基于IPort-1模塊的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)解決方案

0 引言

鑒于原來RS232、RS485的串口設(shè)備已不再適應(yīng)信息化的步伐。從串口到網(wǎng)口的轉(zhuǎn)化，從電平級別的串口通信到以太網(wǎng)甚至Internet方式的網(wǎng)絡(luò)化級別通信已是必然趨勢。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)管理具有靈活性強、可遠程控制、接口標準等優(yōu)點。給嵌入式設(shè)備增加網(wǎng)口連接的常用方法是在硬件電路上增加以太網(wǎng)控制芯片和接口，但是，這些芯片通常都有100個以上的管腳，且需要對芯片的硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有深刻了解，或者自行設(shè)計TCP／IP協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)控制端，技術(shù)門檻較高。而對于對網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議不甚了解，又想要給嵌入式設(shè)備增加網(wǎng)絡(luò)接口，同時還不想改變原有硬件結(jié)構(gòu)的用戶來說，使用一款不需要了解網(wǎng)絡(luò)接口的相關(guān)知識，便可使網(wǎng)口和串口通信相互轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品，無疑是一個較好方案。為此，本文提出了一種使用IPort-1模塊給用戶嵌入式設(shè)備增加網(wǎng)絡(luò)接口的實現(xiàn)方案。用戶可以在完全不了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和控制接口的情況下，給自己的嵌入式設(shè)備增加網(wǎng)口而不需要修改原有的硬件電路，因而是一種方便易行的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)解決方案。

1 IPort-1模塊的結(jié)構(gòu)和功能

IPort-1模塊是廣州致遠電子有限公司開發(fā)的一款多功能嵌入式以太網(wǎng)串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，它內(nèi)部集成了TCP／IP協(xié)議棧。利用它可以輕松完成嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能。IPort-1模塊內(nèi)部集成有10／100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口，其串口通信最高波特率高達230.4 kbps，并具有TCP Server、TCPClient、UDP和Real COM driver等多種工作模式，可支持最多四個連接，同時支持域名訪問等功能。

IPort-1模塊的引腳定義如圖1所示。該模塊共有16個引腳，其中包括3個輸入管腳，3個輸出管腳，1個IO口，這些端口對應(yīng)于不同的工作模式，有不同的輸入或輸出功能。

2 IPort-1模塊的Real COM模式應(yīng)用

在ReM COM模式下，其上位機運行的一個后臺服務(wù)程序?qū)⒅鲃舆B接到IPort-1模塊，并在PC端增加一個串口，這個串口就是IPort-1模塊的串口。一般在保證硬件連接好之后，應(yīng)首先為PC設(shè)定IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，參數(shù)要求必須與IPox-1模塊在設(shè)定在同一網(wǎng)段內(nèi)。IPort-1以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊的默認IP地址為：192.168.0.178。其次．使用模塊自帶的ZNetCom軟件可以獲取設(shè)備配置信息，并可設(shè)定工作方式、串口波特率等參數(shù)。最后，便可以使用ZNetManager軟件啟動服務(wù)，從而進行通信。

圖2所示是IPort-1模塊與CAN模塊的電路連接圖。從圖2可以看出，IPort-1模塊與其它具有UART接口的設(shè)備進行通信時。只需要把IPort-1模塊的TXD與設(shè)備的RXD相連，同時將IPort-1模塊的RXD與設(shè)備的TXD相連就可以了，其電路連接非常簡單。

圖3是IPort-1模塊與CAN模塊的通信過程調(diào)試結(jié)果。

3 其它工作模式

除了Real COM模式，IPort-1模塊還具有TCPServeY、TCP Client、UDP三種工作模式。在TCPServer工作模式下，IPort-1模塊不會主動與其它設(shè)備進行連接，而始終等待客戶端(TCP Client)的連接，在與客戶端建立TCP連接后，即可進行雙向數(shù)據(jù)通信。而在TCP客戶端(TCP Client)模式下，IPort-1模塊將主動與預(yù)先設(shè)定好的TCP服務(wù)器進行連接，如果連接不成功，客戶端將會根據(jù)設(shè)置的連接條件不斷嘗試與TCP服務(wù)器建立連接。在與TCP服務(wù)器端建立TCP連接后，即可進行雙向數(shù)據(jù)通信。與以上模式使用的TCP協(xié)議不同，UDP模式使用UDP協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信。UDP是一種不基于連接的通信方式，它不能保證發(fā)往目標主機的數(shù)據(jù)包被正確接收，所以在對可靠性要求較高的場合，一般需要通過上層的通信協(xié)議來保證數(shù)據(jù)的正確性；但是，因為UDP方式是一種較簡單的通信方式，所以它不會增加過多的額外通信量，同時，還可以提供比TCP方式更高的通信速度，以保證數(shù)據(jù)包的實時性。事實上，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比較簡單、網(wǎng)絡(luò)通信負載不是太大的情況下，UDP工作方式并不容易出錯。工作在這種方式下的設(shè)備的地位都是相等的，不存在服務(wù)器和客戶端。

4 結(jié)束語

使用IPort-1模塊可以使用戶在不了解網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和其內(nèi)部硬件組成結(jié)構(gòu)的情況下，就可以方便地給嵌入式設(shè)備增加網(wǎng)絡(luò)接口，同時也不需要改變電路的原有硬件結(jié)構(gòu)，因而是一種方便易行的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)解決方案。(蘇娟，嚴正國 西安石油大學(xué)光電油氣測井與檢測教育部重點實驗室，陜西 西安)