊命令有效，如广播校时和广播冻结等。广播命令不要求从站应答。
• 地址域支持缩位寻址,即从若干低位起,剩余高位补 AAH 作为通配符进行读表操作，从站应答帧的 地址域返回实际通信地址。
• 地址域传输时低字节在前，高字节在后。

那如何理解BCD码？ BCD码（Binary Coded Decimal）是一种用二进制编码表示十进制数字的编码方式。它将每个十进制数字编码为一个4位的二进制数。

1. 十进制数字：十进制数字由0到9的数字组成。
2. 二进制编码：BCD码使用4位的二进制数来表示每个十进制数字。每个BCD码的有效位数为4位，取值范围从0000到1001。
3. 位权：BCD码的每个位都有一个位权，从最低位到最高位分别是1、2、4和8。这些位权对应于十进制数字中的个位、十位、百位和千位。
4. BCD码转换：将一个十进制数字转换为BCD码，需要将该数字的每一位分别转换为对应的4位BCD码。

例如，将十进制数字37转换为BCD码：

• 十进制数字3的BCD码是0011。
• 十进制数字7的BCD码是0111。

因此，十进制数字37的BCD码表示为0011 0111。 EG: 29 25 07 07 21 20本身是由6个字节组成，并且每个字节使用2位BCD码进行编码。 每个字节使用2位BCD码，因此可以表示的十进制数字范围是 00 到 99。 字节1：29 (0010 1001) 字节2：25 (0010 0101) 字节3：07 (0000 0111) 字节4：07 (0000 0111) 字节5：21 (0010 0001) 字节6：20 (0010 0000) 在DLT645协议中规定，表号字段，数据字段都是逆序的，也就是与实际表号循序相反，我们反过来看就可以得到表地址：202107072529 那如何用代码来写呢？

/**
 * @description:
 * @author: shu
 * @createDate: 2023/5/17 21:09
 * @version: 1.0
 */
public class Address {

    public static void main(String[] args) {
        // 模拟数据帧
        String data = "6872003209172068910833333433B93433336D16";
        // 68H 帧起始符
        String start = data.substring(0, 2);
        // 6个字节的地址域
        String address = data.substring(2, 14);
        // 利用BCD码转换
        String addressBCD = addressToString(stringToBytes(address));
        System.out.println("表地址：" + addressBCD);
        short[] shorts = addressTo645(addressBCD);
        String string = bytesToString(shorts);
        System.out.println("数据帧：" + string);
    }


    /**
     * 将6个字节的地址域，每字节2位 BCD码,转换为12位10进制数
     */
    public static String addressToString(byte[] arrAddr) {
       return String.format("%02x%02x%02x%02x%02x%02x", arrAddr[5], arrAddr[4], arrAddr[3], arrAddr[2], arrAddr[1], arrAddr[0]);
    }


    public static short[] addressTo645(String decimalStr) {
        int length = decimalStr.length();
        int paddingLength = 12 - length;
        int startIndex = 0;
        if (paddingLength > 0) {
            int paddedValue = Integer.parseInt(decimalStr) << (paddingLength * 4);
            decimalStr = String.format("%012x", paddedValue);
        } else {
            startIndex = length - 12;
            decimalStr = decimalStr.substring(startIndex);
        }
        short[] addrArray = new short[6];
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            addrArray[5-i] = Short.parseShort(decimalStr.substring(startIndex + i * 2, startIndex + i * 2 + 2), 16);
        }
        return addrArray;
    }








    /**
     * 将String类型转换成byte数组
     */
    public static byte[] stringToBytes(String str) {
        byte[] bytes = new byte[str.length() / 2];
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            String subStr = str.substring(i * 2, i * 2 + 2);
            bytes[i] = (byte) Integer.parseInt(subStr, 16);
        }
        return bytes;
    }


    /**
     * 将byte数组转换成String类型
     */
    public static String bytesToString(short[] bytes) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
        if (bytes == null || bytes.length <= 0) {
            return null;
        }
        for (short b : bytes) {
            int v = b & 0xFF;
            String hv = Integer.toHexString(v);
            if (hv.length() < 2) {
                stringBuilder.append(0);
            }
            stringBuilder.append(hv);
        }
        return stringBuilder.toString().toUpperCase();
    }
}

1.2.3 控制码 C

EG: 68 72 00 32 09 17 20 68 91 08 33 33 34 33 B9 34 33 33 6D 16 控制域：91 转换成二进制：10010001 我们对比上面的协议可以发现， D0-D4：10001 ，代表读取数据 D5, 0 无后续字节 D6, 从站正常应答 D7，主站发出的命令帧

