7.1 数据类型和编码规则

7.1.1 数据类型和编码规则简述

为了在网络上交换有意义的数据，必须保证数据格式为生产者和消费者所识别。本规范提供基于此概念的数据类型。

编码规则定义了数据所表达值的类型和传输语义。值以位序列的形式表达。位序列以字节为传输单元。各数据类型的编码风格均为小端模式。

应用程序通常请求的都是基本数据类型。使用复合数据类型机制，可以通过扩展可用数据类型表来实现。例如一些常用的数据类型定义如“Visible String”或“Time of Day”(参见7.1.6.3和7.1.6.5)。本文对复合数据类型的定义从技术角度一般取其应用含义，如“DEFTYPES”而不是“DEFSTRUCTS”。

7.1.2 数据类型定义

数据类型定义由数据值和数据类型编码之间的关系决定。类型定义的命名中体现数据类型。数据语法和数据类型定义如下(见/EN61131-3/)。

data_definition                ::= type_name data_name
type_definition                ::= constructor type_name
constructor                    ::= compound_constructor|basic_constructor
compound_constructor           ::= array_constructor|structure_constructor
array_constructor              ::=‘ARRAY’‘[‘length‘]’‘OF’type_name 
structure_constructor          ::=‘STRUCT’‘OF’component_list
component_list                 ::= component{‘,’component}
component                      ::= type_name component_name
basic_constructor              ::=‘BOOLEAN’|
                                  ‘VOID’bit_size|
                                  ‘INTEGER’ bit_size|
                                  ‘UNSIGNED’ bit_size|
                                  ‘REAL32’|
                                  ‘REAL64’|
                                  ‘NIL’
bit_size                       ::=‘1’|‘2’|<...>|‘64’
length                         ::= positive_integer
data_name                      ::= symbolic_name
type_name                      ::= symbolic_name
component_name                 ::= symbolic_name
symbolic_name                  ::= letter{[‘_’](letter|digit)}
positive_integer               ::=(‘1’|‘2’|<...>|‘9’){digit}
letter                         ::=‘A’|‘B’|<...>|‘Z’|‘a’|‘b’|<...>|‘z’
digit                          ::=‘0’|‘1’|<...>|‘9’

不要使用递归定义。

type_definition定义使用basic(res.~compound)数据类型的结构体称为basic_constructor (res.~compound_constructor)。

7.1.3 位序列

7.1.3.1 位序列定义

一位的值为0或1。一个位序列b是一个包含0或更多位的有序组。如果位序列b包含多于0位，可以用$$b_j$$（j>0）表示b0,...,bn-1中的位，其中n是正整数。

因而有：

叫做一个长度为|b| = n的位序列。长度为0的空序列用$$\varepsilon$$表示。

例：10110100b、1b、101b等都是位序列。

对下面位序列的翻转操作(﹁)

7.1.3.2 位序列的传输语法

为了跨网络传输，位序列被标记为字节序列。这里和以下的十六进制表示法用于字节表达。让$$b = b0 ...b{n-1}$$的位序列中n<64。k为非负整数，8(k-1)<n<8k。b在传输过程中被打包为表12的形式。 $$b_i、i\geq n$$被忽略。 八位位组1先传输而k最后。因此位序列以下列顺序方式传输:

