论文部分内容阅读
在传统的门禁系统、pos消费系统、考勤系统、安防系统、医疗设备系统和工业控制系统中,有大量的传感器、读卡器、检测器等等许多现场设备需要连接来采集数据,由于串行通信在近距离传输数据时易于实现和维护并能保证较高的数据传输安全性,因此串行通信被广泛应用。但是,串行通信传输速度慢、传输距离相对较近,距离较远时其传输可靠性存在较大缺陷,若是要处理成百上千的传感器、检测器等现场设备与远端主机之间的数据传输甚至与多个主机进行通信,采用串行总线通信的控制网络将会十分庞杂。由于串行通信技术本身的局限性,单纯依靠它来实现控制系统中的传感器、检测器等现场设备与远端主机之间的数据传输显然存在许多局限性,势必不利于自动化控制系统的发展。随着计算机技术、自动化控制技术以及通信技术的发展,传统的控制技术正经历着一场史无前例的革新,逐渐向网络化发展。对语音、图像等等这些要求大数据量、高速率传输信号的需求,又促使现在在业界内盛行的以太网与控制网络的联合。本文根据工业控制环境的特点需要,以基于Cortex-M3内核的微控制器LPC1768为核心设计了低成本的嵌入式串口服务器,使分散于工业控制现场层的多个RS-485串口设备无缝接入工业以太网,以实现工业监控的数据采集、传输和设备控制的分布式智能化管理。本文主要内容是介绍串口服务器在控制系统中的意义和作用,并实现了基于Cortex-M3构架的32位高性能、低成本的微处理器LPC1768、嵌入式操作系统μC/OS-II和嵌入式TCP/IP协议栈的串口服务器的完整设计。设计主要包括三个部分的内容：(1)以LPC1768为核心的硬件平台的设计：主要的电路包括以太网接口电路,电源及复位电路,串口扩展电路,调试电路,电平转换电路；(2)设备固件程序的设计：主要包括TCP/IP协议和μC/OS-II操作系统的移植以及数据转发程序；(3)设备驱动程序的设计：主要包括虚拟串口驱动程序设计。最后通过多次实验及测试农明本系统能进行双向通信,可以正确完整的传输数据,PC机可以通过虚拟串口访问串行链路,同时实现了16路串口扩展。本文设计的以太网串口服务器具有性能可靠、体积小、成本低、功耗低等特点,适用与工业控制环境,满足实际需求。