資料介紹
Internet 技術(shù)的廣泛普及,全球各個領(lǐng)域的不同企業(yè)已經(jīng)對“讓設(shè)備聯(lián)網(wǎng)”達成共識,而在工業(yè)控制和通信設(shè)備中,更多的卻是符合RS232 標準的串行口設(shè)備。如何將多個串行口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上,實現(xiàn)設(shè)備的遠程控制、數(shù)據(jù)的遠程傳輸便成了一個亟待解決的問題。同時,考慮到成本問題,以往設(shè)備又不可能全部淘汰。因此,本文提出一種嵌入式網(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RS232 串口設(shè)備,并將串口數(shù)據(jù)進行選擇和處理,把RS232 接口的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流,這樣就可以進行網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)處理,實現(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,多臺設(shè)備可同時入網(wǎng),既可以提高設(shè)備利用率,又節(jié)約組網(wǎng)費用,還可在已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上簡化布線復雜度。采用串口擴展芯片GM8142 可實現(xiàn)低成本、較高速度、控制簡單的多串口方案。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
TCP/IP 協(xié)議由應用層、UDP 層、IP 層和數(shù)據(jù)鏈路層組成。為了實現(xiàn)透明傳輸,增加應用進程協(xié)議層——串口層。串口層由串口鏈路層和串口網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成。網(wǎng)關(guān)在串口層構(gòu)建,同時解析RS232 數(shù)據(jù)包,并作為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應用層的數(shù)據(jù)傳輸。多串口網(wǎng)關(guān)由TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和多串口收發(fā)控制模塊組成,結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)實現(xiàn)的功能,系統(tǒng)主要由以下兩部分組成:
?。?)TCP/IP 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊:它是一個微型的以太網(wǎng)接入模塊,由微控制器、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器( HR601680 )、SDRAM ( HY57V561620T )、NOR-FLASH(AM29LV320DB)等組成。來自客戶端的數(shù)據(jù)信息通過RJ45 以太網(wǎng)接口,網(wǎng)路接口芯片傳送給微控制器,微控制器通過內(nèi)嵌的TCP/IP協(xié)議棧,實現(xiàn)地址解析協(xié)議(ARP)、Internet 控制報文協(xié)議(ICMP)、IP 協(xié)議戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)等協(xié)議的解析和封包。
在正常運行時,TCP/IP 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的任務主要是將以太網(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,接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀并向上層層解包,分離應用層數(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,實現(xiàn)RS232 串口流與以太網(wǎng)端口流的透明轉(zhuǎn)換。
?。?)串口數(shù)據(jù)處理模塊:它是一個多(最多32個)RS232 串口數(shù)據(jù)流的收/發(fā)控制模塊,由微控制器、串口擴展芯片(GM8142)、MAX232 等元件組成。微控制器與GM8142 共同完成對多串口數(shù)據(jù)收發(fā)的控制:一方面接收多個串口源數(shù)據(jù),封裝后寫入以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區(qū)打包傳輸;同時,接收以太網(wǎng)應用層的數(shù)據(jù),解析并從串口發(fā)出。對于串口處理模塊來說,通信數(shù)據(jù)的具體形式并不重要,它的任務主要是接收/發(fā)送,封裝/拆封串口幀,為網(wǎng)關(guān)提供通用接口。