 /**
     * 解析控制码
     */
    public static void parseControl(byte[] control) {
        // D0-D4：功能码
        String function = String.format("%d", control[0]&0x1F);
        // D5：后续帧标志
        String next = String.format("%d", control[0]>>5&0x01);
        // D6：从站应答标志
        String response = String.format("%d", control[0]>>6&0x01);
        // D7：传输方向标志
        String direction = String.format("%d", control[0]>>7&0x01);
        // 一起解析
        System.out.println("功能码：" + function + "，后续帧标志：" + next + "，从站应答标志：" + response + "，传输方向标志：" + direction);
    }


    /**
     * 构造控制码
     * @param function 功能码
     * @param next 后续帧标志 0：结束帧 1：有后续帧
     * @param response 从站应答标志 0：应答正常 1：应答异常
     * @param direction 传输方向标志 0：主站发出的帧 1：从站发出的帧
     * @return
     */
    public static byte[] buildControl(String function, String next, String response, String direction) {
        byte[] control = new byte[1];
        control[0] = (byte) (Integer.parseInt(function) | Integer.parseInt(next) << 5 | Integer.parseInt(response) << 6 | Integer.parseInt(direction) << 7);
        return control;
    }

1.2.4 数据域长度 L

L 为数据域的字节数。读数据时 L≤200，写数据时 L≤50，L=0 表示无数据域。 EG: 08 代表数据域长度: 8代表后面有8个字节的数据域，这里需要注意上面读与写的数据量限制

    /**
     * 解析数据域长度
     */
    public static int parseLength(byte[] length) {
        return length[0] & 0xFF;
    }

    /**
     * 构造数据域长度
     */
    public static byte[] buildLength(int length) {
        byte[] len = new byte[1];
        len[0] = (byte) length;
        return len;
    }

1.2.5 数据域（DATA）

数据域包括数据标识、密码、操作者代码、数据、帧序号等，其结构随控制码的功能而改变。传输 时发送方按字节进行加 33H 处理，接收方按字节进行减 33H 处理。 EG: 33 33 34 33 B9 34 33 33

1.2.5.1 数据标识

数据标识用四个字节区分不同数据项目，四字节分别用DI3、DI2、DI1和DI0代表。每字节采用十六进制 编码。数据类型分为七类：电能量、最大需量及发生时间、变量、事件记录、参变量、冻结量、负荷记录。 （四个字节） EG: 33 34 33 33 按照规则解析减去33 00 01 00 00 所以说数据标识代表当前正向有功电能总

    /**
     * 解析4个字节的数据标识
     */
    public static String parseDataIdentifier(byte[] dataIdentifier) {
        // 每个字节-33H处理
        for (int i = 0; i < dataIdentifier.length; i++) {
            dataIdentifier[i] = (byte) (dataIdentifier[i] - 0x33);
        }
        return String.format("%02x%02x%02x%02x", dataIdentifier[3], dataIdentifier[2], dataIdentifier[1], dataIdentifier[0]);
    }


    /**
     * 构造4个字节的数据标识
     */
    public static byte[] buildDataIdentifier(String dataIdentifier) {
        byte[] bytes = new byte[dataIdentifier.length() / 2];
        System.out.println("dataIdentifier:" + bytes.length);
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            String subStr = dataIdentifier.substring(i * 2, i * 2 + 2);
            bytes[3-i] = (byte) (Integer.parseInt(subStr, 16) + 0x33);
        }
        return bytes;
    }

具体的数据项需要参考协议

1.2.5.2 数据项与数据块

• 除特殊说明的数据项以ASCⅡ码表示外，其他数据项均采用压缩 BCD 码表示。
• 数据标识符DI2 、DI1 、DI0中任意一字节取值为 FFH 时（其中 DI3 不存在 FFH 的情况），代表该 字节定义的所有数据项与其它三字节组成的数据块。
• a) 标识码 DI3DI2DI1DI0=00010000H（数据项）表示当前正向有功总电能。 b) 标识码 DI3DI2DI1DI0=000100FFH（数据块）表示正向有功总电能数据块，包含当前、上1结算日～ 上12结算日正向有功总电能数据。 c) 标识码 DI3DI2DI1DI0=0001FF00H （数据块）表示当前正向有功电能量数据块，包含总、费率1、 费率2….的当前正向有功电能量数据。

