[发明专利]串口数量动态可调的以太网串口服务器及其数据传输方法

说明书

串口数量动态可调的以太网串口服务器，用于完成上位机与现场设备之间的通信，以太网串口服务器包括通信连接的以太网通信单元和串口通信单元；以太网通信单元包括依次连接的网络接口、隔离变压器、以太网PHY和后端控制装置，其中网络接口与上位机相连接；串口通信单元包括依次连接的前端控制装置、接口芯片和串行接口，其中前端控制装置通过FSMC总线与后端控制装置通信连接，串行接口与现场设备相连接，后端控制装置根据串行接口的接通数量与前端控制装置建立相等数量的数据通道。本发明提供串口数量动态可调的以太网串口服务器及其数据传输方法，可以根据实际需求动态增减串口数量，使用灵活，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及串口服务器领域，具体的说是一种串口数量动态可调的以太网串口服务器及其数据传输方法。

背景技术

随着以太网技术的快速发展，各个领域普遍采用以太网技术进行数据传输，将工业设备连入网络已成为信息通信发展的必然趋势。由于串口通信传输协议简单，可靠性高等优点，工业自动化等领域依然大量采用传统的RS485和RS232等串行接口进行数据传输。但是，串口通信具有传输距离短、速度慢、无法接入主流网络等缺陷，导致其未来的发展面临巨大挑战。串口服务器应运而生，实现了串行数据的网络化传输。

目前，主流的以太网串口服务器主要采用32位微处理器(advancedriscmachines,ARM)和操作系统实现多路串口的联网功能。但是，该方案受带宽的限制，同时受芯片本身外设接口的限制，服务器的串口数量有限，最多只能达到16个，不能满足现代化生产的更高要求。随着现场可编程门阵列(fieldprogrammabledate array,FPGA)芯片的兴起，人们开始利用其并行处理的优势解决高速传输的问题，实现以太网与串口之间的双向数据传输，但此方案设计的串口数量比较固定，无法满足实际中任意增减串口的需求。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种串口数量动态可调的以太网串口服务器及其数据传输方法，可以根据实际需求动态增减串口数量，使用灵活，适用范围广泛。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：串口数量动态可调的以太网串口服务器，用于完成上位机与现场设备之间的通信，所述以太网串口服务器包括通信连接的以太网通信单元和串口通信单元；所述以太网通信单元包括依次连接的网络接口、隔离变压器、以太网PHY和后端控制装置，其中网络接口与所述上位机相连接；所述串口通信单元包括依次连接的前端控制装置、接口芯片和串行接口，其中前端控制装置通过FSMC总线与所述后端控制装置通信连接，串行接口与所述现场设备相连接，后端控制装置根据串行接口的接通数量与前端控制装置建立相等数量的数据通道。

所述后端控制装置包括以太网传输模块和多任务管理模块，多任务管理模块包括若干个数据端子，所有数据端子均与以太网传输模块相连接；所述前端控制装置包括串口寄存器配置模块、数据缓存模块和多串口管理模块，串口寄存器配置模块通过所述FSMC总线与所述多任务管理模块相连接，数据缓存模块包括若干个数据缓存，多串口管理模块包括若干个串口模块，所述数据端子的数量、数据缓存的数量和串口模块的数量相等，串口模块与数据缓存一一对应连接，所有数据缓存均与串口寄存器配置模块相连接，所有串口模块均与所述接口芯片相连接。

所述串行接口设置为RS485接口、RS422接口或者RS232接口。

所述后端控制装置设置为ARM芯片，所述前端控制装置设置为FPGA芯片。

所述网络接口设置为RJ45接口。

串口数量动态可调的以太网串口服务器的数据传输方法，首先根据使用需求构建串口服务器，其中多串口管理模块包括若干个串口模块，不同串口模块具有不同的优先级；然后串口服务器执行上行数据传输过程或者下行数据传输过程，其中上行数据传输过程是指将现场设备的现场数据发送给上位机，下行数据传输过程是指将上位机的以太网数据发送给现场设备；

上行数据传输过程包括步骤：