DNP 3.0(Distributed Network Protocol Version 3.0)規(guī)約是目前在歐洲及北美比較流行的一種開放性結(jié)構(gòu)的規(guī)約，在國(guó)內(nèi)正逐漸成為主流性通信規(guī)約之一。它可用于電力系統(tǒng)子站系統(tǒng)、RTU、智能電子設(shè)備(IEDS)以及主站系統(tǒng)之間的通信。由于目前大部分國(guó)外配電自動(dòng)化(DA)設(shè)備都支持DNP3.0，為使電力設(shè)備具有兼容性和標(biāo)準(zhǔn)性，大部分與國(guó)外電力主站配套的FTU都使用DNP3.0通訊規(guī)約。
　　FTU作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要部分，不但要實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)量與監(jiān)控功能，還要實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方主站的通信。本設(shè)計(jì)以ARM為主處理器，以多處理器的方式將功能項(xiàng)模塊化，各自獨(dú)立互不干擾，主處理器控制和協(xié)調(diào)各個(gè)功能單元的操作和數(shù)據(jù)交互，這樣既減少了設(shè)備的維護(hù)也可以利用設(shè)備的冗余來保證電力設(shè)備的正常運(yùn)行。
1 無線FTU系統(tǒng)構(gòu)成
　　圖1為無線FTU系統(tǒng)的構(gòu)成。利用GPRS/CDMA等無線網(wǎng)絡(luò)作為通訊載體，移動(dòng)服務(wù)商將數(shù)據(jù)通過無線或者Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娏ΡO(jiān)控中心的局域網(wǎng)絡(luò)的電腦上，通過這種科學(xué)的方式來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控。

　　由于電力終端設(shè)備工作的特殊性，其安裝位置、工作環(huán)境以及對(duì)可靠性、穩(wěn)定性的要求，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)已很難滿足電力設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的要求。無線FTU在實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，通過GPRS／CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化，在實(shí)現(xiàn)正常工作的同時(shí)，提高電力網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化程度，也更高效地實(shí)現(xiàn)了電力監(jiān)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化。
2 DNP3.0規(guī)約介紹
　　DNP 3.0規(guī)約是在國(guó)際電子電工協(xié)會(huì)(IEC)的TC57協(xié)議基礎(chǔ)上制定的通信規(guī)約，它支持ISO 的 OSI／EPA 模型。這種模型規(guī)定了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層" title="應(yīng)用層">應(yīng)用層。然而，為了支持高級(jí)的RTU 功能和大于最大幀長(zhǎng)的報(bào)文，DNP 3.0 的數(shù)據(jù)鏈路采用一個(gè)偽傳輸層去完成最短報(bào)文的組裝與分解。圖2為通訊模型的比較。

2.1 DNP3.0的框架結(jié)構(gòu)
　　DNP 3.0規(guī)約的文本共分4部分：數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約、傳輸功能、應(yīng)用層規(guī)約及數(shù)據(jù)對(duì)象庫(kù)。
　　由于匯編語(yǔ)言" title="匯編語(yǔ)言">匯編語(yǔ)言在硬件控制和處理速度上的高效性，在對(duì)規(guī)約處理時(shí)，整個(gè)CRC部分用匯編實(shí)現(xiàn)，似乎很麻煩，但由于匯編語(yǔ)言在位控制上可以類似C語(yǔ)言中聯(lián)合體的操作，所以在協(xié)議的控制上使用整體賦值分位判斷的方法，協(xié)議處理簡(jiǎn)單明了。C與匯編的混合使用，各取其長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了DNP通信的同時(shí)也提高了響應(yīng)速度和代碼質(zhì)量。
　　DNP 3.0 規(guī)約的幀格式的基本單元是字節(jié)的，所以按照DNP 3.0 規(guī)約的層次結(jié)構(gòu)分別定義鏈路層控制字" title="控制字">控制字、偽傳輸層控制字、應(yīng)用層控制字、應(yīng)用層功能碼、FTU內(nèi)部狀態(tài)1、FTU內(nèi)部狀態(tài)2等。
　　按照DNP 3.0規(guī)約的數(shù)據(jù)流程，分層搭建處理程序流程。DNP 3.0規(guī)約詳細(xì)規(guī)定了協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)及每一層的功能，程序只要完全與規(guī)約一致即可實(shí)現(xiàn)通訊的標(biāo)準(zhǔn)化。
　　DNP協(xié)議鏈路層處理流程如圖3所示。