設(shè)計方案
微控制器是網(wǎng)關(guān)的兩大模塊的中樞,通過微控制器,網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)了通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。
(1)TCP/IP 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊:圖1 微控制器的左半部分:從RJ45 接頭輸入的10 M/100M以太網(wǎng)雙差分數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器很好的將模擬地與數(shù)字地隔離,從而保證了數(shù)據(jù)的有效性和外界復雜信號對微控制器的直接沖擊。
?。?) 串口處理模塊:如圖1 微控制器的右半部分:串口數(shù)據(jù)從32 個串行端口獨立輸入或輸出,標準串口的RS232 電平與TTL 電平通MAX232 相互轉(zhuǎn)化。值得注意的是所有低速串行接口均采用RJ45 接口,而且為了保證數(shù)據(jù)的傳輸速度,在實際應用中只使用了TXD,RXD,GND信號,避免了其它握手信號。
對于多串口的設(shè)計,采用串口擴展芯片GM8142,結(jié)合強大的SPI性能,完成了32 個獨立于系統(tǒng)固有串口(DB9 接口) 的擴展。每片GM8142 能提供4 個獨立的串行口,該網(wǎng)關(guān)設(shè)計中采用8 片GM8142,每片GM8142 的片選信號又通過3-8 譯碼器74LV138 連接到微控制器的3個獨立的SPI 接口上,另外,每片GM8142 所必需的中斷信號通過強上拉(4.7K)連接到微控制器的標準IO上,這樣,串口處理模塊搭建完成。
當兩片或多片GM8142 所管理的串口同時產(chǎn)生數(shù)據(jù)請求時,微控制器會根據(jù)事先設(shè)定好的MCU中斷機制判斷中斷請求的優(yōu)先級,對優(yōu)先級高的中斷請求優(yōu)先響應。當同一片GM8142 的不同串行口同時產(chǎn)生中斷請求時,在LINUX下,通過對該字符設(shè)備驅(qū)動程序的編寫,可使微控制器在SPI 上得到相應端口的編號并及時清除中斷,然后,再次根據(jù)用戶事先設(shè)定好的中斷優(yōu)先級處理中斷。這樣,所有的擴展串行接口均能按用戶事先設(shè)定好的中斷優(yōu)先級完成對串口的控制。
系統(tǒng)的32 個擴展串口均能工作在獨立波特率的獨立場合,在速率上,它們均能單獨穩(wěn)定運行在115200BPS以內(nèi)的任何波特率上,但若32 個串口同時雙向并且以115200BPS 的速率運行時應考慮MCU 的處理能力。綜上所述,系統(tǒng)提供了32 個串口、可自定義優(yōu)先級控制、波特率配置方案的多串口實現(xiàn)方法。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
TCP/IP 協(xié)議由應用層、UDP 層、IP 層和數(shù)據(jù)鏈路層組成。為了實現(xiàn)透明傳輸,增加應用進程協(xié)議層——串口層。串口層由串口鏈路層和串口網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成。網(wǎng)關(guān)在串口層構(gòu)建,同時解析RS232 數(shù)據(jù)包,并作為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應用層的數(shù)據(jù)傳輸。多串口網(wǎng)關(guān)由TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和多串口收發(fā)控制模塊組成,結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)實現(xiàn)的功能,系統(tǒng)主要由以下兩部分組成:
?。?)TCP/IP 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊:它是一個微型的以太網(wǎng)接入模塊,由微控制器、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器( HR601680 )、SDRAM ( HY57V561620T )、NOR-FLASH(AM29LV320DB)等組成。來自客戶端的數(shù)據(jù)信息通過RJ45 以太網(wǎng)接口,網(wǎng)路接口芯片傳送給微控制器,微控制器通過內(nèi)嵌的TCP/IP協(xié)議棧,實現(xiàn)地址解析協(xié)議(ARP)、Internet 控制報文協(xié)議(ICMP)、IP 協(xié)議戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)等協(xié)議的解析和封包。
