1. 引言
隨著世界范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的日趨成熟,工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)日益采用以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議作為最主要的通信接口和手段。以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最廣泛、成長(zhǎng)最快的局域網(wǎng)技術(shù),在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了超乎尋常的發(fā)展?,F(xiàn)在的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是在不改變?cè)性O(shè)計(jì)且投資較少的情況下,方便快捷地實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的串口設(shè)備與以太網(wǎng)之間的連接。在我們的課題研究中,即采用了XPORT服務(wù)器策略。
XPORT由美國(guó)Lantronix公司于2002年研發(fā)成功,它是目前最小、最完整的串行口到以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換方案。XPORT使用了Lantronix公司的DSTni系列網(wǎng)絡(luò)芯片,10/100M的PHY,以及256KB的RAM和512KB的閃存。XPORT工作電壓為3.3V,支持TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,有一個(gè)支持RS-232串行標(biāo)準(zhǔn)、速度高達(dá)230Kbps的串行端口,完全可以滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信速度的要求。它還提供一個(gè)RJ-45網(wǎng)絡(luò)端口,可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)串行設(shè)備與以態(tài)網(wǎng)的連接,從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)通信。本文主要討論XPORT在目標(biāo)板上電自動(dòng)配置參數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法,本文中的目標(biāo)板主要由RABBIT2000 CPU芯片、XPORT元件、液晶屏及按鍵等資源組成,實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的通訊和字符的輸出顯示等功能。
2. 設(shè)計(jì)思路
2.1. XPORT參數(shù)配置方法比較
XPORT可以使用多種方式進(jìn)行參數(shù)的配置,其中主要提供了從以太網(wǎng)和串口設(shè)置的兩種途徑:通過(guò)以太網(wǎng)口可以使用XPORT Installer、網(wǎng)頁(yè)、Telnet等手段進(jìn)行設(shè)置;通過(guò)串口可以使用串口登陸的方法。
在網(wǎng)口進(jìn)行設(shè)置的幾種方法中,XPORT Installer是Lantronix公司為XPORT專(zhuān)門(mén)提供的操作軟件,最適合第一次對(duì)XPORT進(jìn)行配置或是在不明XPORT的IP地址時(shí)使用,它可以自動(dòng)搜索在線(xiàn)上的XPORT地址列表。網(wǎng)頁(yè)和Telnet設(shè)置的方法適用于需要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)使用,前提條件是必須已經(jīng)知道XPORT的IP地址。這幾種方法的共有特性是必須在主機(jī)上對(duì)XPORT進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,不能脫離主機(jī)自行配置。
從串口進(jìn)行配置的做法是通過(guò)串口登陸到XPORT的監(jiān)視模式下,通過(guò)設(shè)置信息進(jìn)行配置。這樣既可以在主機(jī)通過(guò)串口登陸時(shí)配置,又能夠通過(guò)目標(biāo)板CPU編程實(shí)現(xiàn),達(dá)到脫離主機(jī)上電自動(dòng)配置完畢的目標(biāo)。以下我們就采用這種方法在RABBIT 2000平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊。
2.2. 監(jiān)視模式中設(shè)置參數(shù)的原理
從串口進(jìn)入監(jiān)視模式的方法是將XPORT元件進(jìn)行復(fù)位或是重啟電源,用一秒的時(shí)間鍵入三個(gè)小寫(xiě)x字符就可以進(jìn)入監(jiān)視模式。但需要注意的是輸入3個(gè)x時(shí)應(yīng)該控制好輸入的時(shí)間,最簡(jiǎn)單的方法是一直輸入x直到進(jìn)入監(jiān)視模式。進(jìn)入監(jiān)視模式之后,從串口會(huì)傳回一些字符標(biāo)志以進(jìn)入監(jiān)視模式,并且出現(xiàn)提示符,0>提示符表明成功進(jìn)入監(jiān)視模式,其中提示符的含義見(jiàn)圖1。
圖1
進(jìn)入監(jiān)視模式得到0>提示符后,可以鍵入VS、GC等命令得到版本號(hào)和設(shè)置信息,具體的命令請(qǐng)參考技術(shù)手冊(cè)。如要在監(jiān)視模式中進(jìn)行設(shè)置,必須有設(shè)置信息的120位數(shù)據(jù),鍵入SC按回車(chē)鍵后,將設(shè)置信息輸入即可,但新的設(shè)置需要重啟后才能夠起作用。最簡(jiǎn)單的方法是將使用者希望設(shè)置的信息通過(guò)GC命令得到,將數(shù)據(jù)拷貝保存,并且修改其中需要更改的信息,在鍵入SC及回車(chē)后直接將希望設(shè)置的新信息復(fù)制過(guò)來(lái)。這種方法在串口設(shè)置中常用,提供的初始化設(shè)置程序也是基于這種方法的。