图12：位序列的传输语法

例如：

位9 ... 位0

10_b 0001_b 1100_b

2_h 1_h C_h

= 21Ch

位序列b = b₀ .. b₉ = 0011 1000 01b表示UNSIGNED10的值21Ch,转换为两个八位字节传输: 1C_h和02_h。

7.1.4 基本数据类型

7.1.4.1 简述

基本数据类型“type_name”与其创建字符相同(aka Symbolic_name)，例如：

BOOLEAN BOOLEAN

是BOOLEAN数据类型的的类型定义。

7.1.4.2 NIL

基本数据类型NIL表示$$\varepsilon$$。

7.1.4.3 Boolean

基本数据类型BOOLEAN的值为TRUE或FALSE。该值表示的位序列的长度为1。值为TRUE(res.FALSE)代表的位序列是1(res.0)。

7.1.4.4 Void

基本数据类型VOIDn表示长度为n的位序列。类型为VOIDn的数据值是未定义的。类型为VOIDn的位序列数据中的位要么显式指定，要么标记为“随意”。

数据类型VOIDn常用于保留字段和复合结构数据对齐的字节边界。

7.1.4.5 Unsigned Interger

基本数据类型UNSIGNEDn取值非负整数。范围0,...,2ⁿ-1。该数据表示长度为n的位序列。位序列

图13：数据类型 UNSIGNEDn的传输规则

7.1.4.6 Signed Integer

基本数据类型INTEGERn值为整数。取值的范围是-2^n-1~2^n–1–1.该数据表示长度为n的位序列。位序列

例如：值-266 = FEF6_h数据类型NTERGER16在总线上以两个八位字节传输，F6_h然后是FE_h。 INTEGERn的数据类型被定义见图14。

图14：数据类型INTEGERn传输规则

7.1.4.7 浮点数

基本数据类型REAL32和REAL64值为实数。

数据类型REAL32表示32位长度的位序列。编码遵守/IEEE754/。传输语法见图15。

数据类型REAL64表示64位长度的位序列。编码遵守/IEEE754/。

32位的位序列有值(有限非0实数、±0、±_)或NaN(not-a-number)。位序列

E = b₃₀2⁷+...+b₂₃2⁰, 0<E<255、为无偏(un-biase)指数。

F = 2_-23(b₂₂2²² +...+b₁2¹+b₀2⁰)表示小数部分。

E = 0用于表达±0。E=255用于表示无穷大和NaN’s.请注意，位顺序从左侧最低位开始。

例如：

6.25 = 2^E-12(1+F)

E = 129 = 2⁷+2⁰和

F = 2^-1+2^-4 = 2^-23(2²²+2¹⁹)项数表示为：

6.25 =b₀..b₃₁ = 0000 0000 0000 0000 0001 0011 0000 0010_b

转换顺序：

图15：数据类型 REAL32的传输规则

7.1.5 复合数据类型

复合数据类型展开为包含基本数据类型的独立表单类型定义。相应地，复合数据类型´type_name´命名规则是由基本类型´basic_type_i´表单组成的复合数据名´component_name_i´确定。

复合数据类型由ARRAY 和 STRUCT OF构建。

STRUCT OF
    basic_type_1    component_name_1,
    basic_type_2    component_name_2,
        …                   …
    basic_type_N    component_name_N
type_name

ARRAY[length] OF basic_type type_name

复合数据类的位序列由组成复合数据的各数据的位序列连接而成。

假设组件´component_name_i´表达的位序列为

            b(i), 其中 i = 1,…,N

然后复合数据的位序列连接为

STRUCT OF
    INTEGER10   x,
    UNSIGNED5   u
NewData

假定x = –423 = 259_h，u = 30 = 1E_h。让b(x)和b(u)表示位序列x和u。然后：

b(x) = b₀(x)..b₉(x) = 1001101001_b

b(u) = b_{0</sub(u)..b4(u) = 01111b}

b(xu) = b(x)b(u) = b₀(xu)..b₁₄(xu) = 1001101001 01111_b

该值的结构被转换为两个八位字节，59_h然后是7A_h。

7.1.6 扩展数据类型

7.1.6.1 简述

扩展数据类型分为基本数据类型和复合数据类型，分别在以下小节定义。

7.1.6.2 八进制字符串

数据类型OCTET_STRIN长度定义如下，length：八进制节字符串的长度。

ARRAY[length] OF UNSIGNED8 OCTET_STRINGlength

7.1.6.3 可显示字符串

数据类型VISIBLE_STRINGlength定义如下，VISIBLE_CHAR类型数据取值 0h和20h~7Eh。数据由ISO 646-1973(E)7位编码的字符解释。length：可见字符串长度。

UNSIGNED8    VISIBLE_CHAR
ARRAY[length]  OF VISIBLE_CHAR    VISIBLE_STRINGlength

无需0h作为字符串结束标志。

7.1.6.4 Unicode字符串

数据类型UNICODE_STRINGlength定义如下；length unicode字符串长度。

ARRAY[length] OF UNSIGNED16    UNICODE_STRINGlength

7.1.6.5 时间

数据类型TIME_OF_DAY表示绝对时间。根据这一定义和编码规则，TIME_OF_DAY由48位的位序列表达。

成员ms是午夜起算的毫秒计数。成员days是自1984年1月1日以来的天数。

STRUCT OF
    UNSIGNED28      ms,
    VOID4           reserved,
    UNSIGNED16      days
TIME_OF_DAY

7.1.6.6 时间差

数据类型TIME_DIFFERENCE表示时间差。根据这一定义和编码规则,时间差由48位的位序列表达。

ms表示毫秒数。days表示天数。

STRUCT OF
    UNSIGNED28      ms,
    VOID4           reserved,
    UNSIGNED16      days
TIME_DIFFERENCE

7.1.6.7 域

域用于从客户端到服务器传输任意大的数据块，反之亦然。数据块内容由应用程序指定不在本文范围。

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