高速公路ETC系统DSRC设备串行口通讯协议

高速公路ETC系统DSRC设备串行口通讯协议1串行通讯方式串行口采用半双工的异步串行通讯方式，协议格式为“115200，N，8，1”，即波特率115200bps，无奇偶校验，8位数据，1个停止位。1.1串口通讯数据帧格式RSU和PC通讯的数据帧格式如图1-1：STXRSCTLDATABCCETX图1-1空应答如图1-2：STXRSCTLBCCETX图1-2说明见表1-1：表1-1RSU和PC通讯的数据帧格式说明字段描述STX帧开始标志，取值为FFFFH；RSCTL串口帧序列号，1个字节；(1)RSU发送的串口帧序列号的低半字节为8，高半字节一般为0～7，RSU上电时发送的串口帧序号高半字节为9；(2)PC发送的串口帧序列号是将收到的串口帧序号高低半字节互换；(3)RSU发送的串口帧序号为X8H，其中X为0，1，2，3，4，5，6，7，9；(4)PC发送的串口帧序号为8XH，其中X为0，1，2，3，4，5，6，7，9；DATA发送的数据；BCC异或校验值，从RSCTL到DATA所有字节的异或值；ETX帧结束标志，取值为FFH。1.2特殊字节转义处理数据帧开始标志为FFFFH，帧结束标志为FFH。其他字段不能出现FFH，如果数据确实为FFH，需对其进行转义处理。发送数据时，如果在待发送字段中出现FFH字节时，将FFH分解为FEH和01H这两个字节来发送；如果在待发送字段出现FEH字节时，需将FEH分解为FEH和00H这两个字节来发送。接收数据时，如果出现“FE01”这样连续两个字节时将之合为一个字节FFH；如果出现“FE00”这样连续两个字节时将之合为一个字节FEH。RSU送上来的所有整型数据，未特定说明，其字节排序均为高位在前，低位在后。1.3命令的应答要求PC必须对RSU的命令作出应答，可以是携带应答也可以是空应答，RSU不一定对PC的每个命令都要应答。应答时，PC将接收到的命令帧的RSCTL的高半字节和低半字节交换，作为应答帧的RSCTL。图1-3串口通讯流程2RSU/PC通信帧数据结构2.1PC发往RSU的指令：指令名称代码功能说明初始化指令C0H对RSU关键参数如功率、车道模式等进行初始化/设置继续交易指令C1H对PC收到RSU发来的信息的应答，表示收到信息并要求继续处理指定OBU停止交易指令C2H对PC收到RSU发来的信息的应答，表示收到信息并要求当前不再继续处理指定OBU消费并写站信息指令C6H对指定OBU的电子钱包扣费，并向指定的OBU写站信息异常处理指令C7H电子钱包交易情形下的异常处理开关天线指令4CH天线开关，00H表示关天线，01H表示开天线2.1.1初始化指令－C0位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11CMDType指令代码，此处取值C0H，H代表十六进制；24Seconds1970/1/10:0:0距离当前的秒数，高位在前67Datetime当前日期时间，yyyymmddhhmmss131LaneMode车道模式3为入口车道、4为出口车道、8为合建站141WaitTime最小重读时间151TxPower功率级数161PLLChannelID信道号171TransClass0：记账卡和储值卡都是传统交易1：记账卡和储值卡都是复合交易2：记账卡是传统交易，储值卡是复合交易181BCC异或校验值帧描述1）C0指令为初始化指令，用于设置RSU的工作参数；2）当RSU收到初始化指令后，应返回B0信息帧给PC。2.1.2继续交易指令－C1位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11CMDType指令代码，此处取值C1H24OBUIDOBU号61BCC异或校验值帧描述1）C1指令为交易指令，表示RSU可以继续正常对OBU进行下一步处理。2.1.3停止交易指令－C2位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11CMDType指令代码，此处取值C2H24OBUIDOBU号61StopType1：重新搜索OBU，不判断OBU号。2：重新发送当前帧，只对B3、B4有效。71BCC异或校验值帧描述C2指令为拒绝交易指令，表示不对该OBU进行交易处理，RSU根据StopType确定是否重新搜索OBU。2.1.4消费指令－C6位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11CMDType指令代码，此处取值C6H24OBUIDOBU号64ConsumeMoney扣款额，高位在前1040Station过站信息（0019文件，后40字节）507DateTimeBCD码yyyymmddhhmmss该时间由车道程序将出口时间提供给RSU，RSU根据此时间计算TAC571BCC异或校验值帧描述1）C6指令用于消费站、非消费站模式，由车道类型、扣款额是否为0来确定；2）该指令只对RSU发送过来的正常B4帧信息的回应有效。2.1.5异常处理指令－C7位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11CMDType指令代码，此处取值C7H24OBUIDOBU号67DateTimeBCD码yyyymmddhhmmss该时间由车道程序将出口时间提供给RSU，RSU根据此时间计算TAC，该字段与之前C6中的DateTime须保持一致，以便获得有效的TAC131BCC异或校验值帧描述1)C7指令为异常处理指令,适合于含有扣款操作的交易；2)PC在再次读取到的IC卡信息中判断出IC卡余额已变，则发送C7指令给RSU；3)该指令只对RSU发送过来的正常B4帧回应有效；4)RSU收到C7后，应回复B5给PC。2.1.6开关天线指令－4C位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11CMDType指令代码，此处取值4CH21Antennastatus天线开关，00H表示关天线，01H表示开天线31BCC异或校验值帧描述1）天线开关指令。