2.2 DNP3.0中CRC算法的實(shí)現(xiàn)
　　CRC校驗(yàn)是保證通信可靠性的關(guān)鍵處理部分,在協(xié)議中必須對(duì)報(bào)文的報(bào)頭、每個(gè)數(shù)據(jù)塊" title="數(shù)據(jù)塊">數(shù)據(jù)塊都進(jìn)行校驗(yàn)，并將校驗(yàn)碼與數(shù)據(jù)一起捆綁發(fā)送，主站接收時(shí)可以對(duì)報(bào)文的信息進(jìn)行分析，判斷通信是否正常。下面是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用給出的分析方法和匯編語(yǔ)言的CRC校驗(yàn)程序。
　　CRC的生成函數(shù)為：
　　P＝G(X)=X16+X13+X12+X11+X10+X8+X6+X5+X2+1
　　CRC=(M216)/G(X)
　　具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)分為：
　　發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)塊:
　　·取用戶數(shù)據(jù)塊M,其長(zhǎng)度為K比特。
　　·將M乘以216得216M。
　　·將此數(shù)除以(模2除)P(17比特),得余數(shù)R(16比特)。
　　·對(duì)R取反，得R’。
　　·將R’掛在216M之后，并作為數(shù)據(jù)塊(T’)發(fā)送出去。
　　接收一個(gè)數(shù)據(jù)塊：
　　·接收一個(gè)數(shù)據(jù)塊(T’)，它具有(K+16)比特。
　　·將T’中的R’取反后得T，仍為 (K+16)比特。
　　·將T除以P，得出它的余數(shù)。
　　·若余數(shù)為非零，則數(shù)據(jù)塊出錯(cuò)，否則數(shù)據(jù)塊無誤。
　　用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)：(用查表法實(shí)現(xiàn)，具體表格省)
　　PROC ASKCRC
　　　　;入口參數(shù)：R7：要轉(zhuǎn)換的個(gè)數(shù)；0A0H：數(shù)據(jù)的起始位置
　　　　;出口參數(shù)： CRCL CRCH
　　　　;需保護(hù)的參數(shù)：10H,11H 12H,13H 14H R6 R1 A
　　ASKCRC:
　　　　MOV R1,#0A0H
　　　　MOV DPTR,#CRCTAB
　　　　MOV 10H,#0 ;CRCL
　　　　MOV 11H,#0 ;CRCH
　　CRC1:
　　　　MOV A,@R1
　　　　MOVC A,@A+DPTR
　　　　MOV 12H,10H
　　　　MOV 13H,#0
　　　　ANL 12H,#0FFH
　　　　XRL 10H,#0
　　　　XRL 11H,A
　　　　MOV A,12H
　　　　ORL 10H,A
　　　　MOV A,13H
　　　　ORL 11H,A
　　　　MOV R6,#8
　　CRC2:
　　　　MOV 14H,11H
　　　　ANL 14H,#80H
　　　　CLR C
　　　　MOV A,10H
　　　　RLC A
　　　　MOV 10H,A
　　　　MOV A,11H
　　　　RLC A
　　　　MOV 11H,A
　　　　MOV A,14H
　　　　CJNE A,#80H,CRC3
　　　　XRL 10H,#65H
　　　　XRL 11H,#3DH
　　CRC3:
　　　　DJNZ R6,CRC2
　　　　INC R1
　　　　DJNZ R7,CRC1
　　　　XRL 10H,#0FFH
　　　　XRL 11H,#0FFH
　　　　MOV 12H,10H
　　　　MOV 13H,11H
　　　　MOV A,10H
　　　　MOVC A,@A+DPTR
　　　　MOV 13H,A
　　　　MOV A,11H
　　　　MOVC A,@A+DPTR
　　　　MOV CRCL,A
　　　　MOV CRCH,13H
　　　　RET
2.3 DNP3.0的對(duì)象庫(kù)設(shè)定
　　采用DNP應(yīng)用層規(guī)約的智能化設(shè)備可以監(jiān)視控制，在軟、硬件方面均產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被稱之為“信息單元”。不論它的數(shù)據(jù)源是什么，設(shè)備的簡(jiǎn)要文件(Profile documents)都需要為每個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)對(duì)象指明其確切的數(shù)據(jù)源及意義。FTU需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控，所以必須明確DNP信息單元或用于DNP應(yīng)用層的數(shù)據(jù)對(duì)象之編碼規(guī)范。圖4是實(shí)際應(yīng)用時(shí)采用的一種通信格式。