CN103051716A - 一种面向网络的串口设备重定向的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向网络的串口设备重定向的方法及系统。该方法包括：在连接有串口设备的服务器与客户端之间建立网络连接；所述客户端创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，并加载该虚拟串口设备的驱动；所述客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求，所述串口设备操作请求包含客户端应用程序要进行的串口操作；所述服务器接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出串口操作，并对服务器的串口设备执行所述串口操作；所述服务器获取该串口操作的操作结果并将其发送至所述客户端。通过本发明可以非常方便地访问其它主机上的串口设备。
Description
技术领域
本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种面向网络的串口设备重定向的方法及系统。
背景技术
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是TCP/IP协议栈中的传输层协议，它通过序列确认以及包重发机制，提供可靠的数据流发送和到应用程序的虚拟连接服务。TCP的可靠机制允许设备处理丢失、延时、重复及读错的包。超时机制允许设备监测丢失包并请求重发。
串行接口Serial Interface是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。
一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位传送，按位顺序进行传输，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。串口的出现是在1980年前后，数据传输率是115kbps～230kbps。串口出现的初期是为了实现连接计算机外设的目的，初期串口一般用来连接鼠标和外置Modem以及老式摄像头和写字板等设备。串口也可以应用于由于两台计算机（或设备）之间的互联及数据传输。
然而，由于串口（COM）不支持热插拔及传输速率较低目前部分新主板和大部分便携电脑已开始取消该接口，目前串口多用于工控和测量设备以及部分通信设备中。而在许多场景下又需要使用串口设备，因此研究串口重定向技术，在不改动主机硬件的情况下通过串口重定向使用串口设备变得十分有意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种可以非常方便地像访问本机实体串口设备一样访问其它主机上的串口设备的面向网络的串口设备重定向的方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面向网络的串口设备重定向的方法。该方法包括：
在连接有串口设备的服务器与客户端之间建立网络连接；
所述客户端创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，并加载该虚拟串口设备的驱动；
所述客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求，所述串口设备操作请求包含客户端应用程序要进行的串口操作；
所述服务器接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出串口操作，并对服务器的串口设备执行所述串口操作；
所述服务器获取该串口操作的操作结果并将其发送至所述客户端。
其中，创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备的步骤可进一步包括：所述客户端创建将从所述服务器接收的串口设备信息或用户设置的设备属性信息作为属性信息的虚拟串口设备，作为所述串口设备映射。
其中，所述客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求的步骤可进一步包括：
客户端检测到对所述虚拟串口设备进行串口操作时，生成包括该串口操作的串口设备操作请求，并将生成的串口设备操作请求发送至所述服务器。
进一步，所述客户端在其操作系统内核中，可根据从所述服务器接收到的所述服务器所连接的串口设备的信息，创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，并加载该虚拟串口设备的驱动。
进一步，所述串口设备操作请求还包括目标串口设备标识，以及，所述服务器接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出串口操作并对服务器的串口设备执行所述串口操作的步骤进一步包括：所述服务器接收到所述串口设备操作请求后，从所述串口设备操作请求中解析出串口操作和目标串口设备标识，并对所述服务器的与解析得到的目标串口设备标识对应的串口设备进行该串口操作。
进一步，所述客户端和所述服务器之间可采用传输控制协议套接字进行数据传输，以及，所述服务器为其所连接的各个串口设备分别设置一TCP端口，在监听到通过所设置的TCP端口之一发来的设备操作请求时，对与所述TCP端口之一对应的串口设备执行所述串口设备操作请求中的串口操作。
根据本发明另一面，还提供了一种面向网络的串口设备重定向的系统。该系统包括一个或一个以上客户端、服务器和与服务器连接的串口设备，所述一个或一个以上客户端与所述服务器网络连接。
其中，所述客户端用于，根据从所述服务器接收到的所述服务器所连接的串口设备的信息，创建将从所述服务器所接收到的串口设备信息作为属性信息的虚拟串口设备，作为所述串口设备映射，并加载该虚拟串口设备的驱动，以及，所述客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求，所述串口设备操作请求包含客户端应用程序要进行的串口操作；
其中，所述服务器用于，接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出串口操作，并对服务器的串口设备执行所述串口操作，获取该串口操作的操作结果并将其发送至所述客户端。
