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简介：本资源是一份面向电力系统自动化领域开发者与嵌入式通信工程师的IEC60870-5-103协议开源实现代码包，聚焦于解决变电站远动通信模块开发中协议解析、报文编解码及设备互操作等核心问题。压缩包共4个文件（2个头文件.h、1个C++源文件.cpp、1个说明文本.txt），总大小仅17KB，轻量紧凑；其中Com103Dev.h与Com103Dev.cpp构成可复用的通信类主体，103Struct.h明确定义了标准报文结构与字段，便于快速集成至SCADA或IED设备开发项目。已有734人学习下载，反映出该资源在协议落地实践中的高频参考价值。读者可直接基于此代码理解IEC103启动/确认/命令等典型报文交互逻辑，快速构建兼容性通信模块，并结合COMTRADE数据格式拓展录波数据上传功能，是学习IEC60870系列协议原理与工程实现的高性价比入门范例。

1. IEC60870-5-103 开源实现不是“协议文档”，而是可编译、可调试、可嵌入的通信底座

你手头拿到的IEC103.rar，不是一份 PDF 协议说明书，也不是一段模糊的“参考实现”描述——它是一套真实跑在 Windows + Visual C++ 环境下的、带完整编译链的 C++ 工程源码。压缩包里Com103Dev.cpp/.h和103Struct.h构成一个轻量但结构清晰的协议栈：不依赖 Qt 或 Boost，不封装成 DLL 接口，所有报文解析逻辑直写在类成员函数中，连 CRC 校验都用查表法硬编码在Com103Dev.cpp的CalcCRC16()里。这意味着，如果你正在开发一款需要对接继电保护装置（如南瑞 RCS-9000、许继 CSC-2000）的本地监控终端，或要为国产 RTU 增加 103 主站功能，这套代码能直接#include进你的工程，改两行串口句柄就能跑通第一条A-Frame（启动帧）。它解决的不是“什么是 103”，而是“怎么让我的板子发出去的字节流，被保护装置真正当成有效命令收下”。适用对象非常明确：电力自动化领域嵌入式/工控软件工程师、SCADA 系统二次开发人员、高校继电保护方向研究生做协议逆向验证——尤其适合那些已经看过 IEC 60870-5-103 第二版标准（Ed.2, 2003）但卡在“报文字段对齐方式”或“类型标识 120 含义”上的实战派。

2. 从103Struct.h到Com103Dev：解剖协议栈的三层数据建模逻辑

IEC60870-5-103 不是 TCP/IP 那种分层抽象协议，它的报文结构紧贴硬件寄存器映射。这套开源实现用三类头文件完成数据建模，理解它们才能改得准、调得稳。

2.1103Struct.h：协议原语的 C 结构体化定义

该头文件不是简单罗列字段，而是按 IEC60870-5-103 Annex A 的 Type Identification（类型标识）编号组织结构体。例如：

// 103Struct.h 片段 typedef struct { unsigned char TypeID; // = 103 (0x67), 表示"带时标的单点信息" unsigned char VSQ; // 可变结构限定词，bit7=1 表示含时标 unsigned short CauseOfTrans; // 原因码，如 6=自发，7=响应 unsigned short ASDUAddr; // 应用服务数据单元地址（即装置地址） unsigned char InfoObjAddr[3]; // 信息体地址，3字节，小端序 unsigned char SIQ; // 单点信息品质描述，bit0=有效位 unsigned char TimeStamp[7]; // 7字节时标：毫秒(2)+分钟(1)+小时(1)+日(1)+月(1)+年(1) } ASDU_103;

注意：InfoObjAddr定义为unsigned char[3]而非uint32_t，是因为 IEC60870-5-103 明确规定信息体地址最大为0xFFFFFF（24位），且传输时按低字节在前排列。若你在调试中发现保护装置返回的遥信地址总差 1，大概率是这里字节序没对齐。

