基于E-Link數(shù)據(jù)傳輸器的應用技術探討

摘 要:E—Iink是一種廉價、方便、小巧的串口以太網(wǎng)接口模塊。隨著Intemet的蓬勃發(fā)展,人們在各個地點都可通過互聯(lián)網(wǎng)來交換信息。各種智能儀器和設備都應具備入網(wǎng)的功能,通過E—link數(shù)據(jù)傳輸器,只需擁有串行口就可以使現(xiàn)有設備方便地接入網(wǎng)絡,不再需要PC+網(wǎng)卡+設備接口卡,直接通過E—IJink就可方便地接入以太網(wǎng)。利用廉價的″E—Link網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸器″,利用互聯(lián)網(wǎng)取代現(xiàn)場總線,使原現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)方便地轉(zhuǎn)換成基于以太網(wǎng)的分布式控制系統(tǒng)。

關鍵詞:以太網(wǎng):E—link:串行接口:網(wǎng)絡:數(shù)據(jù)傳輸器

1 引言

  隨著Internet的普及和工業(yè)自動化的迅速發(fā)展.網(wǎng)絡已深入家庭、辦公室、工廠和自動化控制領域。E—Link網(wǎng)絡連接控制器內(nèi)含高速微處理器和以太網(wǎng)接口電路,串口設備經(jīng)過它就可方便地進人因特網(wǎng)來實現(xiàn)測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源共享,它是連接以太網(wǎng)和串口設備的橋梁。以太網(wǎng)接口電路完成lOBaseT以太網(wǎng)物理層的通信,在高速微處理器內(nèi)部用C51語言寫入了TCP/IP協(xié)議及其他(RS-232、RS-485、CAN等)轉(zhuǎn)換協(xié)議。因此通過E—Link上網(wǎng)的串口設備簡單,不涉及各種復雜的網(wǎng)絡協(xié)議,只涉及與E—Link的數(shù)據(jù)交換。

2 E—Link數(shù)據(jù)傳輸器簡介

2.1 產(chǎn)品特色

  E—Link數(shù)據(jù)傳輸器是一種微型Internet接入模塊.可以將分布式串口設備或其他各種用戶的智能系統(tǒng)接入Internet,利用模塊內(nèi)部的TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議及10Base—T網(wǎng)絡接口連接到以太網(wǎng),方便地實現(xiàn)串口設備的聯(lián)網(wǎng)。E—Link數(shù)據(jù)傳輸器具有體積小巧_功耗低,成本低和使用方便等優(yōu)點。

  串口設備可將自身運行狀態(tài)和工作參數(shù)等信息以TCP或UDP數(shù)據(jù)包的方式提供給監(jiān)控者,亦可實現(xiàn)信息的實時傳輸。這種方法有以下幾個特點:(1)沒有距離和國界的限制,只要有以太網(wǎng)即可通信;(2)利用廣泛存在的網(wǎng)絡資源。無需鋪設現(xiàn)場總線;(3)實時傳送,傳輸速率高.串行速率可達115.2 kb/s。

  E—Link數(shù)據(jù)傳輸器可廣泛用于通訊系統(tǒng)、工廠自動化系統(tǒng)、銀行和保險系統(tǒng)、遠程分散式設備控制、大型零售系統(tǒng)、樓宇自動管理系統(tǒng)和智能自動報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)。

2.2 主要技術指標

  MC[I為16位AVR MEGA高速處理器,晶體振蕩器的頻率為14.745 6 MHz,其外部存儲器容量為32 KB,內(nèi)部FLASH存儲器的容量為:128 KB.可以提供16 MI/s的運算處理能力。

  支持協(xié)議:ARP、IP、UDP、TCP、ICMP、DHCP 和DNS。

  網(wǎng)絡接口:RJ45(10BASE一T)以太網(wǎng)接口。

  接口形式:RS232、RS422、.RS485、CAN總線。

  串行速率:300 b/s—115 200 b/s。

  最大傳輸速率:300KB/s。

  產(chǎn)品尺寸:8.0 emXlO.O cm或更小。

  供電方式:AC或DC供電。

  軟件支持:Windows XP.Windows 2000.WindowsNT,Windows 95/98/ME。Unix Ware SVR4-2,UnixWare 7 SVR5,SCO Open Server,SCO UNIX,Linuxfixed tty for 2.0.x, 2.2.x和I,inux real tty for 2.O-36,2.2.x,2.4.x(所有驅(qū)動均在系統(tǒng)TCP/IP網(wǎng)絡下)。