    /**
     * 解析返回的具体数据
     */
    public static String parseData(byte[] data) {
        // 每个字节-33H处理
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            data[i] = (byte) (data[i] - 0x33);
        }
        StringBuilder dataStr = new StringBuilder();
        // BCD码转换成10进制
        for (byte b : data) {
            dataStr.insert(0, String.format("%02x", b));
        }
        return Double.parseDouble(dataStr.toString()) * 0.01 + "kWh";
    }


    /**
     * 构造返回的具体数据
     */
    public static byte[] buildData(String data) {
        byte[] bytes = new byte[data.length() / 2];
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            String subStr = data.substring(i * 2, i * 2 + 2);
            bytes[bytes.length - 1 - i] = (byte) (Integer.parseInt(subStr, 16) + 0x33);
        }
        return bytes;
    }

1.2.6 校验码 （CS）

从第一个帧起始符开始到校验码之前的所有各字节的模 256 的和，即各字节二进制算术和，不计 超过 256 的溢出值。

    public static byte calculateChecksum(byte[] data) {
        int count = 0;
        int len = data.length - 2;
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            count += data[i];
        }
        return (byte)(count & 0xFF);
    }

1.2.7 结束符 16H

标识一帧信息的结束，其值为 16H=00010110B。

1.2.8 前导字节

在主站发送帧信息之前，建议先发送 4 个字节 FEH，以唤醒接收方

1.2.9 传输次序

所有数据项均先传送低位字节，后传送高位字节。数据传输的举例：电能量值为 123456.78kWh， 大部分具体的规则介绍完了，但是要用很多具体项需要自己去看与写参考协议

/**
 * @description:
 * @author: shu
 * @createDate: 2023/5/17 21:09
 * @version: 1.0
 */
public class Address {
    public static void main(String[] args) {
        // 模拟数据帧
        String data = "6872003209172068910833333433B93433336D16";
        // 68H 帧起始符
        String start = data.substring(0, 2);
        // 6个字节的地址域
        String address = data.substring(2, 14);
        // 利用BCD码转换
        String addressBCD = addressToString(stringToBytes(address));
        System.out.println("表地址：" + addressBCD);
        // 1个字节的控制码
        String control = data.substring(16, 18);
        System.out.println("控制码：" + control);
        parseControl(stringToBytes(control));
        // 1个字节的长度域
        String length = data.substring(18, 20);
        System.out.println("长度域：" + parseLength(stringToBytes(length)));
        // 4个字节的数据标识
        String dataIdentifier = data.substring(20, 28);
        String dataIdentifier1 = parseDataIdentifier(stringToBytes(dataIdentifier));
        System.out.println("数据标识：" + dataIdentifier1);
        // 4个字节的数据单元标识
        String dataUnitIdentifier = data.substring(28, 36);
        String parseData = parseData(stringToBytes(dataUnitIdentifier));
        System.out.println("具体的数据：" + parseData);
        // 校验和
        String checkSum = data.substring(36, 38);
        byte[] stringToBytes = stringToBytes(checkSum);
        // 16H 结束c
        boolean b = stringToBytes[0] == calculateChecksum(stringToBytes(data));
        System.out.println("校验是否通过 "+b);
        // 16H 结束c
        String end = data.substring(38);
        System.out.println("结束符：" + end);
    }


    /**
     * 将6个字节的地址域，每字节2位 BCD码,转换为12位10进制数
     */
    public static String addressToString(byte[] arrAddr) {
        return String.format("%02x%02x%02x%02x%02x%02x", arrAddr[5], arrAddr[4], arrAddr[3], arrAddr[2], arrAddr[1], arrAddr[0]);
    }


    public static short[] addressTo645(String decimalStr) {
        int length = decimalStr.length();
        int paddingLength = 12 - length;
        int startIndex = 0;
        if (paddingLength > 0) {
            int paddedValue = Integer.parseInt(decimalStr) << (paddingLength * 4);
            decimalStr = String.format("%012x", paddedValue);
        } else {
            startIndex = length - 12;
            decimalStr = decimalStr.substring(startIndex);
        }
        short[] addrArray = new short[6];
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            addrArray[5 - i] = Short.parseShort(decimalStr.substring(startIndex + i * 2, startIndex + i * 2 + 2), 16);
        }
        return addrArray;
    }


    /**
     * 将String类型转换成byte数组
     */
    public static byte[] stringToBytes(String str) {
        if (str == null || str.equals("")) {
            return null;
        }
        byte[] bytes = new byte[str.length() / 2];
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            String subStr = str.substring(i * 2, i * 2 + 2);
            bytes[i] = (byte) Integer.parseInt(subStr, 16);
        }
        return bytes;
    }