2.2RSU发往PC的信息帧：帧名称代码功能说明RSU设备状态信息帧B0RSU的设备状态信息，含PSAM卡号等OBU系统信息帧B2主要包括OBU系统信息文件内容OBU车辆信息帧B3主要包括车辆信息文件内容IC卡信息帧B4主要包括IC卡关键信息文件内容成功交易结束帧B5RSU与OBU交易完成后的结果信息2.2.1RSU设备状态信息帧-B0位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11FrameType数据帧类型标识，此处取值B0H21RSUStatusRSU主状态参数；0x00表示正常，否则表示异常；31PSAMNUMPSAM卡个数46RSUTerminalId1PSAM卡1终端机编号106RSUTerminalId2PSAM卡2终端机编号161RSUAlgId算法标识171RSUManuIDRSU厂商代码，16进制表示183RSUIndividualIDRSU编号，16进制表示212RSUVersionRSU软件版本号，16进制表示235Reserved保留字节。281BCC异或校验值帧描述1）RSU在上电或收到PC初始化指令后发送该帧信息给PC；2）如果RSCTL等于0x98，表示RSU刚刚上电，PC应发送初始化指令(C0指令)到RSU，作为对收到信息的应答，同时设置RSU的工作参数；3）如果RSCTL不等于0x98，PC则应答继续交易指令(C1指令)。2.2.2OBU系统信息帧-B2位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11FrameType数据帧类型标识，此处取值B2H24OBUIDOBU号61ErrorCodeOBU执行状态，取值为00H，才有后续数据内容。78ContractProvider发行商代码151ContractType协约类型161ContractVersion协约版本178ContractSerialNumber应用序列号，8个字节，BCD编码254ContractSignedDate协议签署日期，yyyymmdd294ContractExpiredDate协议过期日期，yyyymmdd331EquitmentstatusOBU硬件版本342OBUStatusOBU状态361BCC异或校验值帧描述1）RSU在搜索到OBU后发送正常的B2帧给车道计算机，表示通讯区域内存在此OBU，同时ErrorCode为零；2）RSU在其通信区域内始终搜索不到OBU的情况下，也需要定时向车道计算机发送此帧，作为心跳信息使用，表示天线正常工作状态，同时ErrorCode非零，取值为0x80，OBUID全为0；3）当B2帧作为心跳信息帧使用时，其发送的频率间隔应大于3秒，小于1分钟。车道计算机对作为心跳信息使用的B2帧不进行应答。其中，OBUStatus的定义如下：字节字节位置07IC卡存在（0），无（1）6保留5X接触式界面（0），非接触界面（1）4X逻辑加密卡（1），CPU卡（0）30IC卡正常（0），出错（1）20OBU未锁（0），被锁（1）10OBU未被拆动（0），被拆动（1）00OBU电池正常（0），电池电量低（1）1拆卸状态，ESAM系统信息第27字节2.2.3OBU车辆信息帧-B3位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11FrameType数据帧类型标识，此处取值B3H24OBUIDOBU号61ErrorCode执行状态代码，此处取值0x00712VehicleLicencePlateNumberOBU记载的车牌号192VehicleLicencePlateColor车牌颜色211VehicleClass车辆类型221VehicleUserType车辆用户类型231BCC异或校验值帧描述1）此帧信息主要包含车辆信息；2）PC应答C1指令，RSU继续对该OBU进行操作；3）PC应答C2指令，RSU将重新搜索OBU。2.2.4IC卡信息帧-B4位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11FrameType数据帧类型标识，此处取值B4H24OBUIDOBU号61ErrorCode执行状态代码，此处取值0x0071CardType00h-国标CPU卡；其它-保留84CardRestMoney卡余额，高位在前，低位在后；1243卡片发行基本数据为0015文件5540收费信息数据为0019文件（0019文件，后40字节）951BCC异或校验值帧描述1）此帧信息主要包含IC卡基本信息；2）PC应答C6指令，RSU对该OBU进行扣款；3）PC应答C2指令，RSU将重新搜索OBU。2.2.5成功交易结束帧-B5位置字节数数据元数据内容01RSCTL串口帧序列号11FrameType数据帧类型标识，此处取值B5H24OBUIDOBU号61ErrorCode执行状态代码74WrFileTime写文件时间，UNIX格式116PSAMNoPSAM卡终端号177TransTime交易时间241TransType交易类型：CPU卡类型为9254TACTAC码292ICCPayserialCPU卡交易序号，对于不涉及消费的交易填充0314PSAMTransSerialPSAM卡交易序号354CardRestMoney交易后卡余额，高位在前，低位在后（需要严格从IC卡获取），读取卡余额失败，返回0xFFFFFFFF（16进制）391BCC异或校验值帧描述1）RSU发送此帧内容，ErrorCode为0，表示交易成功；2）交易成功后，PC应答C1指令；3）RSU发送此帧内容，ErrorCode非0，表示扣款流程未能完成；4）扣款未完成时，PC应答C1指令，如果搜索到同一OBU，则进入异常处理流程。3流程控制3.1初始化流程控制当PC收到RSCTL等于0x98的B0帧，表示RSU刚刚上电，PC应发送初始化指令(C0指令)到RSU，作为对收到信息的应答，同时设置RSU的工作参数；RSU设置完工作参数后，向PC发送RSCTL非0x98的B0帧，表示初始化完成；而后PC发送空应答，RSU开始搜索OBU；当车道软件开启后，主动向RSU发送C0帧，而后收到B0帧（RSCTL非0x98）后，发送空应答，RSU开始搜索OBU；3.2入口流程控制1）RSU搜索O