  開發(fā)板具有32路開關量雙向I/O控制和8路10位A/D轉(zhuǎn)換器。

  開發(fā)環(huán)境:使用免費的AVR—GCC C語言編程.用戶無需考慮再次購買昂貴的AVR專用C語言編譯器(例如IAR FORAVR、ImageCraftICCforAVR及CodeVison C等),而且本開發(fā)系統(tǒng)是FREE—WARE,可以完全按照要求對系統(tǒng)進行裁剪,高效率地完成開發(fā)工作。

3 硬件系統(tǒng)

3.1 基本配置和選件

  E—Link數(shù)據(jù)傳輸器的基本配置包括:一個E—Link模塊、一個軟盤或光盤(設置和應用軟件)、一條通訊接口電纜(模塊與串口設備通信)和一本技術說明書。

3.2 E—Link數(shù)據(jù)傳輸器的外形

  E—Link數(shù)據(jù)傳輸器的外形如圖1所示。其中Jl是電源接口。接AC7V~12V或:DC9V~15V;J2是設備接口,是9針DB9插座,RS232電平;J3是RJ-45網(wǎng)線插座,通過網(wǎng)線接到HUB或數(shù)據(jù)交換機上;J4是編程器端口,用來升級單片機內(nèi)程序以實現(xiàn)不同功能,如RS232_rIEP/IP轉(zhuǎn)換、WebServer、A/D遠程數(shù)據(jù)采集和HTTPD控制等。

3.3參數(shù)設置連接

  E—Link工作參數(shù)的設置和性能測試通過PC來完成。用隨機提供的E—Link通信接口電纜將PC的COM串口與E_Link的J2端口相連。E—Link上的J3端口用RJ45與以太網(wǎng)相連。E—Link電源可以通過J1插座外供,外接電源為15 V直流電源。E一Link的參數(shù)設置和性能測試需要在PC上運行設置軟件。連接方式如圖2所示。

3.4 應用系統(tǒng)的連接

  所謂應用系統(tǒng)連接,是指在實際應用條件下用戶的串口設備通過E—Link上網(wǎng)方式的連接。串口設備可用RS232、。RS485、RS422及CAN總線4種方式與E—Link相連,如圖3所示。

  E_Link數(shù)據(jù)傳輸器還可以與單片機系統(tǒng)直接連接,作為單片機系統(tǒng)的一部分,如圖4所示。

4 軟件系統(tǒng)

4.1 軟件設計

  采用標準的TCP/IP協(xié)議.因為任何能上網(wǎng)的計算機都采用這一協(xié)議。如果要遠程傳輸數(shù)據(jù),可以利用現(xiàn)成的WindoWS的SOCKET函數(shù)或Linux下的網(wǎng)絡函數(shù)直接編程,實現(xiàn)PC到E—Link的數(shù)據(jù)傳輸。

4.2 網(wǎng)絡與E—Link

  E—Link數(shù)據(jù)傳輸器使用的是TCP/IP協(xié)議,內(nèi)部協(xié)議有TCP、UDP、IP、ARP及簡單的應用層處理協(xié)議.上層軟件可以使用VB、VC中的通用SOCKET函數(shù).但是要注意選用UDP和TCP。應避免在一網(wǎng)段內(nèi)出現(xiàn)相同的IP地址和物理地址。

  從網(wǎng)絡可以給E一Link發(fā)送二種類型的數(shù)據(jù);一種是設置數(shù)據(jù):一種是通過E—Link發(fā)送到串口的數(shù)據(jù)。

  (1)設置包

  上層可以設置E—Link的密碼、板卡IP地址、網(wǎng)關IP地址和板卡的物理地址(密碼的設置是為了保證不被篡改)?梢允褂脤iT的串口監(jiān)控程序進行設置.也可以使用Windows 9x/NT/2000提供的超級終端軟件進行設置。如果網(wǎng)路上有DHCP服務器.可以讓其自行設置。發(fā)送設置數(shù)據(jù)給E—Link,E—Link對自身進行設置,并不把數(shù)據(jù)送到串口。

  E—Link必須初始化。初始化數(shù)據(jù)格式為設置4位密碼、IP地址、網(wǎng)關地址和物理地址。如果未被設置,它的初始化數(shù)據(jù)在X5045中為{\S′,\′E\′E\′,\E

′T\′,\′O,\′K\′,\′O\′,\′O\′\′,\′O\′′,192,168,0,8,20,192,168,0,159,O,192,168,O,8,36}。

  重新設置IP的時候,最好使用和E—Link的IP地址同一網(wǎng)段內(nèi)的主機對其設置。比如192.168.0.XXX.設置格式如下:

  密碼設置—″SETSMM:″(7)+舊密碼(4)+新密碼(4),15字節(jié);

  IP設置—″SETSIP:″(7)+密碼(4)+新IP(4),15字節(jié):

  網(wǎng)關設置—″SETSGT:″(7)+密碼(4)+新GATE(4),15字節(jié);

