CN101741849A - 一种传输串口业务数据的方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输串口业务的方法、系统及设备，预先为接收以及输出串口业务数据的基于以太网络的串行SOE设备中的串口业务数据处理模块配置媒体访问控制MAC地址，第一SOE设备中的串口业务数据第一处理模块接收第一串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第一处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第一以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备，第二SOE设备接收第一以太网报文，进行解封装，获取第一串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块输出。应用本发明，可以降低串口业务数据传输时延以及设备成本。

Description

一种传输串口业务数据的方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及串口通信技术，特别涉及一种传输串口业务数据的方法、系统及设备。

背景技术

目前，串口通信作为工业和电力行业自动控制设备的传统方式，仍然有广泛的用途。

图1为现有串口通信连接结构示意图。参见图1，主机设备通过共用的推荐标准(RS，Recommend Standard)485总线与各远端设备相连，主机设备将携带远端设备标识的串口业务数据通过RS485总线发送，各远端设备根据接收的串口业务数据中携带的远端设备标识确定是否为发送给自己的业务数据，并将携带自身标识的串口业务数据通过RS485总线发送至主机设备。

图2为现有串口通信连接另一结构示意图。参见图2，主机设备与各远端设备分别通过各自单独的RS232线相连，即主机设备与各远端设备独立通信，主机设备将串口业务数据通过相连的RS232线发送给远端设备，远端设备通过RS232线向主机设备发送串口业务数据。

由上述的串口通信方式可见，由于RS232线/RS485总线无法进行远距离传输，该串口通信只能实现本地通信、业务数据无法进行交换和会聚，因此，随着网络技术的发展，通过串口服务器，利用网际协议(IP，InternetProtocol)技术传输串口业务数据的技术开始获得应用以解决上述技术问题。

图3为现有传输串口业务数据的网络系统结构示意图。参见图3，该网络系统包括：主机设备30、多个串口服务器31～34、IP网络35以及多个远端设备36～39，其中，

主机设备30与串口服务器31相连，串口服务器31通过IP网络35分别与串口服务器32、33、34相连，串口服务器32与远端设备36相连，串口服务器33与远端设备37相连，串口服务器34分别与远端设备38和远端设备39相连。

主机设备30将串口业务数据输出至串口服务器31，串口服务器31根据传输控制协议/网际协议(TCP/IP，Transfer Control Protocol/InternetProtocol)栈，通过软件将串口业务数据转换为IP数据，进行IP报文封装和处理后，通过IP网络35传输到串口服务器32～34，串口服务器32～34根据TCP/IP协议栈，对接收的IP报文进行解封装，并通过软件将解封装后的IP数据转换为串口业务数据，输出至相应的远端设备。

图4为现有传输串口业务的网络系统另一结构示意图。参见图4，与图3不同的是，包含有两个主机设备，其传输串口业务数据的流程与图3相类似，在此不再赘述。

由上述可见，在上述通过串口服务器以及IP网络传输串口业务的解决方案中，由于采用了标准IP技术，具有较强的网络适应性，可以跨越因特网(IP网络)传输，但还存在下面几个问题：

(一)、设备成本较高。串口服务器需要处理TCP/IP协议栈，因此要求处理器性能较高，使得串口服务器成本较高。

(二)、数据处理时延较大。串口服务器一般都是通过软件进行IP报文封装和处理，封装和处理导致的时延较大，一般都需要几ms甚至十几ms，不能满足一些对时延要求敏感的业务传输。

(三)、多端口的串口服务器，串口业务数据不易隔离，影响业务安全性。如前述图4所示，当一个两端口串口服务器通过IP网络连接到远端不同的串口服务器时，由于主机设备1、2可能需要数据隔离，而通常一个串口服务器仅有一个IP地址，无法将主机设备1、2的业务进行虚拟局域网(VLAN，Virtual Local Area Network)隔离。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种传输串口业务的方法，降低串口业务数据传输时延以及设备成本。

