《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》是安徽康海時代科技有限公司於2013年2月28日申請的發明專利，該專利申請號為2012104611325，公布號為CN103078895A，專利公布日為2013年5月1日，發明人是劉立群。
《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》包括有以MCF52233微控制器為核心的硬體系統，MCF52233微控制器外接電源模組、有源晶振模組、復位功能模組、接口模組、IO模組、指示模組，接口模組包括有RS232接口或RS485接口和乙太網口，MCF52233微控制器的內部存儲器里通過軟體編程高效算法燒寫有系統配置；MCF52233微控制器內嵌入有RTOS核心，MCF52233微控制器內構建有ColdFireTCP/IP開源協定棧，MCF52233微控制器內還包括有軟體系統，軟體系統包括有串口數據接收與傳送模組、網口數據接收與傳送模組、參數接收與配置模組、固件升級指令接收與執行模組、AD/IO數據採集模組；該發明可用於計算機組成的分散式數據採集和控制系統中，解決上位機乙太網口和串口設備協定轉換、遠程通信和控制問題。
2020年7月17日，《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器
- 公布號：CN103078895A
- 公布日：2013年5月1日
- 申請號：2012104611325
- 申請日：2013年2月28日
- 申請人：安徽康海時代科技有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市弋江區高新技術產業開發區服務外包產業園B6號（中山南路717號）
- 發明人：劉立群
- 代理機構：安徽合肥華信智慧財產權代理有限公司
- 代理人：余成俊
- Int.Cl.：H04L29/08(2006.01)I；H04L12/28(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
串口伺服器就是串口連線到網路的接口轉化設備，串口一般包括RS-232/485/422，網路協定也指TCP/IP協定，所以串口伺服器也可以稱為RS-232/485/422數據形式與TCP/IP形式數據相互轉發通信接口轉化器。隨著網路和現代信息技術的發展，在自動控制套用需要對分布於世界各地的設備進行遠距離監控，在本身已經有完整的網路布線，為實現設備之間的通信將串口轉化為網口的串口伺服器就應運而生了。
截至2013年2月，在工業系統的數據採集系統中，對於遠程的數據傳輸的實時性、精確性要求越來越高。如今各種工業控制系統的串口伺服器雖然在數據採集功能、數據遠程傳輸、通信速率方面滿足了實際需求。然而隨著各種晶片技術的發展以及半導體集成度高技術的出現，以往的串口伺服器的缺陷逐漸顯現出來，其主要問題主要表現在：其一，數據採集及轉發速率低，且誤碼率高，無法滿足穩定性、實時性的要求，其二，乙太網控制晶片的相關開發複雜，且成本高，使用不方便，其三，設備功能單一且不易於擴展。
發明內容
專利目的
《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》的目的在於提供實現雙通道採集傳輸、多路開關量的輸入輸出、成本低、操作方便的基於MCF52233的工業乙太網多功能雙串口伺服器。
技術方案
《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》包括有硬體系統，所述的硬體系統以MCF52233微控制器（1）為核心，MCF52233微控制器外接電源模組（2）、有源晶振模組（3）、復位功能模組（4）、接口模組、IO模組（11）、指示模組，所述的指示模組包括有網路指示模組（5）、串口指示模組（6）和IO指示模組（7），接口模組包括有RS232接口或RS485接口（8）和乙太網口（9），MCF52233微控制器的內部存儲器里通過軟體編程高效算法燒寫有系統配置（10）；所述的MCF52233微控制器內嵌入有RTOS核心，MCF52233微控制器內構建有ColdFireTCP/IP開源協定棧，MCF52233微控制器內還包括有軟體系統，軟體系統包括有串口數據接收與傳送模組、網口數據接收與傳送模組、參數接收與配置模組、固件升級指令接收與執行模組、AD/IO數據採集模組；RS232接口或RS485接口（8）採集到串口數據時，首先判斷串口傳送是否空閒，如果是則將SOCKET接收佇列中的數據取出送到串口傳送緩衝區，然後激發串口傳送