  物理地址設置—″SETSMA:″(7)+密碼(4)+新物理地址(61,17字節(jié)。

  下面是一個要發(fā)送的IP設置數(shù)據(jù)包(VB中):

Dim IpSet(1 To 151 As Byt\′字符串

IPSSet(1)=&H53′\′S、′

IoSet(2)=&H45\′\′E、′

IpSet(31=&H54\′\′\′T\′

IPSet(4)=&H53\′\′S\′

IpSet(5)&ti49\′\′n

It,Set(6)=&H50\′\′P′

IpSet(7)=&H3A\′\′:\′

\′密碼

IpSet(81=&H38′\′0′

IpSet(9)=&H38\′\′O\′

IpSet(10)=&H38\′\′0\′

IpSet(11)=&H38\′\′0\′

\′IP地址

IpSet(12)=192

IpSet(13)=168

IpSet(14)=0

IpSet(15)=8

設置成功,E—Link返回數(shù)據(jù)

{l′S\′,\′E\′,\′T\′,\′st′,\′B\′,\′E\′,\′O\′,\′K\′,Oxod,Oxoa};

發(fā)送設置包給E—Link,E—Link對自身進行設置,并不把數(shù)據(jù)送到串口。

  (2)發(fā)送數(shù)據(jù)包

  如果不是設置包.則E—Link將UDP/TCP數(shù)據(jù)包接收后.將UDP/TCP中的數(shù)據(jù)部分取出。并通過串口送出。通信協(xié)議使用標準的RS232、RS422或RS485。在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸中,因為RTL8019AS的內(nèi)部RAM有限.最好不要一次發(fā)送超過4500字節(jié)的數(shù)據(jù),否則可能溢出.如果E一Link的處理速度不夠快或者網(wǎng)卡本身的原因產(chǎn)生溢出,則E—Link返回數(shù)據(jù)串f\′O\′,\′V\′,\′E\′\′R\′,\′L\′,\′O\′,\′W\′,OxOd,OxOal,并拋棄存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)包。

4.3 串口與E—Link

  串口到E—Link沒有固定的結束符(也可以設定結束符,例如0x0A和0x0D等),在串口的數(shù)據(jù)傳送中加上時間的控制,當最后一個數(shù)據(jù)發(fā)送完成后的20 ms,E—Link認為數(shù)據(jù)接收結束,并對數(shù)據(jù)包進行處理。當接收緩沖區(qū)每收到一個數(shù)據(jù)E—Link就對數(shù)據(jù)包進行處理,后臺發(fā)送。如果數(shù)據(jù)較多.應適當增大接收緩沖區(qū)的容量,以避免數(shù)據(jù)溢出造成丟失。

  一般情況下.下位機根據(jù)最近一次接收的IP和端口返回數(shù)據(jù)。比如上一次一個IP地址為192.168.0.159,端口為8000的數(shù)據(jù)包過來,并且由E—Link發(fā)送給串口,如果串口過來數(shù)據(jù),則仍返回此IP和端口。

  如果下位機要作為主動方發(fā)送到一個目標IP,首先要發(fā)一個″SETSIP:″+IP地址(total llbytes)數(shù)據(jù)串。E—Link向網(wǎng)絡查詢此IP的物理地址.如果成功則返回數(shù)據(jù)串f\′S\′,\′E\′,\1′,\′,S\′,′B\′,E\′,\′0\′,\′K\′,0xod,0xOa},當串口接收到該數(shù)據(jù)串時,就可以發(fā)送數(shù)據(jù)包,得到數(shù)據(jù)后,E—Link按照申請到的物理地址和目標IP發(fā)送此數(shù)據(jù)包,端口使用8000。

  給串口準備的數(shù)據(jù)空間是10 KB,不要一次發(fā)送超過10 KB的數(shù)據(jù),否則會有I\′O\′,\′V\′,\′E\′,\′R\′,\′L\′,\′O\′,\′W\′,0xod,0xoa,數(shù)據(jù)串返回,并拋棄此數(shù)據(jù)包。

5 結束語

  E—link數(shù)據(jù)傳輸器可應用于工業(yè)自動化系統(tǒng)、電信通信系統(tǒng)、遠程分散式設備控制、智能自動報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)和智能小區(qū)樓宇自動管理系統(tǒng)等。E—Link網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸器還可用于構建新一代的以太網(wǎng)測控系統(tǒng).用以改造現(xiàn)有的由現(xiàn)場總線組成的分布式控制系統(tǒng)和開發(fā)生產(chǎn)網(wǎng)絡測控設備。它將推動家用電器智能化和網(wǎng)絡化。并使人們的生活方式發(fā)生深刻的變化。

作者:安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院 李建設 來源:國外電子元器件


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