所述客户端可进一步用于，在其操作系统内核中，根据从所述服务器接收到的所述服务器所连接的串口设备的信息，创建将从所述服务器所接收到的串口设备信息作为属性信息的虚拟串口设备，作为所述串口设备映射。
其中，所述串口设备操作请求还可包括目标串口设备标识，以及，所述服务器进一步用于，在接收到所述串口设备操作请求后，从所述串口设备操作请求中解析出串口操作和目标串口设备标识，并对所述服务器的与解析得到的目标串口设备标识对应的串口设备进行该串口操作。
优选地，所述客户端和所述服务器之间可采用传输控制协议套接字进行数据传输，以及，所述服务器进一步用于，为其所连接的各个串口设备分别设置一TCP端口，在监听到通过所设置的TCP端口之一发来的设备操作请求时，对与所述TCP端口之一对应的串口设备执行所述串口设备操作请求中的串口操作。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
本发明所述技术方案通过直接在本地客户端上实现对远程服务器连接的串口设备的虚拟映射，可以非常方便地像访问本机实体串口设备一样访问其它主机上的串口设备，从而实现对远端服务器上连接的串口设备进行共享使用。此外，虚拟映像对于用户可以是透明的，应用程序无需分辨其访问的是实体串口设备还是异地实体串口设备的虚拟映像，因此简化了程序开发难度，增加了对于程序开发人员的用户友好性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明实施例串口设备重定向系统的功能架构示意图；
图2是根据本发明实施例的串口重定向方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
针对目前大部分个人计算机不设置串口、而在某些特定场景仍需要使用串口设备的问题，本发明提出了一种面向网络的串口设备重定向的方法和系统。
本方法通过虚拟串口驱动程序将客户端的串口操作请求发送到用户空间，并通过用户空间的第一接口模块（可以通过安装于客户端处于用户空间的程序来实现）和串口重定向协议将该请求发送到服务端主机由服务端主机完成串口操作，并将操作结果返回给客户端。
图1是根据本发明实施例串口设备重定向系统的功能架构示意图。如图1所示，客户端A与服务器B之间通过网络连接。需要说明的是，图1中只示出了一个客户端A，实际上客户端的数量可以是任意的。
更具体地，客户端A中设置要访问串口设备的应用程序、虚拟串口设备驱动和第一接口模块；服务器B中设置有第二接口模块和串口设备驱动；串口设备与服务器B连接。
下面结合图2详细说明本实施例的串口重定向方法。
步骤S210，在连接有串口设备的服务器与客户端之间建立网络连接。
步骤S220，客户端根据从服务器接收到的与服务器连接的串口设备的信息，创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，并加载该虚拟串口设备的驱动。需要说明的是，也可以根据用户设置的设备属性信息来创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，而并非一定要通过网络传送。
更具体地，服务端主机将串口设备的端口变化情况等串口设备信息通知客户端；客户端根据接收的串口设备信息创建将所接收到的串口设备信息作为属性信息的虚拟串口设备，这样所创建的虚拟串口设备实际为服务器所连接的串口设备的映射，然后加载所创建的虚拟串口设备。通过设置虚拟串口设备，使得客户端的各种应用程序能够像访问实体的串口设备一样访问虚拟串口设备，而无需关注所访问的是虚拟串口设备还是实体串口设备。
步骤S230，在客户端的应用程序要访问所述串口设备时，客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求，该串口设备操作请求包含客户端应用程序要进行的串口操作。
步骤S240，服务器接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出客户端应用程序要进行的串口操作，并对服务器的串口设备执行该串口操作。
步骤S250，服务器获取该串口操作的操作结果，并将其发送至客户端。
步骤S260，客户端接收操作结果。
优选地，客户端可以在其操作系统的内核实现步骤S220的处理，例如，在Linux操作系统内核中的串口核心层（serial_core）中实现。由于创建和加载虚拟串口设备驱动均在Linux操作系统的内核中进行，可以提高访问效率，并且可以使得应用程序的接口简单，无需关注客户端A和服务器B间的通信。
步骤S230中，优选地，客户端在其应用程序要访问所述串口设备时，应用程序访问步骤S220中创建的虚拟串口设备驱动，客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备后，客户端生成与该访问相应的串口设备操作请求，并将生成的串口设备操作请求发送至所述连接有串口设备的服务器。更具体地，可以设置具有网络通信功能的第一接口模块。该客户端的第一接口模块在检测到对所述虚拟串口设备进行串口操作时，生成包括该串口操作的串口设备操作请求，并将生成的串口设备操作请求发送至所述连接有串口设备的服务器。
步骤S240中，更具体地，可由服务器的第二接口模块来接收所述串口设备操作请求，并从中解析出客户端应用程序要进行的串口操作和目标串口设备标识，再并对与目标串口设备标识对应的串口设备进行该串口操作。更具体地，第二接口模块通过访问处于内核的串口设备驱动来对串口设备的进行串口操作。
优先地，前述第一接口模块检测到对所述虚拟串口设备进行串口操作的处理和前述第二接口模块对与目标串口设备标识对应的串口设备进行该串口操作的处理可设置于内核层，以提高访问效率。
在服务器有多个串口设备时，步骤S220中，客户端根据从服务器接收到的与服务器连接的各个串口设备的信息，分别创建作为所述各个串口设备映射的各个虚拟串口设备，并加载各个虚拟串口设备的驱动。步骤S240中，所述串口设备操作请求还可包括目标串口设备标识，服务器从串口设备操作请求中解析出客户端应用程序要进行的串口操作和目标串口设备标识，并对服务器的与解析得到的目标串口设备标识对应的串口设备进行该串口操作。这样，即使服务器有多个串口设备，也可以通过串口设备标识来识别接收到的串口设备操作请求要对服务器所连接的多个串口设备中的哪个串口设备进行操作。