本发明的另一目的在于提供一种传输串口业务的系统，降低串口业务数据传输时延以及设备成本。

本发明的再一目的在于提供一种基于以太网络的串行SOE设备，降低串口业务数据传输时延以及设备成本。

为达到上述目的，本发明提供的一种传输串口业务的方法，预先为接收以及输出串口业务数据的基于以太网络的串行SOE设备中的串口业务数据处理模块配置媒体访问控制MAC地址，该方法包括：

A、第一SOE设备中的串口业务数据第一处理模块接收第一串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第一处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第一以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备；

B、第二SOE设备接收第一以太网报文，进行解封装，获取第一串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块输出。

在封装以太网报文后，进一步包括：为封装的第一以太网报文设置标识不同业务的以太网报文所属的虚拟局域网VLAN标签、和/或，业务质量QoS信息标签。

所述第一SOE设备进一步包括串口业务数据第三处理模块，所述第二SOE设备进一步包括串口业务数据第四处理模块，

所述步骤A进一步包括：第一SOE设备中的串口业务数据第三处理模块接收第二串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第三处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第二以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备；

所述步骤B进一步包括：第二SOE设备接收第二以太网报文，进行解封装，获取第二串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第四处理模块输出。

所述步骤A具体包括：

串口电平转换模块接收串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的晶体管-晶体管逻辑TTL电平或互补金属氧化物半导体管CMOS电平，输出逻辑电路电平串口业务数据至串口业务数据处理模块；

串口业务数据处理模块接收逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

以太网成帧模块获取串口业务数据处理模块的MAC地址，读取预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系；

根据串口业务数据处理模块的MAC地址，从映射关系中获取该串口业务数据处理模块的MAC地址映射的目的MAC地址，将接收的字节数据封装为以太网报文；

将以太网报文通过以太网接口模块发送。

所述转换策略包括串口波特率、奇偶校验、停止位以及起始位信息。

所述步骤B具体包括：

以太网接口模块接收标识的以太网报文，输出至以太网成帧模块；

以太网成帧模块对接收的以太网报文进行解封装；

根据解封装得到的目的MAC地址判断该以太网报文是否属于该SOE设备；

根据解封装得到的目的MAC地址以及VLAN标签，确定该以太网报文所属的串口业务数据处理模块；

提取以太网报文包含的字节数据，输出至目的MAC地址对应的串口业务数据处理模块；

串口业务数据处理模块接收字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至串口电平转换模块；

串口电平转换模块将接收的逻辑电路电平串口业务数据转换为串口业务数据并输出。

一种传输串口业务数据的系统，该系统包括主机设备、第一基于以太网络的串行SOE设备、第二SOE设备、以太网络以及远端设备，预先在所述第一SOE设备和所述第二SOE设备中配置所述主机设备对应的第一接口MAC地址与所述远端设备对应的第三接口MAC地址的映射关系，其中，

所述主机设备，通过第一接口将串口业务数据输出至所述第一SOE设备；

所述第一SOE设备，用于通过第一接口接收所述主机设备输出的串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取第一接口MAC地址映射的第三接口MAC地址，封装为以太网报文，通过所述以太网络发送至所述第二SOE设备；

所述第二SOE设备，接收以太网报文，进行解封装，获取串口业务数据，根据解封装得到的第三接口MAC地址，通过第三接口发送至所述远端设备。

所述主机设备为多个，分别通过独立的接口与所述第一SOE设备相连，所述远端设备为多个，分别通过独立的接口与所述第二SOE设备相连，

所述第一SOE设备和所述第二SOE设备中预先配置有所述多个主机设备对应的接口MAC地址与所述多个远端设备对应的接口MAC地址的映射关系，

所述第一SOE设备，用于通过独立的接口分别接收所述多个主机设备输出的串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取各主机设备接口MAC地址映射的远端设备接口MAC地址，分别封装为以太网报文，通过所述以太网络发送至所述第二SOE设备；