在正常運行時,TCP/IP 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的任務主要是將以太網(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,接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀并向上層層解包,分離應用層數(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,實現(xiàn)RS232 串口流與以太網(wǎng)端口流的透明轉(zhuǎn)換。
?。?)串口數(shù)據(jù)處理模塊:它是一個多(最多32個)RS232 串口數(shù)據(jù)流的收/發(fā)控制模塊,由微控制器、串口擴展芯片(GM8142)、MAX232 等元件組成。微控制器與GM8142 共同完成對多串口數(shù)據(jù)收發(fā)的控制:一方面接收多個串口源數(shù)據(jù),封裝后寫入以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區(qū)打包傳輸;同時,接收以太網(wǎng)應用層的數(shù)據(jù),解析并從串口發(fā)出。對于串口處理模塊來說,通信數(shù)據(jù)的具體形式并不重要,它的任務主要是接收/發(fā)送,封裝/拆封串口幀,為網(wǎng)關(guān)提供通用接口。
設(shè)計方案
微控制器是網(wǎng)關(guān)的兩大模塊的中樞,通過微控制器,網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)了通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。
(1)TCP/IP 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊:圖1 微控制器的左半部分:從RJ45 接頭輸入的10 M/100M以太網(wǎng)雙差分數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器很好的將模擬地與數(shù)字地隔離,從而保證了數(shù)據(jù)的有效性和外界復雜信號對微控制器的直接沖擊。
?。?) 串口處理模塊:如圖1 微控制器的右半部分:串口數(shù)據(jù)從32 個串行端口獨立輸入或輸出,標準串口的RS232 電平與TTL 電平通MAX232 相互轉(zhuǎn)化。值得注意的是所有低速串行接口均采用RJ45 接口,而且為了保證數(shù)據(jù)的傳輸速度,在實際應用中只使用了TXD,RXD,GND信號,避免了其它握手信號。
對于多串口的設(shè)計,采用串口擴展芯片GM8142,結(jié)合強大的SPI性能,完成了32 個獨立于系統(tǒng)固有串口(DB9 接口) 的擴展。每片GM8142 能提供4 個獨立的串行口,該網(wǎng)關(guān)設(shè)計中采用8 片GM8142,每片GM8142 的片選信號又通過3-8 譯碼器74LV138 連接到微控制器的3個獨立的SPI 接口上,另外,每片GM8142 所必需的中斷信號通過強上拉(4.7K)連接到微控制器的標準IO上,這樣,串口處理模塊搭建完成。
當兩片或多片GM8142 所管理的串口同時產(chǎn)生數(shù)據(jù)請求時,微控制器會根據(jù)事先設(shè)定好的MCU中斷機制判斷中斷請求的優(yōu)先級,對優(yōu)先級高的中斷請求優(yōu)先響應。當同一片GM8142 的不同串行口同時產(chǎn)生中斷請求時,在LINUX下,通過對該字符設(shè)備驅(qū)動程序的編寫,可使微控制器在SPI 上得到相應端口的編號并及時清除中斷,然后,再次根據(jù)用戶事先設(shè)定好的中斷優(yōu)先級處理中斷。這樣,所有的擴展串行接口均能按用戶事先設(shè)定好的中斷優(yōu)先級完成對串口的控制。
系統(tǒng)的32 個擴展串口均能工作在獨立波特率的獨立場合,在速率上,它們均能單獨穩(wěn)定運行在115200BPS以內(nèi)的任何波特率上,但若32 個串口同時雙向并且以115200BPS 的速率運行時應考慮MCU 的處理能力。綜上所述,系統(tǒng)提供了32 個串口、可自定義優(yōu)先級控制、波特率配置方案的多串口實現(xiàn)方法。
下載該資料的人也在下載
下載該資料的人還在閱讀
更多 >
- 嵌入式系統(tǒng)中利用RS-232C串口擴展矩陣式鍵盤
- 搭建嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境(一) 串口調(diào)試工具
- 嵌入式開發(fā)(一):嵌入式開發(fā)新手入門