中斷將數據從串口傳送出去，再判斷串口接收緩衝區是否有足夠的數據或者沒有新數據時，就將串口接收緩衝區數據送入傳送緩衝區，再調用網路傳送函式將數據傳送到網路；乙太網口（9）從網路接收到一個數據包時，產生FEC接收中斷，由網口中斷服務程式fec_isr()通過調用input_ippkt()接收這個數據包，首先確定是網路接收中斷並且接收不是壞幀，再按幀的長度分配數據包，當大於200位元組時分配大數據包，否則分配小數據包，並將這個數據包放入數據包接收佇列rcvdq中，從接收佇列中取出以太幀的首部信息，不同協定的數據包進行相應的處理，如果是ARP數據包，則調用arprcv()函式處理；如果是IP數據包，則調用ip_rcv()函式處理，對於IP數據包，則又分三種情況處理，如果是UDP數據包，調用UDP接收函式處理，如果是ICMP數據包，處理後立即返回信息，對於TCP數據包，根據連線埠放入相應的SOCKET接收佇列中，等待後台主程式進行處理。
所述的基於MCF52233的工業乙太網多功能雙串口伺服器，其特徵在於：所述的電源模組（2）產生3.3V電壓為MCF52233微控制器的晶片供電。
所述的基於MCF52233的工業乙太網多功能雙串口伺服器，其特徵在於：所述的MCF52233微控制器包括MCF52233微控制晶片和MAX232、MAX485協定轉換晶片，MCF52233微控制晶片集成了10兆/100兆快速乙太網控制器和乙太網物理層模組負責與外部採集終端通訊，所述MAX232、MAX48協定轉換5晶片通過RS232接口或RS485接口（8）與外部採集終端（13）相連。
所述的基於MCF52233的工業乙太網多功能雙串口伺服器，其特徵在於：所述的MCF52233微控制晶片採用TCP/IP協定與遠程數據處理中心（12）進行通信傳輸。
改善效果
《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》集成功能全面，具有高效的串口緩衝機制和自適應的數據打包策略，新型的安全可靠的遠程固件升級方案，採用高效的軟體濾波算法，實現高精度的網口與串口數據採集並通過軟體系統進行處理後傳送，大量套用在生產生活的各個領域，需要進行遠程串口、網口信號，數位訊號傳輸的地方。
附圖說明
圖1是《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》結構簡圖。
圖2是該發明套用示意圖。
圖3為該發明軟體系統的模組圖。
圖4為該發明串口傳送和接收流程圖。
圖5為該發明網路數據包接收流程圖。
技術領域
《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》涉及數據採集傳輸及通信領域，確切的說是一種基於MCF52233晶片的工業乙太網的多功能雙串口伺服器。
權利要求
1.《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》包括有硬體系統，所述的硬體系統以MCF52233微控制器（1）為核心，MCF52233微控制器外接電源模組（2）、有源晶振模組（3）、復位功能模組（4）、接口模組、IO模組（11）、指示模組，所述的指示模組包括有網路指示模組（5）、串口指示模組（6）和IO指示模組（7），接口模組包括有RS232接口或RS485接口（8）和乙太網口（9），MCF52233微控制器的內部存儲器里通過軟體編程高效算法燒寫有系統配置（10）；所述的MCF52233微控制器內嵌入有RTOS核心，MCF52233微控制器內構建有ColdFireTCP/IP開源協定棧，MCF52233微控制器內還包括有軟體系統，軟體系統包括有串口數據接收與傳送模組、網口數據接收與傳送模組、參數接收與配置模組、固件升級指令接收與執行模組、AD/IO數據採集模組；RS232接口或RS485接口（8）採集到串口數據時，首先判斷串口傳送是否空閒，如果是則將SOCKET接收佇列中的數據取出送到串口傳送緩衝區，然後激發串口傳送中斷將數據從串口傳送出去，再判斷串口接收緩衝區是否有足夠的數據或者沒有新數據時，就將串口接收緩衝區數據送入傳送緩衝區，再調用網路傳送函式將數據傳送到網路；乙太網口（9）從網路接收到一個數據包時，產生FEC接收中斷，由網口中斷服務程式fec_isr()通過調用input_ippkt()接收這個數據包，首先確定是網路接收中斷並且接收不是壞幀，再按幀的長度分配數據包，當大於200位元組時分配大數據包，否則分配小數據包，並將這個數據包放入數據包接收佇列rcvdq中，從接收佇列中取出以太幀的首部信息，不同協定的數據包進行相應的處理，如果是ARP數據包，則調用arprcv()函式處理；如果是IP數據包，則調用ip_rcv()函式處理，對於IP數據包，則又分三種情況處理，如果是UDP數據包，調用UDP接收函式處理，如果是ICMP數據包，處理後立即返回信息，對於TCP數據包，根據連線埠放入相應的SOCKET接收佇列中，等待後台主程式進行處理。
