[发明专利]一种串口服务器及串口服务器的实现方法

说明书

本发明提供一种串口服务器及串口服务器的实现方法，串口服务器包括主控单元和多个串口模块，主控单元通过USB接口与每一个串口模块通信连接，每一个串口模块自带多路串口，每一个串口模块通过自带串口与外界串口设备进行数据通信。本发明采用多串口模块方案，将串口分布于多个独立的串口模块上，一台主控单元通过USB接口和其他负责串口业务的串口模块进行通讯；通过这种措施，“串口中断”由多个独立串口模块承担，主控单元负责“网络中断”和少量的USB中断，从而解决单个主控单元由于过多的“网络中断”+“串口中断”无法实现多个串口的串口服务器的难题，降低多口串口服务器的实现难度和成本。

技术领域

本发明涉及串口通信领域，更具体地，涉及一种串口服务器及串口服务器的实现方法。

背景技术

目前工业现场仍然存在很多利用RS485/422/233,CAN等工业总线实现工业自动化数据采集和控制的工业自动化应用；由于此类工业总线通常通信距离比较有限，无法满足当前工业4.0的需求；所以很多厂家推出了RS485/422/233转Ethernet的串口服务器，以及CAN转Ethernet的CAN服务器来利用无处不在的以太网技术，扩展工业现场总线的通信距离。

1）比较常见的串口服务器是1/2/4/8/16/32口串口服务器，最多也是32口串口服务器。当现场需要超过32口服务器时，将面临无设备可用的场景。

2）在单个CPU上通过总线扩展多路串口设备时，由于串口和网络接口的硬件中断和软中断过多，导致CPU负载过重，从而使整机的性能下降，无法满足多口串口服务器高波特率数据传输需求。如果使用高性能CPU，将导致产品成本直线上升，并且不能有效降低中断过多对CPU性能的负面影响。例如在一款Intel i3的 4核 CPU主频2.8GHz+8G内存的PC上，通过PCIe转串口扩展卡，同时运行27路串口，每个串口只开一个socket进行串口和网络数据互发通讯，串口波特率在115200bps时，CPU占有率已经达到90%左右，其中CPU被大量串口软硬中断占用，导致系统卡顿无法正常工作。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种串口服务器及串口服务器的实现方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种串口服务器，包括主控单元和多个串口模块，所述主控单元集成有USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）主机设备，每一个所述串口模块集成有USB从机设备，每一个USB从机设备通过USB集线器与所述USB主机设备通信连接，每一个所述串口模块自带多路串口，每一个所述串口模块通过自带串口与外界串口设备进行数据通信。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述主控单元为主控CPU（central processing unit，中央处理器），每一个所述串口模块为MCU（Microcontroller Unit，微控制单元），每一个所述串口模块自带8路串口。

可选的，每一个所述串口模块包括MCU单元、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4；所述电阻R1和电阻R2串联连接在VCC和地线之间，所述电阻R3和所述电阻R4串联连接在VCC和地线之间，所述MCU单元的引脚Gpio1连接在电阻R1和电阻R2之间，所述MCU单元的引脚Gpio2连接在电阻R3和电阻R4之间；通过MCU单元的引脚Gpio1和引脚Gpio2的不同电平确定本串口模块在所有串口模块中的序列号。