所述第二SOE设备，接收以太网报文，进行解封装，获取串口业务数据，根据解封装得到的远端设备接口MAC地址，通过相应接口发送至所述远端设备接口MAC地址对应的远端设备。

一种基于以太网络的串行SOE设备，包括：第一串口电平转换模块、串口业务数据第一处理模块、以太网成帧模块、串口业务数据第二处理模块、主控模块以及以太网接口模块，其中，

第一串口电平转换模块，用于接收第一主机设备的串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的晶体管-晶体管逻辑TTL电平或互补金属氧化物半导体管CMOS电平；接收串口业务数据第二处理模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，转换为串口业务数据，输出至第一主机设备；

串口业务数据第一处理模块，用于接收第一串口电平转换模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

串口业务数据第二处理模块，用于接收来自以太网成帧模块输出的并行的字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至第一串口电平转换模块；

以太网成帧模块，用于从串口业务数据第一处理模块接收字节数据，根据串口业务数据第一处理模块的MAC地址以及预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系，封装为以太网报文，发送给以太网接口模块；接收来自以太网接口模块的以太网报文，进行解封装，根据解封装得到的目的MAC地址将以太网报文中的并行的字节数据输出至该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块；

以太网接口模块，用于通过以太网接口将接收的以太网成帧模块输出的以太网报文发送出去；接收来自外部的以太网报文，输出至以太网成帧模块；

主控单元，用于为串口业务数据第一处理模块配置MAC地址、为串口业务数据第一处理模块以及串口业务数据第二处理模块配置转换策略、为以太网成帧模块配置目的MAC地址和源MAC地址的映射关系。

所述以太网成帧模块进一步用于为封装的以太网报文设置标识不同业务的以太网报文所属的虚拟局域网VLAN标签、和/或，业务质量QoS信息标签。

进一步包括：第二串口电平转换模块、串口业务数据第三处理模块以及串口业务数据第四处理模块，其中，

第二串口电平转换模块，用于接收外部第二主机设备的串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的TTL电平或CMOS电平；接收串口业务数据第四处理模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，转换为串口业务数据，输出至第二主机设备；

串口业务数据第三处理模块，用于接收第二串口电平转换模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

串口业务数据第四处理模块，用于接收来自以太网成帧模块输出的并行的字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至第二串口电平转换模块；

以太网成帧模块，用于从串口业务数据第三处理模块接收字节数据，根据串口业务数据第三处理模块的MAC地址以及预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系，封装为以太网报文，发送给以太网接口模块；接收来自以太网接口模块的以太网报文，进行解封装，根据解封装得到的目的MAC地址将以太网报文中的并行的字节数据输出至该目的MAC地址对应的串口业务数据第四处理模块。

由上述技术方案可见，本发明实施例的传输串口业务的方法、系统及设备，预先为接收以及输出串口业务数据的基于以太网络的串行SOE设备中的串口业务数据处理模块配置媒体访问控制MAC地址，第一SOE设备中的串口业务数据第一处理模块接收第一串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第一处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第一以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备，第二SOE设备接收第一以太网报文，进行解封装，获取第一串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块输出。这样，直接将串口业务数据封装在以太网帧中传输，没有复杂的TCP/IP协议栈处理，可以基于纯硬件实现，减少了处理的时延和复杂性，大大降低了设备的实现难度和成本；同时，通过对不同的串口业务数据处理模块分配单独MAC地址，可以实现不同串口业务数据之间的隔离，确保不同业务的数据安全；而且，SOE设备无需IP地址，不占用IP资源，管理也更方便。