2.根據權利要求1所述的基於MCF52233的工業乙太網多功能雙串口伺服器，其特徵在於：所述的電源模組（2）產生3.3V電壓為MCF52233微控制器的晶片供電。
3.根據權利要求1所述的基於MCF52233的工業乙太網多功能雙串口伺服器，其特徵在於：所述的MCF52233微控制器包括MCF52233微控制晶片和MAX232、MAX485協定轉換晶片，MCF52233微控制晶片集成了10兆/100兆快速乙太網控制器和乙太網物理層模組負責與外部採集終端通訊，所述MAX232、MAX485協定轉換晶片通過RS232接口或RS485接口（8）與外部採集終端（13）相連；所述的MCF52233微控制晶片採用TCP/IP協定與遠程數據處理中心（12）進行通信傳輸。
實施方式
如圖1、2、3、4、5所示，《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》包括有硬體系統，所述的硬體系統以MCF52233微控制器1為核心，MCF52233微控制器外接電源模組2、有源晶振模組3、復位功能模組4、接口模組、IO模組11、指示模組，所述的指示模組包括有網路指示模組5、串口指示模組6和IO指示模組7，接口模組包括有RS232接口或RS485接口8和乙太網口9，MCF52233微控制器的內部存儲器里通過軟體編程高效算法燒寫有系統配置10；所述MCF52233微控制器內嵌入有RTOS核心，MCF52233微控制器內構建有ColdFireTCP/IP開源協定棧，MCF52233微控制器內還包括有軟體系統，軟體系統包括有串口數據接收與傳送模組、網口數據接收與傳送模組、參數接收與配置模組、固件升級指令接收與執行模組、AD/IO數據採集模組；RS232接口或RS485接口8採集到串口數據時，首先判斷串口傳送是否空閒，如果是則將SOCKET接收佇列中的數據取出送到串口傳送緩衝區，然後激發串口傳送中斷將數據從串口傳送出去，再判斷串口接收緩衝區是否有足夠的數據或者沒有新數據時，就將串口接收緩衝區數據送入傳送緩衝區，再調用網路傳送函式將數據傳送到網路；乙太網口9從網路接收到一個數據包時，產生FEC接收中斷，由網口中斷服務程式fec_isr()通過調用input_ippkt()接收這個數據包，首先確定是網路接收中斷並且接收不是壞幀，再按幀的長度分配數據包，當大於200位元組時分配大數據包，否則分配小數據包，並將這個數據包放入數據包接收佇列rcvdq中，從接收佇列中取出以太幀的首部信息，不同協定的數據包進行相應的處理，如果是ARP數據包，則調用arprcv()函式處理；如果是IP數據包，則調用ip_rcv()函式處理，對於IP數據包，則又分三種情況處理，如果是UDP數據包，調用UDP接收函式處理，如果是ICMP數據包，處理後立即返回信息，對於TCP數據包，根據連線埠放入相應的SOCKET接收佇列中，等待後台主程式進行處理。
電源模組2產生3.3V電壓為MCF52233微控制器的晶片供電。
MCF52233微控制器包括MCF52233微控制晶片和MAX232、MAX485協定轉換晶片，MCF52233微控制晶片集成了10兆/100兆快速乙太網控制器和乙太網物理層模組負責與外部採集終端通訊，所述MAX232、MAX48協定轉換5晶片通過RS232接口或RS485接口8與外部採集終端13相連。MCF52233微控制晶片採用TCP/IP協定與遠程數據處理中心12進行通信傳輸。 根據功能選擇以及傳輸數據的穩定性選擇相對應的晶片，也可以通過軟體設定選擇相關的協定晶片，也可以同時支持兩種協定的晶片傳輸。該發明有效地對所有網路控制服務端進行數據監聽及解析，一旦捕捉到TCP/IP數據包後，經MCF52233晶片內部定址，查找當前的固定服務連線埠號10001和10002，按照已經編排好的服務連線埠號和串口號之間的對應的關係，找到與之對應的串口號，將數據發往該串口上。同時也能從串口上來的數據，進行TCP/IP的打包處理，傳至遠程數據處理中心。從IO口上來的數據，查找當前的固定服務連線埠100003，通過MCF52233的處理，傳至遠程數據處理中心。
榮譽表彰
2020年7月17日，《一種基於MCF52233晶片的工業乙太網多功能雙串口伺服器》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
