实现基于TCP/IP的多串口转换网关

　　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，并串口数据进行选择和处理，把rs323借口子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，还可以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cs232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道。

　　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。