附图说明

图1为现有串口通信连接结构示意图。

图2为现有串口通信连接另一结构示意图。

图3为现有传输串口业务数据的网络系统结构示意图。

图4为现有传输串口业务的网络系统另一结构示意图。

图5为本发明实施例传输串口业务数据的系统结构示意图。

图6为本发明实施例SOE设备的结构示意图。

图7为本发明实施例传输串口业务数据的方法流程示意图。

图8为本发明实施例第一SOE设备接收串口业务数据、输出以太网报文的具体流程示意图。

图9为本发明实施例第二SOE设备接收以太网报文、输出串口业务数据的具体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中，考虑基于标准IP技术的串口业务传输存在需要通过软件进行IP报文封装和处理而导致数据时延大、以及串口服务器仅有一个IP地址，使得串口业务数据不易隔离的技术问题，而现有宽带分组网中广泛使用的以太网络，没有复杂TCP/IP协议栈处理。因而，本发明实施例中，将RS232/485串口业务数据、目的MAC地址信息封装在以太网帧中进行传输，可以减少处理的时延和复杂性，大大降低设备的实现难度和成本；同时，通过对不同的串口分配单独媒体访问控制(MAC，Medium Access Control)地址和VLAN标签，以实现不同串口业务数据之间的隔离，确保不同业务的数据安全。在该以太网帧传递到对端后，再从中恢复出原来的RS232/485串口业务数据、MAC地址信息，以此实现RS232/485串口业务数据在以太网络中的透明传输。所述以太网络包括工业以太网以及以太无源光网络(EPON，Ethernet Passive Optical Network)。

图5为本发明实施例传输串口业务数据的系统结构示意图。参见图5，该系统包括主机设备、第一基于以太网络的串行(SOE，Serial over Ethernet)设备、第二SOE设备、以太网络以及远端设备，其中，

主机设备、SOE设备以及远端设备可以为一个或多个，一个SOE设备可以与多个主机设备相连，也可以与多个远端设备相连，图中，实线为串口业务数据流传输，虚线为信令流传输。

以下以该系统包括主机设备50、主机设备51、SOE设备52、SOE设备53、SOE设备54、以太网络55、远端设备56以及远端设备57为例，其中，SOE设备52分别与主机设备50和主机设备51相连，SOE设备53与远端设备56相连，SOE设备54与远端设备57相连，主机设备50需要将串口业务数据传输至远端设备56，主机设备51需要将串口业务数据传输至远端设备57。

预先在SOE设备52、SOE设备53以及SOE设备54中配置相应的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系。具体来说，在SOE设备52中配置主机设备50对应的第一接口MAC地址与远端设备56对应的第三接口MAC地址、主机设备51对应的第二接口MAC地址与远端设备57对应的第四接口MAC地址的映射关系；在SOE设备53中配置主机设备50对应的第一接口MAC地址与远端设备56对应的第三接口MAC地址的映射关系；在SOE设备54中配置主机设备51对应的第二接口MAC地址与远端设备57对应的第四接口MAC地址的映射关系。

主机设备50，通过第一接口将串口业务数据输出至SOE设备52；

主机设备51，通过第二接口将串口业务数据输出至SOE设备52；

SOE设备52，用于通过第一接口接收主机设备50输出的串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取第一接口MAC地址映射的第三接口MAC地址，封装为以太网报文，通过以太网络55发送至SOE设备53；通过第二接口接收主机设备51输出的串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取第二接口MAC地址映射的第四接口MAC地址，封装为以太网报文，通过以太网络55发送至SOE设备54；

对于SOE设备52来说，源MAC地址为第一接口MAC地址、目的MAC地址为第三接口MAC地址；或，源MAC地址为第二接口MAC地址、目的MAC地址为第四接口MAC地址。

SOE设备53，接收以太网报文，进行解封装，获取串口业务数据，根据解封装得到的第三接口MAC地址，通过第三接口发送至远端设备56；

SOE设备54，接收以太网报文，进行解封装，获取串口业务数据，根据解封装得到的第四接口MAC地址，通过第四接口发送至远端设备57。

上述示例中，也可以是远端设备向主机设备发送串口业务数据，其串口业务数据传输过程与主机设备向远端设备发送串口业务数据相类似，在此不再赘述。

在上述系统中，对于具有单一接口的SOE设备，具有唯一的MAC地址，对于具有多接口的SOE设备，对应具备多个MAC地址，以区分不同的接口端口。

图6为本发明实施例SOE设备的结构示意图。参见图6，图中，虚线表示控制信息流，实线表示串口业务数据流，该SOE设备包括：第一串口电平转换模块、串口业务数据第一处理模块、以太网成帧模块、串口业务数据第二处理模块、主控模块以及以太网接口模块，其中，

