CN103616927B - 一种数据通讯服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据通讯服务器，该数据通讯服务器包括：电源电路模块，还包括依次耦接的：网口模块、微处理器以及串口电路模块，其中，所述电源电路模块与所述微处理器相连接以提供工作电源；所述串口电路模块被配置成处理串口信号；所述网口模块被配置成通过至少一个网口接口与网络通信以收发网络信号；以及所述微处理器被配置成执行以太网协议和串口协议之间的信号转换，以将来自所述串口电路模块的串口信号转换为网络信号或者将来自所述网口模块的网络信号转换为串口信号。该数据通讯服务器通过先进的技术实现性能优异且功能较为全面的系统，通过该数据通讯服务器实现了串口与网络透明传输并通过网络对接实现了数据的远程传输。

Description

一种数据通讯服务器

技术领域

本发明涉及一种服务器，具体的涉及一种数据通讯服务器。

背景技术

“物联网”是继互联网之后伟大的技术创新，它将对现有的产业格局形成颠覆性的冲击，也将成为21世纪“后PC时代”IT产业发展的新引擎。

串口是工业生产的普遍接口，但串行通信的数据传输速率和传输距离还不能完全满足工控设备的需求。然而，由于串口使用已经非常广泛，短时间内不会被淘汰。因此，目前应该解决的问题是：在现有串口设备特性的条件下提高串口设备的传输距离和数据传输率。对于嵌入式串口服务器而言，最为重要的是功能实现方面，希望能通过先进的技术实现性能优异且功能较为全面的系统，数据转接器是在传输层对串口数据进行打包，不易实现串口与网络透明传输，没有实现网络对接。因此，设计具有完善功能且性能优异的转换器将会有很大的市场前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能更加完善的数据通讯服务器。

为了实现上述目的，本发明提供一种数据通讯服务器，该数据通讯服务器包括：电源电路模块，其中，该数据通讯服务器还包括依次耦接的：网口模块、微处理器以及串口电路模块，其中，所述电源电路模块与所述微处理器相连接以提供工作电源；所述串口电路模块被配置成处理串口信号；所述网口模块被配置成通过至少一个网口接口与网络通信以收发网络信号；以及所述微处理器被配置成执行以太网协议和串口协议之间的信号转换，以将来自所述串口电路模块的串口信号转换为网络信号或者将来自所述网口模块的网络信号转换为串口信号。

可选的，所述网口模块包括以下中的至少一者：以太网接口单元和联网接口单元，其中所述以太网接口单元被配置成提供用于联网的有线接口，所述联网接口单元被配置成提供USB接口以外接WIFI联网设备或3G联网设备。

可选的，所述串口电路模块包括串口控制电路、串口扩展电路以及串行接口电路，所述串口扩展电路与所述串口控制电路通过至少一个串口电路接口与所述微处理器相连接，所述串口扩展电路与所述串口控制电路的另一端与所述串行接口电路相连接，所述串口控制电路被配置成控制所述串行接口电路的自动转换，所述串口扩展电路被配置成端口的扩展，所述串行接口电路被配置成将并行数据与串行数据进行转换。

可选的，所述数据通讯服务器还包括：存储器模块，与所述微处理器相连接，所述微处理器还被配置成调用所述存储器的启动程序从而启动所述数据通讯服务器；其中，所述存储器模块包括：SDRAM存储器和FLASH存储器，所述SDRAM存储器被配置成提供程序运行所需空间，所述FLASH存储器被配置成存放操作系统和应用程序代码。

可选的，所述数据通讯服务器还包括：SD卡接口，所述SD卡接口被配置成用于外接SD卡，保存系统运行参数和工作日志。

可选的，所述数据通讯服务器还包括：状态指示灯，所述状态指示灯被配置成用于显示网络连接以及串口状态。

可选的，所述数据通讯服务器还包括：控制接口，所述控制接口被配置成传输系统运行参数。

通过上述技术方案，所述微处理器在现有串口设备特性的条件下提高了串口设备的传输距离和数据传输率，对于数据通讯服务器而言，其通过先进的技术实现性能优异且功能较为全面的系统，通过该数据通讯服务器实现了串口与网络透明传输并通过网络对接实现了数据的远程传输。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施方式的数据通讯服务器结构示意图；

