實(shí)現(xiàn)基于TCP／IP的多串口轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)

隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和Internet技術(shù)的廣泛普及，全球各個(gè)領(lǐng)域的不同企業(yè)已經(jīng)對(duì)“讓設(shè)備聯(lián)網(wǎng)”達(dá)成共識(shí)，而在工業(yè)控制和通信設(shè)備中，更多的卻是符合RS232標(biāo)準(zhǔn)的串行口設(shè)備。如何將多個(gè)串行口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸便成了一個(gè)亟待解決的問題。同時(shí)，考慮到成本問題，以往設(shè)備又不可能全部淘汰，因此，本文提出一種基于TCP／IP的多串口轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，可從根本上解決這一難題。

多串口轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)使得串口數(shù)據(jù)流到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流的傳輸成為可能。它能連接多個(gè)RS232串口設(shè)備，并將串口數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇和處理，把RS232接口的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流，這樣就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化。采用此種方案，無需淘汰原有串口設(shè)備，多臺(tái)設(shè)備可同時(shí)入網(wǎng)，既可以提高設(shè)備利用率，又節(jié)約組網(wǎng)費(fèi)用，還可在已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上簡化布線復(fù)雜度。采用串口擴(kuò)展芯片

(1)TCP／lP協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊

它是一個(gè)微型的以太網(wǎng)接入模塊，由微控制器(MCU)、網(wǎng)卡接口芯片、EEPROM 93C46、片外512 KBSRAM芯片IS6lLV5128以及輔助元件構(gòu)成。微控制器控制網(wǎng)卡接口芯片進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)地址解析協(xié)議(ARP)、Internet控制報(bào)文協(xié)議(ICMP)、IP協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)等協(xié)議的解析和封包。將以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區(qū)的串口幀封裝在UDP包中，并傳給IP層；同時(shí)，接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀并向上層層解包，分離應(yīng)用層數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)的解析處理交由多串口發(fā)送模塊完成，實(shí)現(xiàn)RS232串口流與以太網(wǎng)端口流的透明轉(zhuǎn)換。

(2)多串口收發(fā)控制模塊

實(shí)現(xiàn)多個(gè)RS232串口數(shù)據(jù)流的收／發(fā)控制，包括微控制器、串口擴(kuò)展芯片(GM8123)、MAX232等元件。

微控制器控制

當(dāng)兩組串口同時(shí)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，首先，MCU的中斷機(jī)制判斷中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)，對(duì)優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求優(yōu)先響應(yīng)。系統(tǒng)對(duì)優(yōu)先級(jí)分配：UART0為2，UARTl為1，即MCU優(yōu)先響應(yīng)UART0的中斷請(qǐng)求。當(dāng)UARTO的3個(gè)子口同時(shí)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，通過輪詢方式，對(duì)各個(gè)子口予以響應(yīng)，即按照子口號(hào)的地址由小到大進(jìn)行響應(yīng)。這樣，就形成了2級(jí)中斷和4個(gè)串口的多串口實(shí)現(xiàn)方案。

3.2 多串口擴(kuò)展芯片——GM8123

GM8123可將一個(gè)全雙工的標(biāo)準(zhǔn)串口擴(kuò)展成3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串口，并能通過外部引腳控制。選用該芯片是基于它的自身特點(diǎn)：

①采用寫控制字的方式對(duì)芯片進(jìn)行控制，控制簡單；

②數(shù)據(jù)格式10位或11位可選；

③擁有3個(gè)子串口．且各子串口波特率可調(diào)(統(tǒng)一調(diào)節(jié))；

④兩種模式(單道模式和多道模式)可通過1根引腳控制；

⑤在多通道工作模式下，各子串口的波特率等于母串口波特率的4分頻；

⑥在多通道工作模式下，接收時(shí)地址線SRADD1～0向MCU返回接收子通道的地址，MCU接收到母串口送來的數(shù)據(jù)后，就可根據(jù)SRADDl～0狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)是從哪一個(gè)子串口送來的，發(fā)送時(shí)先由MCU選擇子串口再向母串口發(fā)送數(shù)據(jù)；

⑦與標(biāo)準(zhǔn)串口通信格式兼容，TTL電平輸出；

⑧每位采樣16次，提高數(shù)據(jù)正確性；

⑨寬工作電壓為2．3～6．7 V。

⑩輸入地址引腳有50～80 kΩ下拉電阻，其他輸入引腳有50～80 kΩ上拉電阻(OSCI除外)。

來源：21IC電子網(wǎng)