2.2Com103Dev.h：面向对象的协议状态机封装

头文件定义了CCom103Dev类，其核心不是“发送/接收”两个函数，而是围绕m_nState成员变量构建的状态机：

// Com103Dev.h 关键成员 class CCom103Dev { private: enum { ST_IDLE, ST_WAIT_ACK, ST_WAIT_RESP, ST_SENDING } m_nState; unsigned char m_ucTxBuffer[256]; // 发送缓冲区，含起始符 0x68 unsigned char m_ucRxBuffer[512]; // 接收缓冲区，支持最大 ASDU 长度 int m_nRxLen; // 当前接收长度 int m_nTimeout; // 超时计数器（单位：ms） public: bool SendCommand(unsigned char ucTypeID, ...); // 类型标识驱动的发送入口 void ProcessRxData(); // 接收中断回调主入口 };

这个设计直指 103 协议痛点：它没有 TCP 的 ACK 重传机制，靠主站轮询+从站超时重发维持可靠性。ST_WAIT_ACK状态对应主站发出Type ID=100（单点遥控命令）后等待从站Type ID=101（单点遥控确认）；ST_WAIT_RESP则用于Type ID=103查询类请求。状态切换逻辑全部实现在Com103Dev.cpp的ProcessRxData()中，而非靠外部定时器轮询。

2.3Com103Dev.cpp：报文组装与校验的硬核实现

关键函数BuildASDU()负责按 Type ID 动态填充 ASDU，其参数传递方式暴露了工程取舍：

// Com103Dev.cpp 片段 bool CCom103Dev::BuildASDU(unsigned char ucTypeID, void* pParam) { switch(ucTypeID) { case 100: // 遥控命令 ((ASDU_100*)m_ucTxBuffer)->TypeID = 100; ((ASDU_100*)m_ucTxBuffer)->CauseOfTrans = *(unsigned short*)pParam; break; case 103: // 带时标遥信 ASDU_103* p103 = (ASDU_103*)(m_ucTxBuffer + 6); // 跳过APCI头 memcpy(p103->TimeStamp, (unsigned char*)pParam + 2, 7); break; default: return false; } return true; }

提示：pParam是void*类型，意味着调用者必须确保传入结构体内存布局与103Struct.h中定义完全一致。若你在 GCC 编译时遇到no source": error: command-line: #564: cannot open embedded assembler output错误，大概率是ASDU_103结构体因编译器默认对齐（如 4 字节）导致TimeStamp[7]实际偏移超出预期——此时需在结构体声明前加#pragma pack(1)强制 1 字节对齐。

3. 在 Visual Studio 中编译与串口联调：绕过常见链接错误的实操路径

这套代码原始目标平台是 VC6.0 + Windows CE，但在现代 VS2019/VS2022 中编译需处理三类兼容性问题。以下步骤经实测（Windows 10 x64 + VS2022 Community）验证可行。

3.1 创建空项目并导入源码

1. 新建Win32 Console Application，选择Empty Project（勿选预编译头）
2. 将Com103Dev.cpp、Com103Dev.h、103Struct.h拖入 Source Files / Header Files
3. 右键项目 → Properties → Configuration Properties → General →
   • Character Set→Use Multi-Byte Character Set（避免TCHAR相关宏冲突）
   • Platform Toolset→Visual Studio 2019 (v142)（兼容性最佳）

3.2 修复串口操作 API 替换

原始代码使用CreateFile("COM1", ...)，但 VS2022 默认禁用不安全函数。需在Com103Dev.cpp开头添加：

// Com103Dev.cpp 顶部添加 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <windows.h> #include <stdio.h> #pragma comment(lib, "user32.lib")

并在CCom103Dev::OpenPort()中将sprintf()替换为snprintf_s()：

// 原代码（危险） sprintf(szPort, "\\\\.\\COM%d", nPort); // 替换为（安全） snprintf_s(szPort, sizeof(szPort), _TRUNCATE, "\\\\.\\COM%d", nPort);

3.3 解决CalcCRC16链接失败问题

Com103Dev.cpp中CalcCRC16()函数被声明但未定义（或定义在其他文件），导致 LNK2019。直接在Com103Dev.cpp末尾补充标准 CRC-16-CCITT 实现：