图2是根据本发明实施方式的存储器和微处理器端口连接图；

图3是根据本发明实施方式的以太网元件和微处理器端口连接图；以及

图4是根据本发明实施方式的串口电路和微处理器端口连接图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图所示，图1是根据本发明实施方式的数据通讯服务器结构示意图；图2是根据本发明实施方式的存储器和微处理器端口连接图；图3是根据本发明实施方式的以太网元件和微处理器端口连接图；以及图4是根据本发明实施方式的串口电路和微处理器端口连接图。结合附图，为了实现上述目的，本发明提供一种数据通讯服务器，该数据通讯服务器包括：电源电路模块，其特征在于，该数据通讯服务器还包括依次耦接的：网口模块、微处理器以及串口电路模块，其中，所述微处理器包括以下接口：电源电路接口、至少一个网口接口以及至少一个串口电路接口，所述电源电路模块与所述微处理器相连接以提供工作电源；所述串口电路模块被配置成处理串口信号；所述网口模块被配置成通过至少一个网口接口与网络通信以收发网络信号；以及所述微处理器被配置成执行以太网协议和串口协议之间的信号转换，以将来自所述串口电路模块的串口信号转换为网络信号或者将来自所述网口模块的网络信号转换为串口信号。其对于数据通讯服务器而言，其通过先进的技术实现性能优异且功能较为全面的系统，通过该数据通讯服务器实现了串口与网络透明传输并通过网络对接实现了数据的远程传输。优选的，所述微处理器型号为S3C2440A。三星公司的16/32位精简指令集（RISC）微处理器S3C2440A。三星公司的S3C2440A为手持设备和普通应用提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解决方案。为了降低整体系统成本，S3C2440A还提供了以下丰富的内部设备。S3C2440A基于ARM920T核心，0.13μm的CMOS标准宏单元和存储器单元。低功耗，简单，精致，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感型的应用。它采用了新的总线架构如先进微控制总线构架（AMBA）。S3C2440A的突出特点是其处理器核心，是一个由AdvancedRISC Machines（ARM）公司设计的16/32位ARM920T的RISC处理器。ARM920T实现MMU，AMBA总线和哈佛结构高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令高速缓存和16KB数据高速缓存。每个都是由具有8字长的行（line）组成。通过提供一套完整的通用系统外设，S3C2440A减少整体系统成本和无需配置额外的组件。

优选的，所述网口模块包括以下中的至少一者：以太网接口单元和联网接口单元，其中所述以太网接口单元被配置成提供用于联网的有线接口，所述联网接口单元被配置成提供USB接口以外接WIFI联网设备或3G联网设备。至少两个网口接口包括以下接口：至少一个以太网接口，至少一个USBHOST接口，至少一个以太网模块被配置成通过至少一个以太网接口与所述微处理器相连接以设置串口设备独立地址，所述至少一个联网模块被配置成通过至少一个USB HOST接口与所述微处理器连接用以使用WIFI或3G联网，所述网页服务器被配置成通过接收的来自所述以太网模块的信号，以生成动态页面。优选的，所述以太网卡模块芯片型号为DM9000。高速以太网卡设计带用的芯片为DM9000,该芯片提供标准的处理器内存控制接口,片内具有MAC、MП和PHY模块,支持10Base-T和100BASE-TX以太网标淮备。本系统采用了两片DM9000芯片实现接入网络，发送、接收数据包。DM9000是一款完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC控制器与一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM。它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容。DM9000还提供了介质无关的接口，来连接所有提供支持介质无关接口功能的家用电话线网络设备或其他收发器。该DM9000支持8位，16位和32位接口访问内部存储器，以支持不同的处理器。DM9000物理协议层接口完全支持使用10MBps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和100MBps下5类非屏蔽双绞线。这是完全符合IEEE802.3u规格。它的自动协调功能将自动完成配置以最大限度地适合其线路带宽。还支持IEEE802.3x全双工流量控制。这个工作里面DM9000是非常简单的，所以用户可以容易的移植任何系统下的端口驱动程序。由于DM9000支持接传统的RJ45接口外，还支持外接SFP光模块扩展出光纤接口，真正满足了各种复杂现场的需求。