此外，所述客户端和服务器之间的全部数据通信均可采用传输控制协议套接字（TCP Socket）进行数据传输。在这种情况下，第二接口模块可为服务器连接的各个串口设备分别设置一TCP端口，第二接口模块在监听到通过所设置的TCP端口之一发来的设备操作请求时，对与该TCP端口之一对应的串口设备执行串口设备操作请求中的串口操作。这样，可以在即使所述串口设备操作请求中不包括目标串口设备标识时，也能够识别接收到的串口设备操作请求要对服务器所连接的多个串口设备中的哪个串口设备进行操作。
步骤S250中，可由服务器的第二接口模块来获取该串口操作的操作结果，并将其返回客户端。然后在步骤S260中，由客户端的第一接口模块接收该操作结果，并将该操作结果传送至内核的虚拟串口设备驱动，由虚拟串口设备驱动将操作结果返回给对该虚拟串口设备进行串口操作的应用程序。
此外，可以预先设定客户端与服务器之间的传送的串口设备操作请求和对该请求的响应的格式，以及它们的发送/接收握手流程，可将预先设定的格式和流程简称为串口重定向协议。通过预先设定该串口重定向协议，可以减少网络流量并增强客户端与服务器之间的连接的鲁棒性。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种面向网络的串口设备重定向的方法，其特征在于，包括：
在连接有串口设备的服务器与客户端之间建立网络连接；
所述客户端创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，并加载该虚拟串口设备的驱动；
所述客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求，所述串口设备操作请求包含客户端应用程序要进行的串口操作；
所述服务器接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出串口操作，并对服务器的串口设备执行所述串口操作；
所述服务器获取该串口操作的操作结果并将其发送至所述客户端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备的步骤进一步包括：所述客户端创建将从所述服务器接收的串口设备信息或用户设置的设备属性信息作为属性信息的虚拟串口设备，作为所述串口设备映射。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求的步骤进一步包括：
客户端检测到对所述虚拟串口设备进行串口操作时，生成包括该串口操作的串口设备操作请求，并将生成的串口设备操作请求发送至所述服务器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客户端在其操作系统内核中，根据从所述服务器接收到的所述服务器所连接的串口设备的信息，创建作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，并加载该虚拟串口设备的驱动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述串口设备操作请求还包括目标串口设备标识，以及，所述服务器接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出串口操作并对服务器的串口设备执行所述串口操作的步骤进一步包括：
所述服务器接收到所述串口设备操作请求后，从所述串口设备操作请求中解析出串口操作和目标串口设备标识，并对所述服务器的与解析得到的目标串口设备标识对应的串口设备进行该串口操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述客户端和所述服务器之间采用传输控制协议套接字进行数据传输，以及，所述服务器为其所连接的各个串口设备分别设置一TCP端口，在监听到通过所设置的TCP端口之一发来的设备操作请求时，对与所述TCP端口之一对应的串口设备执行所述串口设备操作请求中的串口操作。
7.一种面向网络的串口设备重定向的系统，其特征在于，包括一个或一个以上客户端、服务器和与服务器连接的串口设备，所述一个或一个以上客户端与所述服务器网络连接，其中，
所述客户端用于，根据从所述服务器接收到的所述服务器所连接的串口设备的信息，创建将从所述服务器所接收到的串口设备信息或用户设置的设备属性信息作为属性信息的虚拟串口设备，作为所述串口设备映射，并加载该虚拟串口设备的驱动，以及，所述客户端的应用程序访问作为所述串口设备映射的虚拟串口设备，以触发客户端向所述连接有串口设备的服务器发送串口设备操作请求，所述串口设备操作请求包含客户端应用程序要进行的串口操作；
所述服务器用于，接收到所述串口设备操作请求后，从中解析出串口操作，并对服务器的串口设备执行所述串口操作，获取该串口操作的操作结果并将其发送至所述客户端。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述客户端进一步用于，在其操作系统内核中，根据从所述服务器接收到的所述服务器所连接的串口设备的信息，创建将从所述服务器所接收到的串口设备信息或用户设置的设备属性信息作为属性信息的虚拟串口设备，作为所述串口设备映射。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述串口设备操作请求还包括目标串口设备标识，以及，所述服务器进一步用于，
在接收到所述串口设备操作请求后，从所述串口设备操作请求中解析出串口操作和目标串口设备标识，并对所述服务器的与解析得到的目标串口设备标识对应的串口设备进行该串口操作。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述客户端和所述服务器之间采用传输控制协议套接字进行数据传输，以及，所述服务器进一步用于，
为其所连接的各个串口设备分别设置一TCP端口，在监听到通过所设置的TCP端口之一发来的设备操作请求时，对与所述TCP端口之一对应的串口设备执行所述串口设备操作请求中的串口操作。
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