Question

基于TCP/IP的串口数据流传输的实现[2]

Answer 1

3 硬件系统流程

　　在串口服务器中，硬件部分与软件部分相结合完成整个系统的功能，用户通过软件部分的可视化界面和C/S架构的监控模式来完成对串口设备的控制与管理；硬件部分完成串行数据与IP数据包之间的格式转换以及控制信号的处理。

　　显示的是串口服务器硬件在系统流程的内部数据流向图。因为在整个串口服务器的系统中，硬件完成数据格式转换以及控制信号处理等主要功能，软件系统与硬件系统遵循一个标准的接口，在这个接口之上来传递数据信号和控制信号，串口服务器的状态信息主要由中央服务器来处理和收集，由于服务器完成的只是一些状态存储和转发，所以与原来的串口设备—前置机模式有很大区别，中央服务器也不需要负担太多的工作。

　　下面对串口服务器硬件的具体实现方案作流程说明，这样会对串口服务器有更深的了解，限于篇幅，只对主要流程作分析和介绍。

　　3.1 TCP/IP数据包传送至串口设备

　　（1）上电初始化以太网控制芯片，并从状态存储器中读取状态字写入相应的寄存器中；

　　（2）采用中断机制而不是轮询机制来处理以太网来的数据，当RTL8019AS接收到IP数据包时，判断数据包格式写相应寄存器，并发送中断INT0给80C186处理器，请求系统处理；

　　（3）80C186接收到中断，保存目前工作状态来响应中断，然后判别总线空闲状态，若忙，则置AEN高位，若空闲，则置AEN低位。同时置某些控制脚状态，使RTL8019AS地址使能；

　　（4）由于80C186的数据线AD0～AD15与地址线A0～A15共线，所以必须通过EPM7128S可编程逻辑器件地址锁存，80C 186送出地址信号并置ALE地址锁存使能；

　　（5）80C186通过数据总线读取RTL8019AS寄存器信息，判别RTL8019AS的目前状态；

　　（6）通过AD0～AD15读取数据包，置A19为1，使能数据存储器，将数据送至数据存储器缓存；

　　（7）获取IP数据包目的端口号，用以确定选通的相应器件，在这里我们认定端口号选择的是某MAX3110E，并对应相应的端口地址；

　　（8）置A19为0，通过A18～A16送出端口地址信号，选通该片MAX3110E，在这里我们先假设该片MAX3110E空闲；

　　（9）选通之后，先送出10000010××××××××，请求与串口设备建立连接，通过读取送来的16位信息的第9位判别连接是否建立；

　　（10）将IP数据包的数据部分通过A0～A7，而A8～A15则由系统根据系统状态加入状态字（在本流程中，我们设定加入的为10000010），一起送至EPM7128S可编程逻辑器件，通过其内部的串并转换成串行数据流送至MAX3110E；

　　（11）由MAX3110E将该串行数据流转换成标准异步串行数据传送给串口设备，至此，一个简要的由IP数据包传送至串口设备的流程基本上如此，在这里限于篇幅，我们只介绍了一个单向的通路情况，没有对各个旁支情况作介绍。

　　3.2 串口设备数据传送至以太网

　　由于有些步骤与上一个流程基本相似，这里略去不提。

　　（1）系统接收到某MAX3110E送来的中断IRQx，判别目前系统状态，响应中断；

　　（2）发送控制字给MAX3110E，建立连接；

　　（3）读取AD0～AD15，由A8～A15判别数据流的大小、格式、奇偶校验位等信息。由A0～A7接收数据送至数据存取器；

　　（4）选通RTL8019AS，将目前数据打包，加入TCP头和IP头送入，并由以太网接口模块送出。

　　3.3 可编程逻辑器件电路

　　EPM7128S在整个系统里面完成很重要的功能，主要完成16位地址锁存，16位数据串并转换，通过INT1～INT3来对MAX3110E芯片的中断响应，对AT24C01的工作等功能。

　　4 应用领域

　　串口服务器可以将各企事业单位的串口设备接入以太局域网实现资源共享，在通信、交通、学校、金融、税务、保险等行业都有广泛的用途。该系统有较好的市场前景，成本小，见效快，能产生一定的经济效益。

　　此设计作品获第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛重庆赛区特等奖，目前已经进入在华南理工大学举行的第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛决赛。