第一串口电平转换模块，用于接收第一主机设备的串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的晶体管-晶体管逻辑(TTL，Transistor-Transistor Logic)电平或互补金属氧化物半导体管(CMOS，ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)电平；接收串口业务数据第二处理模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，转换为串口业务数据，输出至第一主机设备；

本实施例中，接收的串口业务数据一般为-12V，转换为逻辑电路的TTL电平或CMOS电平一般为3V、5V等。关于电平转换，具体可参见相关技术文献。

串口业务数据第一处理模块，用于接收第一串口电平转换模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

本实施例中，串口业务数据第一处理模块根据事先设定的串口波特率、奇偶校验、停止位、起始位等信息，将逻辑电路电平串口业务数据转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，传递给以太网成帧模块。

串口业务数据第二处理模块，用于接收来自以太网成帧模块输出的并行的字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至第一串口电平转换模块；

同前所述，串口业务数据第二处理模块根据预先设定的串口波特率、奇偶校验、停止位、起始位等信息，将以太网成帧模块输出的并行的字节数据转为串行数据(逻辑电路电平串口业务数据)发送出去。

以太网成帧模块，用于从串口业务数据第一处理模块接收字节数据，根据串口业务数据第一处理模块的MAC地址以及预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系，封装为以太网报文，发送给以太网接口模块；接收来自以太网接口模块的以太网报文，进行解封装，根据解封装得到的目的MAC地址将以太网报文中的并行的字节数据输出至该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块；

以太网接口模块，用于通过以太网接口将接收的以太网成帧模块输出的以太网报文发送出去；接收来自外部的以太网报文，输出至以太网成帧模块；

主控单元，用于为串口业务数据第一处理模块配置MAC地址、为串口业务数据第一处理模块以及串口业务数据第二处理模块配置转换策略、为以太网成帧模块配置目的MAC地址和源MAC地址的映射关系。

转换策略包括串口波特率、奇偶校验、停止位、起始位等信息。

进一步地，为了提高串口业务数据传输的安全性以及不同业务的隔离，以太网成帧模块还用于为封装的以太网报文设置标识不同业务的以太网报文所属的VLAN标签、和/或，业务质量(QoS，Quality of Service)信息标签。这样，可以防止不法分子利用获取的对端SOE设备的MAC地址进行非法传输，例如，主机设备1通过SOE设备2将串口业务数据传输至SOE设备3，SOE设备3再传输至远端设备4，在传输过程中，SOE设备2对封装的以太网报文设置VLAN标签，标识该传输的串口业务数据属于业务1，SOE设备3接收以太报文后，根据目的MAC地址以及VLAN标签确定该传输的串口业务数据是否合法，在确定合法后再将该串口业务数据传输至远端设备4，举例来说，如果有不法者获取了SOE设备3的目的MAC地址，但并不知道主机设备1与远端设备4交互的业务类型，因而，向SOE设备2输出标识串口业务数据属于业务2的VLAN标签。这样，在SOE设备3接收到以太报文后，虽然目的MAC地址合法，但由于VLAN标签与主机设备1与远端设备4交互的业务类型1所属的VLAN标签不同，拒绝将接收的串口业务数据传输至远端设备4。使得不同的业务能够相互隔离，并增强了串口业务数据传输的安全性。

图6所示的SOE设备还可以进一步包括：第二串口电平转换模块、串口业务数据第三处理模块以及串口业务数据第四处理模块，

第二串口电平转换模块，用于接收外部第二主机设备的串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的TTL电平或CMOS电平；接收串口业务数据第四处理模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，转换为串口业务数据，输出至第二主机设备；

串口业务数据第三处理模块，用于接收第二串口电平转换模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

串口业务数据第四处理模块，用于接收来自以太网成帧模块输出的并行的字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至第二串口电平转换模块；