    /**
     * 将byte数组转换成String类型
     */
    public static String bytesToString(short[] bytes) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
        if (bytes == null || bytes.length <= 0) {
            return null;
        }
        for (short b : bytes) {
            int v = b & 0xFF;
            String hv = Integer.toHexString(v);
            if (hv.length() < 2) {
                stringBuilder.append(0);
            }
            stringBuilder.append(hv);
        }
        return stringBuilder.toString().toUpperCase();
    }


    /**
     * 将byte数组转换成String类型
     */
    public static String bytesToString1(byte[] bytes) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
        if (bytes == null || bytes.length <= 0) {
            return null;
        }
        for (short b : bytes) {
            int v = b & 0xFF;
            String hv = Integer.toHexString(v);
            if (hv.length() < 2) {
                stringBuilder.append(0);
            }
            stringBuilder.append(hv);
        }
        return stringBuilder.toString().toUpperCase();
    }


    /**
     * 解析控制码
     */
    public static void parseControl(byte[] control) {
        // D0-D4：功能码
        String function = String.format("%d", control[0] & 0x1F);
        // D5：后续帧标志
        String next = String.format("%d", control[0] >> 5 & 0x01);
        // D6：从站应答标志
        String response = String.format("%d", control[0] >> 6 & 0x01);
        // D7：传输方向标志
        String direction = String.format("%d", control[0] >> 7 & 0x01);
        // 一起解析
        System.out.println("功能码：" + function + "，后续帧标志：" + next + "，从站应答标志：" + response + "，传输方向标志：" + direction);
    }


    /**
     * 构造控制码
     *
     * @param function  功能码
     * @param next      后续帧标志 0：结束帧 1：有后续帧
     * @param response  从站应答标志 0：应答正常 1：应答异常
     * @param direction 传输方向标志 0：主站发出的帧 1：从站发出的帧
     * @return
     */
    public static byte[] buildControl(String function, String next, String response, String direction) {
        byte[] control = new byte[1];
        control[0] = (byte) (Integer.parseInt(function) | Integer.parseInt(next) << 5 | Integer.parseInt(response) << 6 | Integer.parseInt(direction) << 7);
        return control;
    }


    /**
     * 解析数据域长度
     */
    public static int parseLength(byte[] length) {
        return length[0] & 0xFF;
    }


    /**
     * 构造数据域长度
     */
    public static byte[] buildLength(int length) {
        byte[] len = new byte[1];
        len[0] = (byte) length;
        return len;
    }


    /**
     * 解析4个字节的数据标识
     */
    public static String parseDataIdentifier(byte[] dataIdentifier) {
        // 每个字节-33H处理
        for (int i = 0; i < dataIdentifier.length; i++) {
            dataIdentifier[i] = (byte) (dataIdentifier[i] - 0x33);
        }
        return String.format("%02x%02x%02x%02x", dataIdentifier[3], dataIdentifier[2], dataIdentifier[1], dataIdentifier[0]);
    }


    /**
     * 构造4个字节的数据标识
     */
    public static byte[] buildDataIdentifier(String dataIdentifier) {
        byte[] bytes = new byte[dataIdentifier.length() / 2];
        System.out.println("dataIdentifier:" + bytes.length);
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            String subStr = dataIdentifier.substring(i * 2, i * 2 + 2);
            bytes[3 - i] = (byte) (Integer.parseInt(subStr, 16) + 0x33);
        }
        return bytes;
    }


    /**
     * 解析返回的具体数据
     */
    public static String parseData(byte[] data) {
        // 每个字节-33H处理
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            data[i] = (byte) (data[i] - 0x33);
        }
        StringBuilder dataStr = new StringBuilder();
        // BCD码转换成10进制
        for (byte b : data) {
            dataStr.insert(0, String.format("%02x", b));
        }
        return Double.parseDouble(dataStr.toString()) * 0.01 + "kWh";
    }


    /**
     * 构造返回的具体数据
     */
    public static byte[] buildData(String data) {
        byte[] bytes = new byte[data.length() / 2];
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            String subStr = data.substring(i * 2, i * 2 + 2);
            bytes[bytes.length - 1 - i] = (byte) (Integer.parseInt(subStr, 16) + 0x33);
        }
        return bytes;
    }



    public static byte calculateChecksum(byte[] data) {
        int count = 0;
        int len = data.length - 2;
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            count += data[i];
        }
        byte b = (byte) (count & 0xFF);
        return b;
    }

}