首頁 > 通信工程師 > 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) > 基于Linux的串口服務(wù)器設(shè)計[1]

基于Linux的串口服務(wù)器設(shè)計[1]

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 責任編輯：dzcydh 2012-04-06

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，在使用計算機進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的同時，各種家電設(shè)備、儀器儀表以及工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備也在逐步地走向網(wǎng)絡(luò)化，以便共享網(wǎng)絡(luò)資源。所以，在電子設(shè)備日趨網(wǎng)絡(luò)化的今天，利用串口服務(wù)器來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信具有十分重要的意義。利用基于TCP/IP的串口數(shù)據(jù)流傳輸?shù)膶崿F(xiàn)來控制管理設(shè)備，無需投資大量的人力、物力

隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，在使用計算機進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的同時，各種家電設(shè)備、儀器儀表以及工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備也在逐步地走向網(wǎng)絡(luò)化，以便共享網(wǎng)絡(luò)資源。所以，在電子設(shè)備日趨網(wǎng)絡(luò)化的今天，利用串口服務(wù)器來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信具有十分重要的意義。利用基于TCP/IP的串口數(shù)據(jù)流傳輸?shù)膶崿F(xiàn)來控制管理設(shè)備，無需投資大量的人力、物力即可完成對傳統(tǒng)設(shè)備的管理、更換或者升級。

串口服務(wù)器的功能

串口服務(wù)器是一種通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器，它設(shè)有兩類通信端口：一類是標準的RS232/422/485格式的串行端口，遠程的RTU（遠程終端設(shè)備）監(jiān)控模塊通過串行控制總線接入串口服務(wù)器的此類端口；另一類是以太網(wǎng)口，通過網(wǎng)線將串口服務(wù)器接入局域網(wǎng)的交換機等設(shè)備中。

串口服務(wù)器在工作中可自動將RS232/422/485格式的串行數(shù)據(jù)與基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行透明轉(zhuǎn)換。一方面，串口服務(wù)器收到來自某一串行端口的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為TCP/IP格式的數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)口進行網(wǎng)絡(luò)上傳；另一方面，串口服務(wù)器在局域網(wǎng)中捕獲合法的數(shù)據(jù)協(xié)議包，通過解包來解析出有效的控制信息，通過監(jiān)控機指定的串行端口將控制命令以串行數(shù)據(jù)的方式傳送給遠程RTU.

硬件平臺

此系統(tǒng)的硬件平臺如圖1所示，它是以AT91RM9200芯片構(gòu)建的Multibus-CPU開發(fā)板。MultiBus-CPU系統(tǒng)是基于AT91RM9200微控制器的智能化多總線測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以建立基于Modbus-RTU總線協(xié)議的總線通信，使系統(tǒng)設(shè)備可以無縫地接入到基于Modbus-RTU模式的總線系統(tǒng)，以及可靠、實時并準確地完成工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和信號輸出等功能。系統(tǒng)支持Modbus-RTU協(xié)議，同時，系統(tǒng)還支持多種總線通信，包括RS485總線，工業(yè)以太網(wǎng)（UDP協(xié)議），串口RS232通信接口和USB通信接口。

軟件平臺

本設(shè)計采用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)。ARM上的Linux的主要優(yōu)勢：可擴展的完整操作系統(tǒng)提供了可靠的多任務(wù)環(huán)境，基于開源模型（GPL），利用多種UNIX和開源應(yīng)用程序以及用于基于ARM技術(shù)的多種設(shè) 計（包括網(wǎng)絡(luò)和無線領(lǐng)域）。

Modbus協(xié)議

Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器的一種通信語言。利用這個協(xié)議，控制器相互之間以及控制器通過網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其他設(shè)備之間進行通信。

主流的Modbus協(xié)議為標準Modbus協(xié)議（Modbus RTU協(xié)議）和Modbus TCP協(xié)議。標準的Modbus通信協(xié)議定義了報文幀的每一字節(jié)，定義了怎樣將數(shù)據(jù)打包成報文幀以及如何解碼。報文幀包括一個字節(jié)的地址碼，一個字節(jié)的功能碼，數(shù)據(jù)和兩個字節(jié)的校驗碼。其中，校驗碼采用CRC校驗。

Modbus TCP協(xié)議是在標準Modbus協(xié)議的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展而來的。它是將Modbus協(xié)議嵌入到底層TCP/IP協(xié)議中構(gòu)成的，這樣就在TCP/IP的以太網(wǎng)上實現(xiàn)了客戶機-服務(wù)器架構(gòu)的Modbus報文通信。

分析Modbus TCP協(xié)議和RTU協(xié)議，可以非常清楚地看出兩者的主要區(qū)別。與Modbus RTU協(xié)議相比，Modbus TCP數(shù)據(jù)幀里已不再有CRC校驗，而這部分校驗的任務(wù)是由TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng)的鏈路層來完成的 .另外，Modbus TCP較標準的Modbus協(xié)議還加入了一個MBAP報文頭，由它來解釋說明Modbus的參數(shù)和功能。其他部分兩者可以互相通用。如果TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換為RTU協(xié)議，那么，只需要把TCP協(xié)議MBAP頭中的 “單元標識域”和后續(xù)字節(jié)組成一幀，再加上此幀的CRC校驗就可以組成RTU協(xié)議，而在串行鏈路上進行發(fā)送。如果是RTU協(xié)議轉(zhuǎn)換到TCP協(xié)議的話，那么要根據(jù)實際情況組建一個MBAP頭。

[1] [2] [3]