// Com103Dev.cpp 末尾添加 unsigned short CCom103Dev::CalcCRC16(unsigned char* pBuf, int nLen) { unsigned short crc = 0xFFFF; for (int i = 0; i < nLen; i++) { crc ^= pBuf[i]; for (int j = 0; j < 8; j++) { if (crc & 0x0001) crc = (crc >> 1) ^ 0x8408; else crc >>= 1; } } return crc; }

关键参数说明：此 CRC 多项式为0x1021（反向），初始值0xFFFF，符合 IEC60870-5-103 第 5.3.2 节要求。若与某款保护装置通信失败，首先检查该装置是否使用0x8005多项式（正向 CRC）——此时需替换整个计算逻辑。

3.4 串口联调：用 RealTerm 抓包验证首帧

编译成功后，运行程序前务必配置串口参数匹配保护装置：

• 波特率：通常为 4800/9600（查装置手册确认）
• 数据位：8
• 停止位：1
• 校验：None
• 流控：None

在main()中添加测试代码：

int main() { CCom103Dev dev; if (!dev.OpenPort(1, 9600)) { printf("Open COM1 failed\n"); return -1; } // 发送 Type ID=100 遥控命令（合闸） ASDU_100 cmd = {0}; cmd.TypeID = 100; cmd.CauseOfTrans = 6; // 自发 cmd.ASDUAddr = 1; // 装置地址 cmd.InfoObjAddr[0] = 1; // 信息体地址低字节 cmd.InfoObjAddr[1] = 0; cmd.InfoObjAddr[2] = 0; cmd.SIQ = 0x80; // bit7=1 表示合闸 dev.SendCommand(100, &cmd); Sleep(1000); dev.ClosePort(); return 0; }

用 RealTerm 打开 COM1，设置相同波特率，点击Display→Hex，触发程序后应看到类似68 04 04 68 67 01 06 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ......的原始字节流。首68是启动符，04 04是APCI长度，后续67即0x67=103（Type ID），验证成功。

4. 与 COMTRADE 数据格式的协同：如何将 103 遥测数据导出为标准 .CFG/.DAT

IEC60870-5-103 本身不定义录波数据格式，但电力系统常要求将保护装置录波数据按 COMTRADE 标准（IEEE C37.111）导出。本开源包虽未内置 COMTRADE 生成器，但103Struct.h中的遥测结构体可作为数据源映射基础。

4.1 识别 103 协议中的录波相关 Type ID

根据 IEC60870-5-103 Annex A，以下 Type ID 用于录波传输：

• Type ID = 120: 带时标的双点信息（含故障标志）
• Type ID = 121: 带时标的浮点数（电压/电流采样值）
• Type ID = 122: 带时标的归一化值（用于高精度录波）

在103Struct.h中查找对应结构体（若不存在需自行添加）：

// 手动补充到 103Struct.h typedef struct { unsigned char TypeID; // = 121 unsigned char VSQ; // bit7=1 表示含时标 unsigned short CauseOfTrans; unsigned short ASDUAddr; unsigned char InfoObjAddr[3]; float fValue; // IEEE 754 单精度浮点 unsigned char TimeStamp[7]; } ASDU_121;

4.2 构建 COMTRADE CFG 文件的字段映射表

COMTRADE.CFG文件需定义通道数、采样率、单位等。关键映射关系如下（以 121 型遥测为例）：

4.3 生成 DAT 文件的二进制写入逻辑

COMTRADE.DAT文件为 ASCII 或二进制格式。推荐用二进制（节省空间），每采样点占 4 字节（float）：

// 在 Com103Dev.cpp 中添加 void ExportToCOMTRADE(const std::vector<ASDU_121>& vSamples, const char* pszDatFile) { FILE* fp = fopen(pszDatFile, "wb"); if (!fp) return; for (const auto& s : vSamples) { float fVal = s.fValue; fwrite(&fVal, sizeof(float), 1, fp); // 直接写入 IEEE 754 格式 } fclose(fp); }

注意：COMTRADE 标准要求.DAT文件采样点严格按时间顺序排列，且时间戳间隔必须恒定。因此在调用ExportToCOMTRADE()前，必须对vSamples按TimeStamp字段排序，并剔除重复或乱序点——这正是103Struct.h中TimeStamp[7]定义为字节数组而非time_t的原因：它保留了协议原生精度（毫秒级），避免浮点转换误差。