优选的，所述微处理器可以使用的软件系统为嵌入式Linux系统，系统中包括数据通信模块和参数配置模块。数据通信模块负责将串口设备的数据转换为以太网的数据格式，并将数据发送到网络上；将接收到的以太网的数据转换为串口数据类型，将其发送到串行接口上。该串口与网络转接器仅实现数据的转发，与数据传输的内容无关。参数配置模块在转接器上运行一个支持CGI（通用网关接口）功能的Web服务器，能够生成动态页面。用户通过浏览器在地址栏输入Web服务器IP，将进入配置页面，用户填写配置信息提交给服务器，服务器收到信息后生成配置文件。浏览器通过HTTP访问Web服务器，服务器解析该请求，URL（统一资源定位符）地址下的HTML文档发送给浏览器。服务器通过FORM表单中METHOD属性POST方法，将此信息放入环境变量CONTENT_LENGTH中。CGI从环境变量中读取浏览器传来的请求信息，通过对URL参数名/值的解码，获取相关的配置信息。参数配置模块还支持运行TELNET服务器。Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。提供多种方式方便用户远程登录配置我们的服务器。

可选的，所述串口电路模块包括串口控制电路、串口扩展电路以及串行接口电路，所述串口扩展电路与所述串口控制电路通过至少一个串口电路接口与所述微处理器相连接，所述串口扩展电路与所述串口控制电路的另一端与所述串行接口电路相连接，所述串口控制电路被配置成控制所述串行接口电路的自动转换，所述串口扩展电路被配置成端口的扩展，所述串行接口电路被配置成将并行数据与串行数据进行转换。所述串口电路模块处理串口信号的过程如下：串口一般用ASCII码字符来传输数据，标准串口通信通常只需9个引脚即可实现，分别是发送、接收、地线、振铃以及流控信号握手协议。串口部分主要完成的是对串口数据流的提取及对串口数据的进行电平转换和处理。接收来自CPU的并行数据并转换为连续的串行数据流发送到UART控制器上，同时接收UART接收控制器的传输数据流并转换为并行数据发送给CPU。具体通信过程是：CPU发送数据时，UART发送控制器将CPU传送的并行数据转换成串行数据，串行数据含有起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。串口数据的传输是从一个起始位（电平信号为“0”）开始，后面的数据位为7位或8位，一个可选的奇偶位和停止位（电平信号为“1”）。接收控制器发现起始位时，将与发送控制器的时钟频率同步。若选择了奇偶校验方式，UART控制器就在数据位后面加上奇偶校验位，奇偶校验位可用来提高数据传输的可靠性。在串口接收过程中，UART控制器从串口数据流中找到起始位和停止位，并对接收的数据进行奇偶校验，若校验没有错误就将数据流从串行转换成并行发送给微处理器。本文使用了8片16C554串口扩展芯片加上两片CPLD串口控制芯片实现了32路UART的扩展，通过电平转换芯片MAX3232和VP3082，把5V的TTL逻辑电平转换为RS-232-C的逻辑电平或者RS485差分信号进行传输，微处理器通过串行接口电路与串口设备的通信。

