CN111404739B - 一种串口网络化属性配置的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种串口网络化属性配置的系统，客户端与网络化串口服务端设置在同一个局域网中；网络化串口服务端配置有数据服务端程序和控制服务端程序；网络化串口服务端配置网络连接，进行串口数据流和控制流传输，调用数据处理端的串行接口，按照预设的通信参数进行串口数据的输入输出；客户端实现的多线程连接网络化串口服务端；每次客户端会自动启动网络化串口通信，自动连接默认配置的串口网络化的通信过程。作为初始通信时，数据处理端建立与网络化串口服务端的数据传输通道。数据处理端接收网络化串口服务端返回的网络化串口数据完成对客户端的网络化串口配置，提高了系统的安全性。

Description

一种串口网络化属性配置的系统
技术领域
本发明涉及计算机通信领域，尤其涉及一种串口网络化属性配置的系统。
背景技术
设备网络化是一种让常用接口设备通过网络直接进行数据传输的解决方案。设备网络化对物理接口设备进行设备服务器化处理，根据使用者的功能要求可以是做成装在标准工业机架上的多端口单元，也可以是缩小到板级设备，但都允许设备直接接入网络，实现共享访问使用。
串口网络化技术是为了满足串口设备连接以太网功能的需求而衍生出来的一种技术。常见的网络化串口，站在业务流的角度主要包括客户端，服务端，和管理端三部分。目前串口设备之间的网络通信，以及网络组建基于web的管理界面，界面繁琐，操作复杂，不易使用。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种串口网络化属性配置的系统，包括：数据处理端，网络化串口服务端以及多个客户端；
数据处理端通过网络化串口服务端与每个客户端通信连接；
网络化串口服务端配置有数据服务端程序和控制服务端程序；
网络化串口服务端通过TCP/IP协议配置网络连接，进行串口数据流和控制流传输，调用数据处理端的串行接口，按照预设的通信参数进行串口数据的输入输出；
客户端基于TCP/IP协议实现的多线程连接网络化串口服务端；
客户端设置有人机操作界面。
优选地，数据处理端设置有处理器，8路UART，Linux操作系统以及LTC2872芯片的电平转换电路。
优选地，网络化串口服务端配置有串口透传程序。
优选地，客户端基于开源虚拟串口驱动com0com软件为用户提供虚拟串口驱动；
客户端根据用户输入的通信控制指令，开口打开串口设置的串口属性；并与网络化串口服务端建立通信连接，将串口属性传输给网络化串口服务端；
基于数据服务端程序和控制服务端程序进行联动，并以客户端设置的串口属性，重新开启物理串口；
客户端根据重新开启物理串口，并基于Socket与网络化串口服务端建立连接，进行串口数据传输。
优选地，网络化串口服务端与单一客户端连接时，客户端自动设置串口属性；
网络化串口服务端与多个客户端时，根据用户输入的串口属性进行设置。
优选地，串口属性包括波特率，停止位、校验位和数据位。
优选地，数据处理端接收网络化串口服务端发送的客户端串口数据通信绑定信息；
数据处理端建立与网络化串口服务端的数据传输通道；
网络化串口服务端通过所述数据传输通道向数据处理端发送网络化串口通信请求，以使数据处理端根据所述网络化串口请求返回客户端对应的网络化串口数据；
数据处理端接收网络化串口服务端返回的网络化串口数据完成对客户端的网络化串口配置。
优选地，在数据处理端接收网络化串口服务端发送的客户端绑定信息之前方法还包括：
接收网络化串口服务端发送的客户端属性信息；
数据处理端根据客户端属性信息判断所述客户端为待网络化串口通信设备，则向网络化串口服务端发送确认消息。
优选地，网络化串口服务端通过所述数据传输通道向数据处理端发送网络化串口请求还包括：
如数据处理端获取客户端的基于串口数据流和控制流传输运行，则根据所述客户端通过对应的数据传输通道向所述网络化串口服务端发送网络化串口请求。
优选地，数据处理端根据客户端属性信息判断所述客户端为待网络化串口设备，则向网络化串口服务端发送确认消息还包括：
数据处理端向网络化串口服务端发送客户端网络化串口通信问询信息，如数据处理端接收到所述网络化串口服务端返回的客户端网络化串口确认信息，则数据处理端向所述网络化串口服务端发送所述确认消息。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明实现了串口网络化的通信过程，实现数据处理端通过网络化串口服务端与每个客户端通信连接。不需要基于web的管理界面来进行操作。通过TCP/IP协议配置网络连接，进行串口数据流和控制流传输，调用数据处理端的串行接口，按照预设的通信参数进行串口数据的输入输出；可以实现的多线程连接，用户通过人机操作界面控制客户端进行设置通信。而且每次客户端会自动启动网络化串口通信，自动连接默认配置的串口网络化的通信过程。
作为初始通信时，数据处理端建立与网络化串口服务端的数据传输通道。
