[发明专利]基于以太网的串行控制台接口及其应用方法

说明书

本发明公开了一种基于以太网的串行控制台接口及其应用方法，所述串行控制台接口包括：与目标系统网络调试接口连接的MCU网络控制逻辑单元、通过串口复用器与目标系统的多个串行调试接口连接的串行控制台逻辑单元、通过以太网物理层与PC端控制台连接的PC侧网络控制逻辑单元。本发明提供的串行控制台接口基于以太网实现但对网络协议透明，占用硬件资源开销非常小，底层编解码由纯硬件实现，可同时多个设备的多个串行输出，并保留原有网络调试端口，使用简单方便，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及以太网通信技术领域，尤其涉及一种基于以太网的串行控制台接口及其应用方法。

背景技术

随着微处理器技术的发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，而作为一种专用的计算机系统，嵌入式系统更多时候是作为装置或设备的一部分，虽然有些系统含有操作系统，但大部分系统都是由单个程序控制整个逻辑。受到体积、功耗、存储、成本等限制，导致大多数嵌入式应用系统不可能像通用计算机系统那样包含复杂的调试分析手段，导致这些应用在调试开发和运行维护的手段受到限制。

串行控制台由于开销小和成本低廉且不依赖操作系统被设计进大多数目标系统，也非常适合嵌入系统启动前期或无操作系统场合使用，然而串行口作为有源器件且大部分场合缺乏电气隔离存在安全隐患，况且现在的便携式计算机不再提供内置的串行接口，导致工程应用极不方便。相比之下，以太网有较高的带宽，可以用来传输大量的数据或文件也具有非常多的应用工具，网络调试越来越受青睐，然而大部分的网络应用工具是基于TCP/IP协议的，也就意味着在操作系统未运行之前这些应用不可用。

如今，复杂的嵌入式装置往往由多个相互配合的处理器核心配合完成，从设计开发和诊断的角度看，也应该为每个特定的核心都提供一个串行控制台接口。基于网络和串行控制台的各自优点，如果能够经过网络同时提供两种接口，对系统运行诊断会大有益处。

目前，串行控制台接口提供主要有以下两种应用方法：

(1)基于以太网接入电脑，利用操作系统Telnet、SSH等控制台软件模拟传统串行控制台操作；

(2)基于传统串行控制器通过RS232接口，直接连接或经转换器(如USB转串口)接入电脑；

上述两种方案在一定程度上实现了串行控制台接口的应用，但存在不同的缺陷，具体如下：

(1)要求目标系统必须具备允许TCP/IP协议栈，且能够运行Telnet或SSH服务端等应用，此外在系统引导或内核异常或协议栈异常时无法和客户端交互；

(2)虽需计算机具备内置串行接口或要外配RS232串口转换设备，且串行口和目标系统间电气不隔离，存在安全隐患，系统具有串行调试接口时相当麻烦；

而且上述两种方案也无法经网口同时提供串行控制台。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于以太网的串行控制台接口及其应用方法，在保存原有网络调试端口的前提下，可同时实现多个设备的多个串行调试、硬件资源占用少、网络协议透明。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：基于以太网的串行控制台接口，包括：与目标系统网络调试接口连接的MCU网络控制逻辑单元、通过串口复用器与目标系统的多个串行调试口连接的串行控制台逻辑单元、通过以太网物理层与PC端控制台连接的PC侧网络控制逻辑单元；

用户通过PC端控制台选定目标系统中特定串行调试接口，PC侧网络控制逻辑单元调度MCU网络控制逻辑单元输出的网络报文和串行控制台逻辑单元输出的网络报文，并通过以太网物理层转发至PC端控制台软件进行目标系统相关信息输出展示；PC端控制台软件将包含校验信息的数据帧通过PC侧网络控制逻辑单元发送至目标系统串行控制台逻辑单元，串行控制台逻辑单元从校验通过的数据帧中提取PC端控制台软件的输入信息并发送至相应目标系统。