可选的，所述数据通讯服务器还包括：存储器模块，与所述微处理器相连接，所述微处理器还被配置成调用所述存储器的启动程序从而启动所述数据通讯服务器；其中，所述存储器模块包括：SDRAM存储器和FLASH存储器，所述SDRAM存储器被配置成提供程序运行所需空间，所述FLASH存储器被配置成存放操作系统和应用程序代码。本系统扩展了1片128MB的Flash芯片K9F1G08，外接2片K4S561632芯片构建32位的SDRAM存储器。将SDRAM映射到主控芯片的BANK6处，连接在芯片的ISA总线上，最终可通过主控芯片访问SDRAM的所有区域。当系统启动时，CPU首先从地址0x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码调SDRAM中运行，同时系统及用户堆栈、运行数据也都存放在SDRAM中，为系统的高速运行提供充足的存储空间。

优选的，所述数据通讯服务器还包括：SD卡接口，所述SD卡接口被配置成用于外接SD卡，保存系统运行参数和工作日志。支持二次开发，实现可根据客户需要增加各种协议。

优选的，所述数据通讯服务器还包括：状态指示灯，所述状态指示灯被配置成用于显示网络连接以及串口状态。

优选的，所述数据通讯服务器还包括：控制接口，所述控制接口被配置成传输系统运行参数。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，可以将智能通讯服务器串口部分RS232/RS485的工作模式选择除了上述方案采用CPLD方案外，可通过译码器电路去实现同样的控制功能。同时串口的扩展，除了从总线连接方式外，还可以利用SPI接口、以及串口的扩展，同样可以实现上述功能。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如存储器模块和网口模块，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种数据通讯服务器，该数据通讯服务器包括：电源电路模块，其特征在于，该数据通讯服务器还包括依次耦接的：网口模块、微处理器以及串口电路模块，其中，所述电源电路模块与所述微处理器相连接以提供工作电源；

所述串口电路模块被配置成处理串口信号；

所述网口模块被配置成通过至少一个网口接口与网络通信以收发网络信号；以及

所述微处理器被配置成执行以太网协议和串口协议之间的信号转换，以将来自所述串口电路模块的串口信号转换为网络信号或者将来自所述网口模块的网络信号转换为串口信号；

所述串口电路模块包括串口控制电路、串口扩展电路以及串行接口电路，所述串口扩展电路与所述串口控制电路通过至少一个串口电路接口与所述微处理器相连接，所述串口扩展电路与所述串口控制电路的另一端与所述串行接口电路相连接，所述串口控制电路被配置成控制所述串行接口电路的自动转换，所述串口扩展电路被配置成端口的扩展，所述串行接口电路被配置成将并行数据与串行数据进行转换；

所述微处理器和所述串口电路模块之间设置有缓冲器；

使用了8片串口扩展芯片加上两片CPLD串口控制芯片实现了32路的扩展。

2.根据权利要求1所述的数据通讯服务器，其特征在于，所述网口模块包括以下中的至少一者：以太网接口单元和联网接口单元，其中所述以太网接口单元被配置成提供用于联网的有线接口，所述联网接口单元被配置成提供USB接口以外接WIFI联网设备或3G联网设备。

3.根据权利要求1-2中任一项权利要求所述的数据通讯服务器，其特征在于，所述数据通讯服务器还包括：存储器模块，与所述微处理器相连接，所述微处理器还被配置成调用所述存储器的启动程序从而启动所述数据通讯服务器；其中，所述存储器模块包括：SDRAM存储器和FLASH存储器，所述SDRAM存储器被配置成提供程序运行所需空间，所述FLASH存储器被配置成存放操作系统和应用程序代码。

4.根据权利要求1-2中任一项权利要求所述的数据通讯服务器，其特征在于，所述数据通讯服务器还包括：SD卡接口，所述SD卡接口被配置成用于外接SD卡，保存系统运行参数和工作日志。

5.根据权利要求1-2中任一项权利要求所述的数据通讯服务器，其特征在于，所述数据通讯服务器还包括：状态指示灯，所述状态指示灯被配置成用于显示网络连接以及串口状态。

6.根据权利要求1-2中任一项权利要求所述的数据通讯服务器，其特征在于，所述数据通讯服务器还包括：控制接口，所述控制接口被配置成传输系统运行参数。