5. 协议栈深度定制：修改CauseOfTrans触发逻辑与扩展 Type ID 支持

当标准 Type ID 无法满足特定装置需求时（如某国产保护装置私有 Type ID=200），需在现有框架上安全扩展。这不是简单加 case，而是涉及状态机、缓冲区管理和 CRC 重计算三重约束。

5.1CauseOfTrans的工程级含义解析

CauseOfTrans（原因码）是 103 协议中唯一能体现“上下文”的字段，其取值直接决定主站行为：

• 0x06（6）：自发（Spontaneous）→ 主站收到后不回复确认
• 0x07（7）：响应（Request）→ 主站必须回复同 Type ID 的确认帧
• 0x0A（10）：激活（Activation）→ 用于遥控命令，触发装置执行动作

在Com103Dev.cpp的SendCommand()中，CauseOfTrans不应硬编码，而应由调用者传入：

// 修改 Com103Dev.h 声明 bool SendCommand(unsigned char ucTypeID, unsigned short usCause, void* pParam); // 修改 Com103Dev.cpp 实现 bool CCom103Dev::SendCommand(unsigned char ucTypeID, unsigned short usCause, void* pParam) { // ... 原有逻辑 switch(ucTypeID) { case 100: ((ASDU_100*)m_ucTxBuffer)->CauseOfTrans = usCause; // 动态赋值 break; // 其他 case } // 最后重新计算 CRC unsigned short crc = CalcCRC16(m_ucTxBuffer, m_nTxLen); *(unsigned short*)(m_ucTxBuffer + m_nTxLen) = crc; return true; }

5.2 安全添加私有 Type ID=200 的结构体与处理流程

假设 Type ID=200 表示“装置自检结果”，含 1 字节状态码和 4 字节版本号：

// 在 103Struct.h 中添加 typedef struct { unsigned char TypeID; // = 200 unsigned char VSQ; // = 0x80 (含时标) unsigned short CauseOfTrans; unsigned short ASDUAddr; unsigned char InfoObjAddr[3]; unsigned char Status; // 0=正常, 1=告警, 2=故障 unsigned char Version[4]; // 如 1.2.3.4 unsigned char TimeStamp[7]; } ASDU_200;

然后在Com103Dev.cpp的ProcessRxData()中插入解析分支：

// 在 ProcessRxData() 的 switch(m_ucRxBuffer[5]) 中添加 case 200: if (m_nRxLen >= sizeof(ASDU_200)) { ASDU_200* p200 = (ASDU_200*)m_ucRxBuffer; printf("SelfTest: Status=%d, Ver=%d.%d.%d.%d\n", p200->Status, p200->Version[0], p200->Version[1], p200->Version[2], p200->Version[3]); // 此处可触发本地告警或写入日志 } break;

5.3 缓冲区溢出防护：动态校验 ASDU 长度

原始代码未校验接收长度，易被恶意报文触发越界读。在ProcessRxData()开头添加：

// Com103Dev.cpp ProcessRxData() 开头 void CCom103Dev::ProcessRxData() { // 新增：APCI 长度校验 if (m_nRxLen < 6) return; // APCI 至少 6 字节（68+L+68+...） unsigned char apciLen = m_ucRxBuffer[1]; if (apciLen > 254 || m_nRxLen < (int)(6 + apciLen)) return; // 新增：ASDU 长度校验（基于 Type ID 查表） unsigned char typeID = m_ucRxBuffer[5]; int asduMinLen = GetASDUMinLength(typeID); // 需实现此函数 if (m_nRxLen < (int)(6 + apciLen + asduMinLen)) return; // 原有解析逻辑... }

GetASDUMinLength()可按 Type ID 返回最小长度（如 Type ID=100 为 10 字节，Type ID=121 为 16 字节），避免memcpy越界。这是工业协议栈必须具备的健壮性设计，也是开源代码从“能跑”到“能用”的分水岭。

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