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嵌入式多路串口服务器设计与实现

嵌入式多路串口服务器设计与实现

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作者：余毅中北大学

学位级别：硕士

随着计算机技术、网络通信技术在生产生活中的逐渐普及,各种设备的网络化、IP化成为主要的发展趋势。但在工业生产和自动化控制等诸多领域,仍有大量设备还在使用传统的RS-232/485/422串口通信,如果在短期内对串口设备进行更换势必会对... 详细信息

随着计算机技术、网络通信技术在生产生活中的逐渐普及,各种设备的网络化、IP化成为主要的发展趋势。但在工业生产和自动化控制等诸多领域,仍有大量设备还在使用传统的RS-232/485/422串口通信,如果在短期内对串口设备进行更换势必会对当下生产生活造成巨大压力,而嵌入式串口服务器的诞生为串口设备联网提供了一种实用方案。为了满足复杂仪器中各类串口设备网络化数据传输的迫切需求,本文以Cortex-M3系列处理器GD32为核心搭建硬件平台,嵌入实时操作系统,结合TCP/IP协议,设计了一种低成本的多路串口服务器。设计具体内容如下:(1)介绍了国内外串口服务器的研究现状,通过对不同设计方案的对比和分析,完成系统软硬件的选型,对设计过程中的主要问题进行分析并提出解决方案。(2)将系统硬件的总体方案划分为各个功能模块,并完成相应的电路设计,主要电路包括主控制模块电路、以太网通信模块电路、串口扩展模块电路、串口接口模块电路以及电源电路。(3)为实现网络数据与串口数据的相互转换,编写了以太网通信程序和串口通信程序,并向GD32中移植嵌入式操作系统协助完成各通道数据传输的调度,最后利用http协议搭建Web服务器设计了参数配置模块,用户可通过网页对串口服务器进行远程调参。(4)通过搭建系统测试平台,对串口服务器的各功能模块和系统整体性能进行测试分析,证明了整体设计的可行性。本文设计的多路串口服务器能够使4路串口设备与计算机通讯,并且每路串口通道都支持RS-232/485/422三种串口通讯方式,同时能够设置TCP、Modbus TCP、UDP等多种工作模式。实验测试结果表明,系统整体延迟时间控制在1.5s以内,多路数据传输时丢包率小于2.5%。

关键词： GD32 嵌入式多路串口服务器 RS-232/485/422 远程调参

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