以太网成帧模块，用于从串口业务数据第三处理模块接收字节数据，根据串口业务数据第三处理模块的MAC地址以及预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系，封装为以太网报文，发送给以太网接口模块；接收来自以太网接口模块的以太网报文，进行解封装，根据解封装得到的目的MAC地址将以太网报文中的并行的字节数据输出至该目的MAC地址对应的串口业务数据第四处理模块。

图7为本发明实施例传输串口业务数据的方法流程示意图。参见图7，预先为接收以及输出串口业务数据的SOE设备中的串口业务数据处理模块配置MAC地址，该流程包括：

步骤701，第一SOE设备中的串口业务数据第一处理模块接收第一串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第一处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第一以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备；

本步骤中，在封装以太网报文后，进一步包括：为封装的以太网报文设置标识不同业务的以太网报文所属的VLAN标签、和/或，QoS信息标签。

步骤702，第二SOE设备接收第一以太网报文，进行解封装，获取第一串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块输出。

实际应用中，第一SOE设备还可以进一步包括：串口业务数据第三处理模块，步骤701进一步包括：

第一SOE设备中的串口业务数据第三处理模块接收第二串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第三处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第二以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备；

步骤702进一步包括：

第二SOE设备接收第二以太网报文，进行解封装，获取第二串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第四处理模块输出。

当然，第一SOE设备还可以进一步包括更多个串口业务数据处理模块，分别接收不同主机设备或远端设备输出的串口业务数据。

图8为本发明实施例第一SOE设备接收串口业务数据、输出以太网报文的具体流程示意图。参见图8，该流程包括：

步骤801，串口电平转换模块接收串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的TTL电平或CMOS电平，输出逻辑电路电平串口业务数据至串口业务数据处理模块；

步骤802，串口业务数据处理模块接收逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

本步骤中，转换策略包括串口波特率、奇偶校验、停止位、起始位等信息。

步骤803，以太网成帧模块获取串口业务数据处理模块的MAC地址，读取预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系；

本步骤中，串口业务数据处理模块的MAC地址是主控模块预先配置的，为映射关系中的源MAC地址。

转换策略、串口业务数据处理模块的MAC地址以及映射关系都是主控模块预先配置的，可以在主机设备与远端设备建立物理连接后，通过人工方式配置；当然，在主机设备与远端设备的物理连接关系改变后，可以对串口业务数据处理模块的MAC地址以及映射关系进行相应更新。

步骤804，根据串口业务数据处理模块的MAC地址，从映射关系中获取该串口业务数据处理模块的MAC地址映射的目的MAC地址，将接收的字节数据封装为以太网报文；

步骤805，根据主控模块预先设置的VLAN标签，对以太网报文进行标识；

步骤806，将标识的以太网报文通过以太网接口模块发送。

图9为本发明实施例第二SOE设备接收以太网报文、输出串口业务数据的具体流程示意图。参见图9，该流程包括：

步骤901，以太网接口模块接收标识的以太网报文，输出至以太网成帧模块；

步骤902，以太网成帧模块对接收的以太网报文进行解封装；

步骤903，根据解封装得到的目的MAC地址判断该以太网报文是否属于该SOE设备；

本步骤中，如果解封装得到的目的MAC地址与该SOE设备的MAC地址相匹配，则确定该以太网报文属于该SOE设备。

如前所述，SOE设备可能具有多个MAC地址，则只需要解封装得到的目的MAC地址与该SOE设备中的任意一个MAC地址相同。

步骤904，根据解封装得到的目的MAC地址以及VLAN标签，确定该以太网报文所属的串口业务数据处理模块；

步骤905，提取以太网报文包含的字节数据，输出至目的MAC地址对应的串口业务数据处理模块；

步骤906，串口业务数据处理模块接收字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至串口电平转换模块；