网络化串口服务端通过所述数据传输通道向数据处理端发送网络化串口通信请求，以使数据处理端根据所述网络化串口请求返回客户端对应的网络化串口数据；数据处理端接收网络化串口服务端返回的网络化串口数据完成对客户端的网络化串口配置，提高了系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为串口网络化属性配置的系统整体示意图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
本发明提供的串行通信是基于线程和消息的多任务处理编程可以有效地保障串行通信的实时性和可靠性，且能提高数据传输的吞吐量和应用程序的可靠性。
本发明具体提供一种串口网络化属性配置的系统，如图1所示，包括：数据处理端1，网络化串口服务端2以及多个客户端3；
数据处理端1通过网络化串口服务端2与每个客户端3通信连接；客户端3与网络化串口服务端2设置在同一个局域网中；网络化串口服务端2配置有数据服务端程序和控制服务端程序；网络化串口服务端2通过TCP/IP协议配置网络连接，进行串口数据流和控制流传输，调用数据处理端1的串行接口，按照预设的通信参数进行串口数据的输入输出；客户端3基于TCP/IP协议实现的多线程连接网络化串口服务端2；客户端3设置有人机操作界面。
其中，数据处理端1配置有处理器，为数据处理的核心端。数据处理端1采用Cortex-A7内核处理器，内部集成了的8路UART。可将传感器、北斗导航、GPGS、智能仪表、蓝牙通信、微型打印等多达8种外部设备集于一体。自带的嵌入式Linux操作系统自带串口驱动，方便用户使用。数据处理端1上引出的是3.3V TTL电平的串行接口，故在M6Y2C-512F4GLI-T核心板的载板上设计有基于LTC2872芯片的电平转换电路。可以将TTL电平转换为232电平，增加了串口数据的传输距离。
数据处理端1实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。
数据处理端1可以作为处理器或者集成电路装置，诸如集成电路芯片或芯片组。可替换地或附加地，如果软件或固件中实现，所述技术可实现至少部分地由计算机可读的数据存储介质，包括指令，当执行时，使处理器执行一个或更多的上述方法。例如，计算机可读的数据存储介质可以存储诸如由处理器执行的指令。
本发明涉及的网络化串口服务端2运行在ARM开发板上的嵌入式Linux操作系统中，网络化串口服务端2是基于开源网络转串口ser2net软件进行开发的。ser2net是serialto network的缩写，是一个成熟的串口数据转化成网络的软件，支持state：raw(原始数据)、rawlp、off(禁用)、telnet等多种工作模式。
网络化串口服务端2是网口转串口，实现了服务端的功能，并且在每次启动时，打开物理串口，网络化串口服务端2在使用过程中不支持串口属性的自动变更。网络化串口服务端2采用和数据服务端程序不同的TCP监听端口，与客户端3进行联动，一起控制物理串口的读写。
客户端3运行在和服务端同一个局域网中。基于开源虚拟串口驱动com0com软件为用户提供虚拟串口驱动，便于客户端3的串口应用进行调用。客户端3自动监听用户应用程序打开串口时设置的串口属性，具体可以包括波特率，停止位、校验位和数据位。客户端3与网络化串口服务端2建立连接，将串口属性传输给网络化串口服务端2，与网络化串口服务端2进行联动。客户端3基于Socket与数据服务端程序建立连接，进行串口数据传输。
优选地，网络化串口服务端与单一客户端连接时，客户端自动设置串口属性；网络化串口服务端与多个客户端时，根据用户输入的串口属性进行设置。
本发明为了能够客户端与数据处理端，使得客户端能够使用网络化串口通信的设备，提高了通信的安全性。
数据处理端接收网络化串口服务端发送的客户端串口数据通信绑定信息；具体的，当有客户端接入到系统时，此时数据处理端会接收到客户端接入信息，数据处理端获取客户端的身份信息。
数据处理端与客户端进行绑定，并构成了绑定信息。可以理解的是，每个客户端都对应一个唯一的身份信息，通过身份信息便可知道是具体客户端。身份信息可以是客户端的IP地址，，客户端属性信息等等。
网络化串口服务端通过所述数据传输通道向数据处理端发送网络化串口通信请求，以使数据处理端根据所述网络化串口请求返回客户端对应的网络化串口数据；
具体的，数据处理端在接收到客户端发送的绑定信息后，解析该客户端绑定信息，从中获知对应的客户端身份信息，数据处理端根据客户端身份信息，并通过网络化串口建立一条数据传输通道，该数据传输通道专门用来传输数据处理端和客户端之间的数据。
应当说明的是，数据传输通道是一个逻辑通道，是在数据处理端上的一个网络化串口链接，该网络化串口链接中包括客户端身份信息，客户端属性信息等等。通过该网络化串口链接可以将需要的网络化串口通信请求发送给相应的客户端。
数据处理端接收网络化串口服务端返回的网络化串口数据完成对客户端的网络化串口配置。
