CN104821834A - 串口服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串口服务器，该串口服务器包括串口模块、磁耦隔离电路、接口电路、第一电源电路和第二电源电路，所述磁耦隔离电路设置于所述串口模块和接口电路之间以实现信号的隔离，所述第一电源电路连接于所述接口电路和磁耦隔离电路以给所述接口电路和磁耦隔离电路提供电源，所述第二电源电路连接于所述串口模块用于给所述串口模块提供电源。该串口服务器克服了现有的串口服务器易收到外界雷电等极端天气的干扰的问题，提高了串口服务器的抗干扰能力。

Description

串口服务器

技术领域

本发明涉及通信信号传输领域，具体地，涉及串口服务器。

背景技术

近年来，随着科技的发展，自动气象站的建设取得了巨大的成就。尽管自动气象站的气象观测业务和气象服务领域等领域得到广泛的应用，但他也存在有不足之处。作为电子设备，由于采集器等设备大部分都处在野外环境中，易收到外界雷电等极端天气的干扰，传统意义上的通讯管理机等数据采集传输设备已满足不了该环境需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种串口服务器，该串口服务器克服了现有的串口服务器易收到外界雷电等极端天气的干扰的问题，提高了串口服务器的抗干扰能力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种串口服务器，该串口服务器包括串口模块、磁耦隔离电路、接口电路、第一电源电路和第二电源电路，所述磁耦隔离电路设置于所述串口模块和接口电路之间以实现信号的隔离，所述第一电源电路连接于所述接口电路和磁耦隔离电路以给所述接口电路和磁耦隔离电路提供电源，所述第二电源电路连接于所述串口模块用于给所述串口模块提供电源。

优选地，该串口服务器还包括防浪涌电路，所述防浪涌电路连接于所述接口电路以隔离浪涌电压。

优选地，该串口服务器还包括网口模块和微处理器，所述微处理器被配置成分别连接于所述串口模块和网口模块以将串口信号转换成网口信号发送给所述网口模块或将网口信号转换成串口信号发送给所述串口模块。

优选地，所述串口模块包括：串口扩展电路和CPLD串口控制电路，所述串口扩展电路被配置成连接于所述CPLD串口控制电路以实现电路端口的扩展。

优选地，所述网口模块包括：收发网络数据电路和网络交换电路，所述收发网络数据电路被配置成连接于所述微处理器以根据所述微处理器的需求接收网络数据包或发送网络数据包，所述网络交换电路被配置成连接于所述收发网络数据电路以将网络数据包发送给所述收发网络数据电路。

优选地，所述网络交换电路上还设置有ST光纤接口和RJ45接口。

优选地，所述微处理器上还设置有USB HOST接口，所述USB HOST接口用于连接WIFI模块和3G模块。

通过上述实施方式，在综合调研的基础上，我们设计并规划一套应用于气象行业的通讯管理机，除了具有一般通讯管理机所具有的功能上，又能实现对各种通讯接口的增强型防护，在极端天气下也能正常工作，不会因天气等恶劣因素导致设备损坏。同时还支持本地存储从传感器接受的各种气象数据，保证在网路故障的条件下，保证这些宝贵的气象数据的不丢失。同时数据上传方式采用光纤接口，抗干扰能力强，也保证了偏远地带的气象站的数据也可以通过气象专用网传输到气象中心。

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是说明本发明的串口服务器的具体实施方式的结构框图。

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。

本发明提供一种串口服务器，该串口服务器包括串口模块、磁耦隔离电路、接口电路、第一电源电路和第二电源电路，所述磁耦隔离电路设置于所述串口模块和接口电路之间以实现信号的隔离，所述第一电源电路连接于所述接口电路和磁耦隔离电路以给所述接口电路和磁耦隔离电路提供电源，所述第二电源电路连接于所述串口模块用于给所述串口模块提供电源。所述磁耦隔离电路的隔离电压为2500V。

通过上述实施方式，本发明除了具有一般通讯管理机所具有的功能上，又能实现对各种通讯接口的增强型防护，在极端天气下也能正常工作，不会因天气等恶劣因素导致设备损坏，保证这些宝贵的气象数据的不丢失。

以下结合附图1对本发明进行进一步的说明，在本发明中的串口服务器证了在恶劣情况下，设备即使在接口受到强电流或强电压的冲击下，也不会损坏到内部的核心电路，只需更换接口电路即可。

在本发明的一种具体的实施方式中，该串口服务器还可以包括防浪涌电路，所述防浪涌电路连接于所述接口电路以隔离浪涌电压，当电压过高的时候可以通过该电路隔离该高电压。

在该种实施方式中，该串口服务器还包括网口模块和微处理器，所述微处理器被配置成分别连接于所述串口模块和网口模块以将串口信号转换成网口信号发送给所述网口模块或将网口信号转换成串口信号发送给所述串口模块。

智能通讯服务器，将最底层的传感网络，到上层的串口传输，再到网络通讯，在标准应用的基础上，结合客户的实际需求，开发出更为特殊和智能的通讯产品。本产品具有高性能的硬件架构以及稳定的嵌入式linux平台，方便客户进行二次开发，是工业现场复杂协议通讯的最佳解决方案。支持串口设备联网的安全传输，它所支持的SSH及加密传输协议，使得串口数据通讯更加安全可靠。

在该种实施方式中，所述串口模块包括：串口扩展电路和CPLD串口控制电路，所述串口扩展电路被配置成连接于所述CPLD串口控制电路以实现电路端口的扩展。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/RS422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。

