以太網串口服務器ESP904的特性及其在ROV上的應用

摘要：介紹了以太網串口服務器ESP904的特點和性能，同時結合HYSUB130-4000 ROV系統開發(fā)，介紹了ESP904在其控制系統上的應用。
關鍵詞：以太網；串口服務器；ESP904；ROV

0 引言
隨著工業(yè)以太網的迅猛發(fā)展，各種家電設備、儀器儀表以及工業(yè)生產過程中的數據采集和控制設置正在逐步走向網絡化，以實現網絡資源共享。但是，由于工業(yè)生產中很多儀表設備都采用嵌入式系統，只能提供串口通信，而無法直接連接到以太網上，所以，以太網串口服務器在工業(yè)以太網和儀表設備之間具有非常重要的橋接作用。
以太網串口服務器可以將配有串口的設備連接到局域網或廣域網中，并實現儀表設備的串口數據幀和以太網數據幀之間的相互轉換和發(fā)送，從而通過以太網啟動工業(yè)設備的串口，將工業(yè)生產中的遠端設備所發(fā)送的串行數據傳送到任何一臺計算機上，就像它們近在咫尺一樣。目前，以太網串口服務器的開發(fā)和應用非常普遍，其中以美國BB公司提供的以太網串口服務器ESP904的應用較為典型，它利用因特網的高帶寬、遠距離等特性，可以讓傳統的RS-232／422／485設備立即聯網，并在任何位置通過網絡來管理和配置遠程的串口設備，因而是工業(yè)應用的理想選擇。

1 ESP904的主要特性
ESP904是BB公司專為苛刻的工業(yè)環(huán)境應用而設計的VlinxTM ESP系列以太網串口服務器，該器件具有由IP30認證的輕巧堅固的金屬外殼，可支持TCP服務器、TCP客戶端、UDP、虛擬COM和配對(Pair)模式，并可自動偵測10／100Mbps以太網端口，而且安裝便捷。它可以通過ESP管理器、Web和Telnet控制臺管理以進行遠程升級或恢復默認設置，也可以對控制模式進行遠程手動管理，并可通過LED指示燈提供快捷的運行狀態(tài)顯示。設計時，可以通過軟件選擇RS-232、RS-422或者RS-485端口，而且，半／全雙工皆可。此外，ESP904還帶有局域網RJ45接口和串口DB9公頭接口，可管理并支持多個TCP連接，也可為windows NT／2000／XP／VISTA提供虛擬COM驅動。
如果已經有一個串口設備，并處于以太網局域網或廣域網中，那么，就可以用串口服務器與該串品設備相匹配。就好像控制室的計算機顯示設備直接連到監(jiān)控器上一樣，這樣，不需要離開辦公桌就可以使其發(fā)揮更大功能，甚至可以在局域網之外通過網絡進行故障診斷。ESP9 04四端口以太網串口服務器提供有以太網到RS232＼RS422＼RS485的串口連接，可通過局域網或廣域網使用直接IP模式、虛擬COM模式或者配對(Pair)模式進行連接。
虛擬COM口模式使用ESP管理器軟件中的Install Virtual COM來在windows中安裝驅動程序，新的COM口會出現在計算機的Windows設備管理器中，這樣就在局域網或者廣域網中的計算機和以太網串口服務器的IP地址間創(chuàng)建了一個虛擬的連接。Windows應用程序使用標準Windows API指令并通過這個虛擬連接來實現通訊，從而與ESP904上一個端口的遠程串行設備相連以進行通訊。連接建立后，局域網對程序和串口設備來說就是透明的，這就好像這些串口設備與PC上的物理COM口直接連接一樣。虛擬串行端口軟件可將應用數據轉換為IP數據包，并通過網絡發(fā)送到ESP904，ESP904又可以將IP數據包轉換為串行數據，并把數據發(fā)送到ESP904上的串行端口。使用這種模式，ESP904必須設置為TCP服務器或者UDP服務器并指派通訊端口號，虛擬串口驅動的就是TCP或者UDP客戶端。
IP直連模式允許應用程序使用TCP／IP或者UDP／IP套間字程序與以太網串口服務器上的串口直接建立連接。在這種應用中，串口服務器被配置為TCP或者UDP服務器。運行在PC上的套間字程序可與串口服務器的IP地址建立通訊連接。服務器的串口可以直接發(fā)送和接收數據。當使用UDP協議時，服務器就被配置為廣播數據來接收和發(fā)送來自多IP地址的數據。如果自己編寫應用方案，一般推薦選擇這種連接模式。
配對(Pair)模式也叫串行隧道模式，在這個模式下，串行數據被封裝在數據包中并通過以太網傳送。通過使用兩個以太網串口服務器和一個局域網，任何兩個能夠用串口通訊的串行設備將都能夠使用ESP904和局域網進行通訊，此時串行服務器可以自動處理網絡端通訊。在此模式中。有兩個ESP904服務器連接到網絡，一個配置為TCP或者UDP客戶端，另一個則為TCP／UDP服務器，且這兩個串口服務器都用其對接設備的IP地址來編程。只要電纜長度適合你的局域網或廣域網的規(guī)模，這種操作模式可以在任意兩個串口設備之間建立串口連接。
此外，ESP904以太網串口服務器的心跳連接保護功能也可以在虛擬串口模式或者串行隧道模式下為用戶提供穩(wěn)定的通訊，ESP904以太網串口服務器的這個特征可以在系統掉電或者以太網連接丟失等原因造成臨時通訊丟失的情況下恢復連接。一般情況下，如果通訊中斷，串口服務器的心跳特征會每隔5秒鐘嘗試重新建立一次連接，直至連接恢復。如果沒有這一便捷功能，一旦設備失去連接，通訊中斷，就只有通過人工修復才能重新建立連接。
ESP904的管理器軟件也可為用戶提供完整的辦公桌管理功能，包括配置設備、固件升級以及監(jiān)控活動狀態(tài)，其監(jiān)控端口功能允許使用局域網或者廣域網中的任意一臺PC，來對網絡及連接到網絡中的設備進行實時監(jiān)控、診斷，并顯示關聯硬件的通訊狀態(tài)。

2 ESP904以太網串口服務器的配置
ESP904提供有ESP管理器軟件、網頁服務器、控制臺模式和遠程登錄模式等4種不同的接口方式來配置以太網串口服務器，從而可以很方
便地對ESP904的屬性進行配置或恢復默認設置，也可以對控制模式進行遠程手動管理。下面介紹怎樣通過ESP管理器對ESP904串口服務器進行設置。