导言
Internet 技能的广泛遍及，全球各个领域的不同企业现已对“让设备联网”到达一致，而在工业操控和通讯设备中，更多的却是契合RS232 规范的串行口设备。如何将多个串行口的数据转发到网络上，完结设备的长途操控、数据的长途传输便成了一个亟待处理的问题。一起，考虑到本钱问题，以往设备又不或许悉数筛选。因而，本文提出一种嵌入式网关可从根本上处理这一难题。多串口转化网关使得串口数据流到以太网数据流的传输成为或许。它能衔接多个RS232 串口设备，并将串口数据进行挑选和处理，把RS232 接口的数据流转化成以太网数据流，这样就可以进行网络化的数据处理，完结串行数据的网络化。选用此种计划，无需筛选原有串口设备，多台设备可一起入网，既可以进步设备利用率，GM8142 可完结低本钱、较高速度、操控简略的多串口计划。
体系结构
TCP/IP 协议由使用层、UDP 层、IP 层和数据链路层组成。为了完结通明传输，添加使用进程协议层——串口层。串口层由串口链路层和串口网络层构成。网关在串口层构建，一起解析RS232 数据包，并作为TCP/IP网络使用层的数据传输。多串口网关由TCP/IP协议转化模块和多串口收发操控模块组成，结构如图1 所示。
又节省组网费用，还可在已有的网络基础上简化布线杂乱度。选用串口扩展芯片
图1 体系结构
依据完结的功用，体系主要由以下两部分组成：
（1）TCP/IP 协议转化模块：它是一个微型的以太网接入模块，由微操控器、网络阻隔变压器（ HR601680 ）、SDRAM （ HY57V561620T ）、NOR-FLASH（AM29LV320DB）等组成。来自客户端的数据信息经过RJ45 以太网接口，网路接口芯片传送给微操控器，微操控器经过内嵌的TCP/IP协议栈，完结地址解析协议（ARP）、Internet 操控报文协议（ICMP）、IP 协议、用户数据报协议（UDP）等协议的解析和封包。在正常运转时，TCP/IP 协议转化模块的使命主要是将以太网发送缓冲区的串口帧封装在UDP 包中，并传给IP 层;一起，接纳以太网数据帧并向上层层解包，别离使用层数据，然后数据的解析处理交由多串口发送模块完结，完结RS232 串口流与以太网端口流的通明转化。
（2）串口数据处理模块：它是一个多（最多32个）RS232 串口数据流的收/发操控模块，由微操控器、串口扩展芯片（GM8142）、MAX232 等元件组成。微操控器与GM8142 共同完结对多串口数据收发的操控：一方面接纳多个串口源数据，封装后写入以太网发送缓冲区打包传输;一起，接纳以太网使用层的数据，解析并从串口宣布。关于串口处理模块来说，通讯数据的详细方式并不重要，它的使命主要是接纳/发送，封装/拆封串口帧，为网关供给通用接口。
规划计划
微操控器是网关的两大模块的中枢，经过微操控器，网关完结了通讯协议的转化。
（1）TCP/IP 协议转化模块：图1 微操控器的左半部分：从RJ45 接头输入的10 M/100M以太网双差分数据信息经过网络阻隔变压器很好的将模仿地与数字地阻隔，然后确保了数据的有效性和外界杂乱信号对微操控器的直接冲击。
（2） 串口处理模块：如图1 微操控器的右半部分：串口数据从32 个串行端口独立输入或输出，规范串口的RS232 电平与TTL 电平通MAX232 彼此转化。值得注意的是一切低速串行接口均选用RJ45 接口，而且为了确保数据的传输速度，在实践使用中只使用了TXD，RXD，GND信号，避免了其它握手信号。
关于多串口的规划，选用串口扩展芯片GM8142，结合强壮的SPI功能，完结了32 个独立于体系固有串口（DB9 接口） 的扩展。每片GM8142 能供给4 个独立的串行口，该网关规划中选用8 片GM8142，每片GM8142 的片选信号又经过3-8 译码器74LV138 衔接到微操控器的3个独立的SPI 接口上，别的，每片GM8142 所必需的中止信号经过强上拉（4.7K）衔接到微操控器的规范IO上，这样，串口处理模块建立完结。
当两片或多片GM8142 所办理的串口一起发生数据恳求时，微操控器会依据事前设定好的MCU中止机制判别中止恳求的优先级，对优先级高的中止恳求优先呼应。当同一片GM8142 的不同串行口一起发生中止恳求时，在LINUX下，经过对该字符设备驱动程序的编写，可使微操控器在SPI 上得到相应端口的编号并及时铲除中止，然后，再次依据用户事前设定好的中止优先级处理中止。这样，一切的扩展串行接口均能按用户事前设定好的中止优先级完结对串口的操控。
体系的32 个扩展串口均能作业在独立波特率的独立场合，在速率上，它们均能独自安稳运转在115200BPS以内的任何波特率上，但若32 个串口一起双向而且以115200BPS 的速率运转时应考虑MCU 的处理才能。综上所述，体系供给了32 个串口、可自定义优先级操控、波特率装备计划的多串口完结办法。
（3）软件规划：体系要求用户可以在Windows 环境下（客户端）经过以太网对远端串口设备进行装备、状况查询而且发送和接纳数据。这整个进程就像是直接对串口进行操作，用户无需感知是经过以太网进行的数据传输。为了到达以上意图，网关依托以PIC32处理器为中心的嵌入式体系渠道，在其上运转Linux 操作体系，为各个串口设备供给独立的翻开，封闭，及监听线程，使串口设备彻底独立运转。在用户端，用户对串口的操作实践上是经过socket 编程发送指令或数据给PIC32处理器，供其解析并终究直接操控串口完结。以COMn（n《32）的监听线程为例，给出串口层上数据流。如图1所示。
图1 服务器端监听线程数据流
结束语
本文介绍了根据TCP/IP 的多串口转化网关，选用GM8142芯片扩展了串行口数目，较好的习惯了，低速，多串口的工业场合，完结了串口设备和监控层通明数据传输，以及设备的网络化操控及信息的分布式办理，可以广泛的使用在根据以太网的分布式测控网络中。
责任编辑：ct
