基于树莓派的多串口多总线服务器设计基于树莓派的多串口多总线服务器设计
工业控制中,各设备的信号采集和监控只靠串口总线难以实现扩展,要将现场控制网络和信息网络相连,就需
要解决串口通信协议和因特网通信协议的转换问题,即把原有设备转换为具备网络接口的外设,这样可以将传
统串行链路上的数据传输到信息网络上,而无需更换原有设备。如此,可以提高原有设备利用率、增加多终端
连接数、节约成本、简化布线的复杂度及延长通信距离。 近年来,因信息化和物联网发展的需要,串口服
务器大量涌现,它们不占用主机资源,且具有终端服务器的功能。不过,设备体积庞大、价格昂贵、串口不易
裁剪或扩展、传输大量数据帧时丢包、参数配置繁杂等问题也随之出现。 本设计采用的串口服务器的设备-
-树莓派,是一
工业控制中,各设备的信号采集和监控只靠串口总线难以实现扩展,要将现场控制网络和信息网络相连,就需要解决串口
通信协议和因特网通信协议的转换问题,即把原有设备转换为具备网络接口的外设,这样可以将传统串行链路上的数据传输到
信息网络上,而无需更换原有设备。如此,可以提高原有设备利用率、增加多终端连接数、节约成本、简化布线的复杂度及延
长通信距离。
近年来,因信息化和物联网发展的需要,串口服务器大量涌现,它们不占用主机资源,且具有终端服务器的功能。不过,
设备体积庞大、价格昂贵、串口不易裁剪或扩展、传输大量数据帧时丢包、参数配置繁杂等问题也随之出现。
本设计采用的串口服务器的设备--树莓派,是一款体积小、价格便宜但功能非常强大的平台,可通过多种通信方式接入互
联网,支持多种完整网络协议,结合USB-hub及USB/串口转换器使用,可保证串口服务器使用方便,并实现实时、准确、长
时间稳定的数据传输。
1 总体设计总体设计
根据当今工业现场数据传输需求,应具备的技术指标和设置参数如下。
1.1 技术指标
①主控芯片:32位700 MHz的ARM1176JZF-S处理器;
②操作系统:Linux;
③支持协议:TCP/IP、UDP、HTTP、FTP;
④网络接口:10/100 Mbps自适应以太网接口;
⑤串口类型:1~16个RS 232/RS485/RS422接口,1个TTL电平串口;
⑥参数配置方式:WEB浏览器配置;
⑦会话数:支持多连接,满足5个以内用户同时管理一个模块设备;
⑧工作模式:TCP客户端、TCP服务器、UDP广播模式;
⑨指示灯:电源指示灯、通信指示灯;
⑩供电电压:5 V.
1.2 设置参数
该设备选择WEB浏览器设置方式,内置WEB服务器,用户可进行IP地址、串口通信参数、工作模式等的管理和配置。以
下主要介绍串口通信和工作模式参数的设置。
(1)串口通信参数
①波特率为2 400~115 200 bps;
②数据位为6/7/8/9;
③校验位为None/Even/Odd;
④停止位为1/1.5/2;
⑤成帧长度为1~15000字节;
⑥成帧间隔为30~500位。
其中,成帧长度指每一帧接收数据的长度,接收端缓冲区一旦接收到该长度的数据就转发出去;成帧间隔就是所谓的串口
超时,超时时间T(s)、成帧间隔N(位)、波特率B(b/s)的关系如下。一旦超时,不管已有数据长度是不是达到成帧长
度,接收端缓冲区就将已有数据组帧转发出去。