- USR-DR301導軌式RS232串口服務器說明書 9次下載
- RS232串口控制智能步進電機控制器實驗教學 26次下載
- 實現(xiàn)RS232串口通信的資料合集 38次下載
- 單片機與RS232進行串口通信的C51程序免費下載
- 多串口轉(zhuǎn)換嵌入式串口網(wǎng)關(guān)的設(shè)計方案 7次下載
- FT232芯片設(shè)計的USB轉(zhuǎn)RS232串口線原理圖 1次下載
- RS232/RS485 串口檢測軟件分享 9次下載
- 基于FPGA的RS232設(shè)計 9次下載
- 用于DCS系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)
- 一種通用的RS232/RS485轉(zhuǎn)換器
- hl usb to(轉(zhuǎn)) rs232驅(qū)動下載
- rs232串口通信程序
- 基于MAX232芯片的簡單RS232電路 4415次閱讀
- RS232接口串口取電電路的詳細資料介紹 7863次閱讀
- 微雪電子RS232 通信模塊 串口簡介 2948次閱讀
- 微雪電子USB轉(zhuǎn)RS232/RS485/UART串口模塊簡介 4717次閱讀
- dfrobotTTL轉(zhuǎn)RS232擴展板簡介 1526次閱讀
- 卓嵐信息科技RS232轉(zhuǎn)RS485ZLAN9223E概述 2991次閱讀
- 天嵌科技TTL轉(zhuǎn)RS232串口-串口模塊簡介 3458次閱讀
- 嵌入式五種重要概念串口、COM口、TTL、RS-232、RS-485有什么區(qū)別 7566次閱讀
- 嵌入式串口網(wǎng)關(guān)的設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 832次閱讀
- RS232串口通訊隔離方案介紹 5.3w次閱讀
- 主板串口RS232芯片燒毀問題分析(RS232作用及電路圖) 5w次閱讀
- RS232、RS485、RS422、串口與握手基礎(chǔ)知識詳細介紹 3.5w次閱讀
- rs232介紹_rs232串口通信程序 1.1w次閱讀
- rs232串口接線圖 5.9w次閱讀
- 適用于RS232串口的溫度檢測電路 2597次閱讀
下載排行
本周
- 1TC358743XBG評估板參考手冊
- 1.36 MB | 330次下載 | 免費
- 2開關(guān)電源基礎(chǔ)知識
- 5.73 MB | 11次下載 | 免費
- 3100W短波放大電路圖
- 0.05 MB | 4次下載 | 3 積分
- 4嵌入式linux-聊天程序設(shè)計
- 0.60 MB | 3次下載 | 免費
- 5DIY動手組裝LED電子顯示屏
- 0.98 MB | 3次下載 | 免費
- 6基于FPGA的C8051F單片機開發(fā)板設(shè)計
- 0.70 MB | 2次下載 | 免費
- 751單片機PM2.5檢測系統(tǒng)程序
- 0.83 MB | 2次下載 | 免費
- 8基于51單片機的RGB調(diào)色燈程序仿真
- 0.86 MB | 2次下載 | 免費
本月
- 1OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234315次下載 | 免費
- 2555集成電路應用800例(新編版)
- 0.00 MB | 33566次下載 | 免費
- 3接口電路圖大全
- 未知 | 30323次下載 | 免費
- 4開關(guān)電源設(shè)計實例指南
- 未知 | 21549次下載 | 免費
- 5電氣工程師手冊免費下載(新編第二版pdf電子書)
- 0.00 MB | 15349次下載 | 免費
- 6數(shù)字電路基礎(chǔ)pdf(下載)
- 未知 | 13750次下載 | 免費
- 7電子制作實例集錦 下載
- 未知 | 8113次下載 | 免費
- 8《LED驅(qū)動電路設(shè)計》 溫德爾著
- 0.00 MB | 6656次下載 | 免費
總榜
- 1matlab軟件下載入口
- 未知 | 935054次下載 | 免費
- 2protel99se軟件下載(可英文版轉(zhuǎn)中文版)
- 78.1 MB | 537797次下載 | 免費
- 3MATLAB 7.1 下載 (含軟件介紹)
- 未知 | 420027次下載 | 免費
- 4OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
- 0.00 MB | 234315次下載 | 免費
- 5Altium DXP2002下載入口
- 未知 | 233046次下載 | 免費
- 6電路仿真軟件multisim 10.0免費下載
- 340992 | 191186次下載 | 免費
- 7十天學會AVR單片機與C語言視頻教程 下載
- 158M | 183279次下載 | 免費
- 8proe5.0野火版下載(中文版免費下載)
- 未知 | 138040次下載 | 免費
評論
查看更多