如果有用户通过客户端打开应用软件时，数据处理端通过客户端对应的数据传输通道发送网络化串口通信请求，其中，网络化串口通信请求中包括完成远程网络化串口通信所需数据的请求。客户端在接收到数据处理端发送的网络化串口通信请求后，根据网络化串口通信请求，将对应的网络化串口通信数据返回给数据处理端。
数据处理端接收终端返回的网络化串口通信数据从而完成对客户端的网络化串口通信。本发明实施例通过获取客户端发送的绑定信息，建立数据传输通道，通过数据传输通道向数据处理端与客户端基于网络化串口通信数据，从而完成网络化串口通信，提高了用户的安全性。
在数据处理端接收网络化串口服务端发送的客户端绑定信息之前方法还包括：
接收网络化串口服务端发送的客户端属性信息；
数据处理端根据客户端属性信息判断所述客户端为待网络化串口通信设备，则向网络化串口服务端发送确认消息。
具体的，客户端进行网络化串口通信之前，先对客户端进行验证，就是判断客户端是否需要进行网络化串口通信，因为并不是所有客户端都需要进行网络化串口通信。客户端接入，数据处理端会监控到接入消息获取客户端的客户端身份信息。
数据处理端在接收到客户端身份信息后进行验证，如果验证通过，那么客户端为待网络化串口通信设备，可以进行网络化串口通信，向客户端发送确认消息。当客户端接收到数据处理端发送的确认消息后，进行网络化串口通信。如果没有验证通过，那么客户端不能进行网络化串口通信。
数据处理端如果检测到客户端通过网络化串口通信，说明用户在客户端进行数据处理。数据处理端根据数据处理端之间建立的数据传输通道，向客户端发送网络化串口通信请求，网络化串口通信请求中包括完成网络化串口通信所需数据。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种串口网络化属性配置的系统，其特征在于，包括：数据处理端，网络化串口服务端以及多个客户端；
数据处理端通过网络化串口服务端与每个客户端通信连接；
网络化串口服务端配置有数据服务端程序和控制服务端程序；
网络化串口服务端通过TCP/IP协议配置网络连接，进行串口数据流和控制流传输，调用数据处理端的串行接口，按照预设的通信参数进行串口数据的输入输出；
客户端基于TCP/IP协议实现的多线程连接网络化串口服务端；
客户端设置有人机操作界面；
客户端基于开源虚拟串口驱动com0com软件为用户提供虚拟串口驱动；
客户端根据用户输入的通信控制指令，打开串口设置的串口属性；并与网络化串口服务端建立通信连接，将串口属性传输给网络化串口服务端；
基于数据服务端程序和控制服务端程序进行联动，并以客户端设置的串口属性，网络化串口服务端重新开启物理串口，基于Socket与客户端建立连接，进行串口数据传输；
系统中，数据处理端接收网络化串口服务端发送的客户端串口数据通信绑定信息；
数据处理端建立与网络化串口服务端的数据传输通道；
网络化串口服务端通过所述数据传输通道向数据处理端发送网络化串口通信请求，以使数据处理端根据所述网络化串口通信请求返回客户端对应的网络化串口数据；
网络化串口服务端接收数据处理端返回的网络化串口数据完成对客户端的网络化串口配置。
2.根据权利要求1所述的串口网络化属性配置的系统，其特征在于，
数据处理端设置有处理器，8路UART，Linux操作系统以及LTC2872芯片的电平转换电路。
3.根据权利要求1所述的串口网络化属性配置的系统，其特征在于，
网络化串口服务端配置有串口透传程序。
4.根据权利要求1所述的串口网络化属性配置的系统，其特征在于，
网络化串口服务端与单一客户端连接时，客户端自动设置串口属性；
网络化串口服务端与多个客户端时，根据用户输入的串口属性进行设置。
5.根据权利要求1所述的串口网络化属性配置的系统，其特征在于，
串口属性包括波特率，停止位、校验位和数据位。
6.根据权利要求1所述的串口网络化属性配置的系统，其特征在于，
在数据处理端接收网络化串口服务端发送的客户端绑定信息之前方法还包括：
接收网络化串口服务端发送的客户端属性信息；
数据处理端根据客户端属性信息判断所述客户端为待网络化串口通信设备，则向网络化串口服务端发送确认消息。
7.根据权利要求1所述的串口网络化属性配置的系统，其特征在于，
网络化串口服务端通过所述数据传输通道向数据处理端发送网络化串口通信请求还包括：
如网络化串口服务端获取客户端的基于串口数据流和控制流传输运行，则根据所述客户端通过对应的数据传输通道向所述数据处理端发送网络化串口通信请求。
8.根据权利要求6所述的串口网络化属性配置的系统，其特征在于
数据处理端根据客户端属性信息判断所述客户端为待网络化串口设备，则向网络化串口服务端发送确认消息还包括：
数据处理端向网络化串口服务端发送客户端网络化串口通信问询信息，如数据处理端接收到所述网络化串口服务端返回的客户端网络化串口确认信息，则数据处理端向所述网络化串口服务端发送所述确认消息。
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