設(shè)置信息包括了XPORT的主要參數(shù),因此我們需要分析設(shè)置信息的含義,以便使用者能夠根據(jù)個(gè)人的定義去實(shí)現(xiàn)。其中第一條設(shè)置信息中包括了本地IP地址、遠(yuǎn)程IP地址、子網(wǎng)掩碼、波特率、本地端口、遠(yuǎn)程端口及UDP/TCPIP模式等幾個(gè)重要參數(shù)。我們進(jìn)行相應(yīng)配置就可以實(shí)現(xiàn)正常的通信。
3. Xport設(shè)置程序
3.1. 程序流程
應(yīng)用程序?qū)PORT進(jìn)行設(shè)置時(shí),采用的原理是通過(guò)串口方式進(jìn)入監(jiān)視模式,由于監(jiān)視模式許多命令可以應(yīng)用,并且所有操作都是基于二進(jìn)制的數(shù)字操作,所以編程相對(duì)簡(jiǎn)單。為了方便使用者操作,我們已經(jīng)將這些操作封裝成幾個(gè)函數(shù)。
3.2. 程序說(shuō)明
我們?cè)诔绦蛑刑峁┮粋€(gè)結(jié)構(gòu)體typedef struct XPORT,主要存儲(chǔ)希望設(shè)定的參數(shù)值,其中包括本地IP、遠(yuǎn)程IP、子網(wǎng)掩碼、波特率、本地端口、遠(yuǎn)程端口及UDP/TCPIP類(lèi)型等參數(shù)。另外還定義了一個(gè)數(shù)組unsigned char setupbuf[0x12F],用來(lái)存儲(chǔ)設(shè)置信息的數(shù)據(jù)。
我們封裝了幾個(gè)配置函數(shù)的原型如下:
int init_XPORT(struct XPORT *ptr1,unsigned char *buf1) //接口函數(shù)
void monitor (struct XPORT *ptr4,unsigned char *buf4) //進(jìn)入監(jiān)視模式得到設(shè)置信息
void setconfig(struct XPORT *ptr2,unsigned char *buf2) //設(shè)置參數(shù)函數(shù)
int getconfig(struct XPORT *oldptr3,struct XPORT *newptr3,unsigned char *buf3) //得到設(shè)置后的數(shù)據(jù)和欲設(shè)值進(jìn)行比較
主程序和進(jìn)入監(jiān)視模式的函數(shù)流程在上面已經(jīng)給出,設(shè)置參數(shù)函數(shù)只不過(guò)是把需要設(shè)置的參數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制替換到相應(yīng)的位置即可。但需要注意校驗(yàn)和計(jì)算,即將第一行數(shù)據(jù)以?xún)晌蛔址绞睫D(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù),將轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù)逐個(gè)相加,再用100H減去相加后的和,即為它的校驗(yàn)核,如果校驗(yàn)核錯(cuò)誤,設(shè)置將不能成功。將程序燒入FLASH,上電后自動(dòng)將XPORT參數(shù)設(shè)置完畢,在液晶屏上顯示出成功的信息,能夠進(jìn)行正常的UDP數(shù)據(jù)包的收發(fā)。
4. 結(jié)論
與通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)XPORT元件設(shè)置相比,通過(guò)串口程序?qū)PORT元件進(jìn)行設(shè)置有很多優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)以太網(wǎng)方式需要使用者進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置。而我們?cè)谶@里提供給使用者的是一個(gè)通用的XPORT元件自動(dòng)設(shè)置的程序,上電時(shí)設(shè)置程序自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)入監(jiān)視模式,并且自動(dòng)完成本地IP地址、遠(yuǎn)程IP地址、子網(wǎng)掩碼、本地端口號(hào)、遠(yuǎn)程端口號(hào)及波特率等的設(shè)置,不需要使用者手動(dòng)設(shè)置。當(dāng)多塊目標(biāo)板需要同時(shí)連接到以太網(wǎng)時(shí),通過(guò)串口程序?qū)PORT進(jìn)行設(shè)置可以節(jié)省大量時(shí)間和人力。
現(xiàn)在XPORT已經(jīng)被應(yīng)用于工業(yè)系統(tǒng)中,主要適用于需要以太網(wǎng)通訊但對(duì)其要求不高的情況。其主要特點(diǎn)為簡(jiǎn)單易用,連接方便,并且可以依據(jù)使用者的要求定制所需的功能。但它也有一定的局限性,比如傳輸數(shù)據(jù)量大時(shí)將導(dǎo)致速度很慢,操作編程不太靈活等。總而言之,XPORT提供了一種以太網(wǎng)連接方法,使用者應(yīng)按照個(gè)人的需求決定是否選用。
5. 參考文獻(xiàn)
1. LANTRONIX,XPORT User Manual & Integration Kit, Revision D February 10, 2003
2. 劉紅玲等編著,實(shí)用微機(jī)接口技術(shù),中國(guó)電力出版社,2003.2