基于IPort-1模块的嵌入式设备网络解决方案

0  引言

鉴于原来RS232、RS485的串口设备已不再适应信息化的步伐。从串口到网口的转化，从电平级别的串口通信到以太网甚至Internet方式的网络化级别通信已是必然趋势。设备联网管理具有灵活性强、可远程控制、接口标准等优点。给嵌入式设备增加网口连接的常用方法是在硬件电路上增加以太网控制芯片和接口，但是，这些芯片通常都有100个以上的管脚，且需要对芯片的硬件结构和网络通信协议有深刻了解，或者自行设计TCP／IP协议栈和网络控制端，技术门槛较高。而对于对网络通信协议不甚了解，又想要给嵌入式设备增加网络接口，同时还不想改变原有硬件结构的用户来说，使用一款不需要了解网络接口的相关知识，便可使网口和串口通信相互转换的产品，无疑是一个较好方案。为此，本文提出了一种使用IPort-1模块给用户嵌入式设备增加网络接口的实现方案。用户可以在完全不了解网络协议和控制接口的情况下，给自己的嵌入式设备增加网口而不需要修改原有的硬件电路，因而是一种方便易行的嵌入式设备网络解决方案。

1 IPort-1模块的结构和功能

IPort-1模块是广州致远电子有限公司开发的一款多功能嵌入式以太网串口数据转换模块，它内部集成了TCP／IP协议栈。利用它可以轻松完成嵌入式设备的网络功能。IPort-1模块内部集成有10／100M自适应以太网接口，其串口通信最高波特率高达230.4 kbps，并具有TCP Server、TCPClient、UDP和Real COM driver等多种工作模式，可支持最多四个连接，同时支持域名访问等功能。

IPort-1模块的引脚定义如图1所示。该模块共有16个引脚，其中包括3个输入管脚，3个输出管脚，1个IO口，这些端口对应于不同的工作模式，有不同的输入或输出功能。

2  IPort-1模块的Real COM模式应用

在ReM COM模式下，其上位机运行的一个后台服务程序将主动连接到IPort-1模块，并在PC端增加一个串口，这个串口就是IPort-1模块的串口。一般在保证硬件连接好之后，应首先为PC设定IP地址、子网掩码和网关等网络参数，参数要求必须与IPox-1模块在设定在同一网段内。IPort-1以太网转串口模块的默认IP地址为：192.168.0.178。其次．使用模块自带的ZNetCom软件可以获取设备配置信息，并可设定工作方式、串口波特率等参数。最后，便可以使用ZNetManager软件启动服务，从而进行通信。
 

图2所示是IPort-1模块与CAN模块的电路连接图。从图2可以看出，IPort-1模块与其它具有UART接口的设备进行通信时。只需要把IPort-1模块的TXD与设备的RXD相连，同时将IPort-1模块的RXD与设备的TXD相连就可以了，其电路连接非常简单。

图3是IPort-1模块与CAN模块的通信过程调试结果。
 

3 其它工作模式

除了Real COM模式，IPort-1模块还具有TCPServeY、TCP Client、UDP三种工作模式。在TCPServer工作模式下，IPort-1模块不会主动与其它设备进行连接，而始终等待客户端(TCP Client)的连接，在与客户端建立TCP连接后，即可进行双向数据通信。而在TCP客户端(TCP Client)模式下，IPort-1模块将主动与预先设定好的TCP服务器进行连接，如果连接不成功，客户端将会根据设置的连接条件不断尝试与TCP服务器建立连接。在与TCP服务器端建立TCP连接后，即可进行双向数据通信。与以上模式使用的TCP协议不同，UDP模式使用UDP协议进行数据通信。UDP是一种不基于连接的通信方式，它不能保证发往目标主机的数据包被正确接收，所以在对可靠性要求较高的场合，一般需要通过上层的通信协议来保证数据的正确性；但是，因为UDP方式是一种较简单的通信方式，所以它不会增加过多的额外通信量，同时，还可以提供比TCP方式更高的通信速度，以保证数据包的实时性。事实上，在网络环境比较简单、网络通信负载不是太大的情况下，UDP工作方式并不容易出错。工作在这种方式下的设备的地位都是相等的，不存在服务器和客户端。

4 结束语

使用IPort-1模块可以使用户在不了解网络通信协议和其内部硬件组成结构的情况下，就可以方便地给嵌入式设备增加网络接口，同时也不需要改变电路的原有硬件结构，因而是一种方便易行的嵌入式设备网络解决方案。(苏娟，严正国 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西  西安)