步骤907，串口电平转换模块将接收的逻辑电路电平串口业务数据转换为串口业务数据并输出。

由上述可见，本发明实施例的传输串口业务数据的方法、系统及设备，预先为接收以及输出串口业务数据的SOE设备中的串口业务数据处理模块配置MAC地址，第一SOE设备中的串口业务数据第一处理模块接收第一串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第一处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第一以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备，第二SOE设备接收第一以太网报文，进行解封装，获取第一串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块输出。由于可以直接将串口业务数据封装在以太网帧中传输，没有复杂的TCP/IP协议栈处理，可以基于纯硬件实现，减少了处理的时延和复杂性，实验证明，其时延大约能降低1～2个数量级，大大降低了设备的实现难度和成本；同时，通过对不同的串口业务数据处理模块分配单独MAC地址和VLAN标签，可以实现不同串口业务数据之间的隔离，确保不同业务的数据安全；而且，SOE设备无需IP地址，不占用IP资源，管理也更方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种传输串口业务数据的方法，其特征在于，预先为接收以及输出串口业务数据的基于以太网络的串行SOE设备中的串口业务数据处理模块配置媒体访问控制MAC地址，该方法包括：

A、第一SOE设备中的串口业务数据第一处理模块接收第一串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第一处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第一以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备；

B、第二SOE设备接收第一以太网报文，进行解封装，获取第一串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在封装以太网报文后，进一步包括：为封装的第一以太网报文设置标识不同业务的以太网报文所属的虚拟局域网VLAN标签、和/或，业务质量QoS信息标签。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一SOE设备进一步包括串口业务数据第三处理模块，所述第二SOE设备进一步包括串口业务数据第四处理模块，

所述步骤A进一步包括：第一SOE设备中的串口业务数据第三处理模块接收第二串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取该串口业务数据第三处理模块MAC地址映射的目的MAC地址，封装为第二以太网报文，通过以太网络发送至第二SOE设备；

所述步骤B进一步包括：第二SOE设备接收第二以太网报文，进行解封装，获取第二串口业务数据，根据解封装得到的目的MAC地址，通过该目的MAC地址对应的串口业务数据第四处理模块输出。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

串口电平转换模块接收串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的晶体管-晶体管逻辑TTL电平或互补金属氧化物半导体管CMOS电平，输出逻辑电路电平串口业务数据至串口业务数据处理模块；

串口业务数据处理模块接收逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

以太网成帧模块获取串口业务数据处理模块的MAC地址，读取预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系；

根据串口业务数据处理模块的MAC地址，从映射关系中获取该串口业务数据处理模块的MAC地址映射的目的MAC地址，将接收的字节数据封装为以太网报文；

将以太网报文通过以太网接口模块发送。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转换策略包括串口波特率、奇偶校验、停止位以及起始位信息。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

以太网接口模块接收标识的以太网报文，输出至以太网成帧模块；

以太网成帧模块对接收的以太网报文进行解封装；

根据解封装得到的目的MAC地址判断该以太网报文是否属于该SOE设备；

根据解封装得到的目的MAC地址以及VLAN标签，确定该以太网报文所属的串口业务数据处理模块；

提取以太网报文包含的字节数据，输出至目的MAC地址对应的串口业务数据处理模块；

串口业务数据处理模块接收字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至串口电平转换模块；

串口电平转换模块将接收的逻辑电路电平串口业务数据转换为串口业务数据并输出。

7.一种传输串口业务数据的系统，其特征在于，该系统包括主机设备、第一基于以太网络的串行SOE设备、第二SOE设备、以太网络以及远端设备，预先在所述第一SOE设备和所述第二SOE设备中配置所述主机设备对应的第一接口MAC地址与所述远端设备对应的第三接口MAC地址的映射关系，其中，

所述主机设备，通过第一接口将串口业务数据输出至所述第一SOE设备；

所述第一SOE设备，用于通过第一接口接收所述主机设备输出的串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取第一接口MAC地址映射的第三接口MAC地址，封装为以太网报文，通过所述以太网络发送至所述第二SOE设备；

