来源：单片机及嵌入式系统应用 作者：东华理工学院 刘通良 周建勇 潘仕彬 何为民

    随着企业规模的扩大和internet技术的广泛普及，全球各个领域的不同企业已经对“让设备联网”达成共识，而在工业控制和通信设备中，更多的却是符合rs232标准的串行口设备。如何将多个串行口的数据转发到网络上，实现设备的远程控制、数据的远程传输便成了一个亟待解决的问题。同时，考虑到成本问题，以往设备又不可能全部淘汰，因此，本文提出一种基于tcp／ip的多串口转换网关，可从根本上解决这一难题。

    多串口转换网关使得串口数据流到以太网数据流的传输成为可能。它能连接多个rs232串口设备，并将串口数据进行选择和处理，把rs232接口的数据流转化成以太网数据流，这样就可以进行网络化的数据处理，实现串行数据的网络化。采用此种方案，无需淘汰原有串口设备，多台设备可同时入网，既可以提高设备利用率，又节约组网费用，还可在已有的网络基础上简化布线复杂度。采用串口扩展芯片gm8123可实现低成本、较高速度、控制简单的多串口方案。

    1 系统应用方案

    在企业自动化系统中，上层企业管理层和生产监控层一般都采用以太网和pc机，而下层车间现场多是rs232串口的测控设备。本文提出的多串口转换网关，能够方便实现上下两层的沟通。

    可连接多台串口设备是本系统最大的特点，避免了为每台设备配置一个网关带来的成本较高、组网复杂的弊端。

    2 系统结构

    tcp／ip协议由应用层、udp层、ip层和数据链路层组成。为了实现透明传输，增加应用进程协议层——串口层。串口层由串口链路层和串口网络层构成。网关在串口层构建，同时解析rs232数据包，并作为tcp／ip网络应用层的数据传输。多串口网关由tcp／ip协议转换模块和多串口收发控制模块组成，结构如图1所示。

    (1)tcp／lp协议转换模块

    它是一个微型的以太网接入模块，由微控制器(mcu)、网卡接口芯片、eeprom 93c46、片外512 kbsram芯片is6llv5128以及辅助元件构成。微控制器控制网卡接口芯片进行网络通信，实现地址解析协议(arp)、internet控制报文协议(icmp)、ip协议、用户数据报协议(udp)等协议的解析和封包。将以太网发送缓冲区的串口帧封装在udp包中，并传给ip层；同时，接收以太网数据帧并向上层层解包，分离应用层数据，然后数据的解析处理交由多串口发送模块完成，实现rs232串口流与以太网端口流的透明转换。

    (2)多串口收发控制模块

    实现多个rs232串口数据流的收／发控制，包括微控制器、串口扩展芯片(gm8123)、max232等元件。微控制器控制gm8123完成多串口数据收发，接收多个串口源数据，封装后写入以太网发送缓冲区打包传输；同时，接收以太网应用层的数据，解析并发送给测控设备。它不关心通信数据的具体意义，只负责接收／发送，封装／拆封串口帧，提供通用接口。

    3 多串口实现

    3.1 实现方案——采用串口扩展芯片

    在微控制器中有2个uart的基础上，采用gm8123，系统能提供2组(uarto、uartl)共4个串行口(com1、com2、c0m3、com4)，利用两级优先级控制uarto和uartl的中断请求且允许嵌套。在uarto的中断例程内部，通过查询方式确定数据源是哪个子串口。

    当两组串口同时有数据请求时，首先，mcu的中断机制判断中断请求的优先级，对优先级高的中断请求优先响应。系统对优先级分配：uart0为2，uartl为1，即mcu优先响应uart0的中断请求。当uarto的3个子口同时有数据请求时，通过轮询方式，对各个子口予以响应，即按照子口号的地址由小到大进行响应。这样，就形成了2级中断和4个串口的多串口实现方案。

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