在该种实施方式，所述网口模块包括：收发网络数据电路和网络交换电路，所述收发网络数据电路被配置成连接于所述微处理器以根据所述微处理器的需求接收网络数据包或发送网络数据包，所述网络交换电路被配置成连接于所述收发网络数据电路以将网络数据包发送给所述收发网络数据电路。本发明的数据上传方式采用光纤接口，抗干扰能力强，也保证了偏远地带的气象站的数据也可以通过气象专用网传输到气象中心。

智能通讯串口服务器支持配置了16路磁耦隔离型RS232/RS422/RS485串口，支持四路以太网口，一个存储接口，2路USB接口，可支持外接WIFI模块、3G模块、U盘等存储设备，以及支持加载ZigBee模块，方便某些不便于布线的现场使用，另外还有4路数字输入通道、4路数字输出通道。

在该种实施方式，所述网络交换电路上还设置有ST光纤接口和RJ45接口。以太网卡部分电路分为DM9000部分电路和KSZ8995电路，DM9000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。本系统采用了一片片DM9000芯片与S3C2440连接，负责将主控制器需要的的网络数据包进行发送与接收。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。

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IEEE 802.3u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IEEE 802.3x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。KSZ8995网络交换芯片负责扩展出了5路网口，其中一路与DM9000相连，对外提供了4路网络接口，其中两路为ST光纤接口，两路RJ45接口，便于现场其他带有网络接口设备的连接布线。

在该种实施方式中，所述微处理器上还设置有USB HOST接口，所述USB HOST接口用于连接WIFI模块和3G模块。本发明增加了支持ZigBee模块，由于部分现场布线困难，只能采用无线方式传输，但无线方式只适合短距离通讯，为方便将气象站每个点的数据传到气象中心。另外我们还开发出了USB接口，在连接USB转WIFI或者3G模块后，我们的系统会自动加载相应驱动程序，同时我们的WEB、TELNET、Console口配置参数中会自动更新增加对WIFI、3G部分的参数配置。这是目前市场上很多设备都无法实现的扩展功能。同时也方便了在某些距离太远，且无法加入到气象专网中的气象站数据的上传。

智能通讯服务器采用ARM9系列的处理器，高效的处理能力可支持多种通讯功能。内建64MB的SDRAM让您有足够的存储空间直接在智能通讯服务器上运行软件。除此之外，一个128MB的FLSAH和最大支持32G的存储卡槽可以存储数据。

本发明的智能通讯服务器预装的嵌入式Linux系统，为二次开发提供了一个标准的、开放的开发平台，提供标准的程序demo以及编译工具，使得开发者可以轻松快速上手。

智能通讯服务器拥有工业级的外观设计，结构紧凑，适合在工业环境中使用。低功耗和无风扇的设计理念很大程度上保证系统的稳定性和长时间的运行。通信功能主要是硬件结合软件来实现的。

智能通讯服务器为IT专业人员和网络运营中心(NOC)人员提供从世界任何地点进行远程和安全的数据中心管理以及IT资产的带外管理的能力。借助优化的内置Linux操作系统，智能通讯服务器提供最佳的安全性和可靠性。

智能通讯服务器具有以下特点：采用嵌入式实时操作系统，性能稳定可靠，安全的带外网络远程管理，提供安全的Telnet连接，支持每个端口单独认证，支持SSH协议，提供更高安全等级的连接方式，支持WEB界面管理，支持NTP协议，方便Console Server实时校时，支持SNMP Trap，方便自身冷热启动的监控，支持Syslog服务器日志功能，方便日后对console口操作命令进行查询，支持IP和MAC过滤，实时本地存储16路串口收发数据，高性能防护电源电路设计使得设备运行更有保障。

CPU通过缓冲期连接到两片SDRAM，通过片选信号成功选中SDRAM芯片后，与SDRAM进行通讯，在CPU读NAND Flash中的U-boot启动整个系统，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。整个服务器开始正常的运行。通过服务器预留的Console接口，可实时观察到系统的运行参数，同时还可以对相关参数进行配置。

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。

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，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 (7)

1.一种串口服务器，其特征在于，该串口服务器包括串口模块、磁耦隔离电路、接口电路、第一电源电路和第二电源电路，所述磁耦隔离电路设置于所述串口模块和接口电路之间以实现信号的隔离，所述第一电源电路连接于所述接口电路和磁耦隔离电路以给所述接口电路和磁耦隔离电路提供电源，所述第二电源电路连接于所述串口模块用于给所述串口模块提供电源。

2.根据权利要求1所述的串口服务器，其特征在于，该串口服务器还包括防浪涌电路，所述防浪涌电路连接于所述接口电路以隔离浪涌电压。

3.根据权利要求1所述的串口服务器，其特征在于，该串口服务器还包括网口模块和微处理器，所述微处理器被配置成分别连接于所述串口模块和网口模块以将串口信号转换成网口信号发送给所述网口模块或将网口信号转换成串口信号发送给所述串口模块。

4.根据权利要求3所述的串口服务器，其特征在于，所述串口模块包括：串口扩展电路和CPLD串口控制电路，所述串口扩展电路被配置成连接于所述CPLD串口控制电路以实现电路端口的扩展。

5.根据权利要求3所述的串口服务器，其特征在于，所述网口模块包括：收发网络数据电路和网络交换电路，所述收发网络数据电路被配置成连接于所述微处理器以根据所述微处理器的需求接收网络数据包或发送网络数据包，所述网络交换电路被配置成连接于所述收发网络数据电路以将网络数据包发送给所述收发网络数据电路。

6.根据权利要求5所述的串口服务器，其特征在于，所述网络交换电路上还设置有ST光纤接口和RJ45接口。

7.根据权利要求3所述的串口服务器，其特征在于，所述微处理器上还设置有USB HOST接口，所述USB HOST接口用于连接WIFI模块和3G模块。