所述第二SOE设备，接收以太网报文，进行解封装，获取串口业务数据，根据解封装得到的第三接口MAC地址，通过第三接口发送至所述远端设备。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述主机设备为多个，分别通过独立的接口与所述第一SOE设备相连，所述远端设备为多个，分别通过独立的接口与所述第二SOE设备相连，

所述第一SOE设备和所述第二SOE设备中预先配置有所述多个主机设备对应的接口MAC地址与所述多个远端设备对应的接口MAC地址的映射关系，

所述第一SOE设备，用于通过独立的接口分别接收所述多个主机设备输出的串口业务数据，从预先存储的源MAC地址与目的MAC地址的映射关系中获取各主机设备接口MAC地址映射的远端设备接口MAC地址，分别封装为以太网报文，通过所述以太网络发送至所述第二SOE设备；

所述第二SOE设备，接收以太网报文，进行解封装，获取串口业务数据，根据解封装得到的远端设备接口MAC地址，通过相应接口发送至所述远端设备接口MAC地址对应的远端设备。

9.一种基于以太网络的串行SOE设备，其特征在于，该设备包括：第一串口电平转换模块、串口业务数据第一处理模块、以太网成帧模块、串口业务数据第二处理模块、主控模块以及以太网接口模块，其中，

第一串口电平转换模块，用于接收第一主机设备的串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的晶体管-晶体管逻辑TTL电平或互补金属氧化物半导体管CMOS电平；接收串口业务数据第二处理模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，转换为串口业务数据，输出至第一主机设备；

串口业务数据第一处理模块，用于接收第一串口电平转换模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

串口业务数据第二处理模块，用于接收来自以太网成帧模块输出的并行的字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至第一串口电平转换模块；

以太网成帧模块，用于从串口业务数据第一处理模块接收字节数据，根据串口业务数据第一处理模块的MAC地址以及预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系，封装为以太网报文，发送给以太网接口模块；接收来自以太网接口模块的以太网报文，进行解封装，根据解封装得到的目的MAC地址将以太网报文中的并行的字节数据输出至该目的MAC地址对应的串口业务数据第二处理模块；

以太网接口模块，用于通过以太网接口将接收的以太网成帧模块输出的以太网报文发送出去；接收来自外部的以太网报文，输出至以太网成帧模块；

主控单元，用于为串口业务数据第一处理模块配置MAC地址、为串口业务数据第一处理模块以及串口业务数据第二处理模块配置转换策略、为以太网成帧模块配置目的MAC地址和源MAC地址的映射关系。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述以太网成帧模块进一步用于为封装的以太网报文设置标识不同业务的以太网报文所属的虚拟局域网VLAN标签、和/或，业务质量QoS信息标签。

11.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于，进一步包括：第二串口电平转换模块、串口业务数据第三处理模块以及串口业务数据第四处理模块，其中，

第二串口电平转换模块，用于接收外部第二主机设备的串口业务数据，将串口业务数据的电平转换为逻辑电路的TTL电平或CMOS电平；接收串口业务数据第四处理模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，转换为串口业务数据，输出至第二主机设备；

串口业务数据第三处理模块，用于接收第二串口电平转换模块输出的逻辑电路电平串口业务数据，按照预先设置的转换策略转换为并行的字节数据，在完成一个字节数据的转换后，输出至以太网成帧模块；

串口业务数据第四处理模块，用于接收来自以太网成帧模块输出的并行的字节数据，按照预先设置的转换策略转换为逻辑电路电平串口业务数据，输出至第二串口电平转换模块；

以太网成帧模块，用于从串口业务数据第三处理模块接收字节数据，根据串口业务数据第三处理模块的MAC地址以及预先存储的包含目的MAC地址和源MAC地址的映射关系，封装为以太网报文，发送给以太网接口模块；接收来自以太网接口模块的以太网报文，进行解封装，根据解封装得到的目的MAC地址将以太网报文中的并行的字节数据输出至该目的MAC地址对应的串口业务数据第四处理模块。

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