3.1 在Linux 系統(tǒng)中對串口的操作

UART 的操作主要有： 數據發(fā)送、數據接收、產生中斷、設置波特率、loopback 模式、紅外模式和硬/軟流控模式7 部分。在Linux 中，所有設備文件一般都位于“/dev”下，其中串口對應的設備為“/dev /ttySx”,在Linux 下對設備的操作方法與對文件的操作方法一樣。下面就是設計中串口應用的開發(fā)步驟。

串口設置主要設置struct termios 結構體成員，具體的串口操作函數此處略去，串口操作流程如圖6 所示。

3.2 Linux 網絡套接字編程步驟

在Linux 中的網絡編程通過socket 接口進行。socket 是一種特殊的IO 接口，也是一種文件描述符，它是一種常用的進程之間的通信機制，通過它不僅能實現本地機器上進程間的通信，而且通過網絡能夠在不同機器上的進程間進行通信。

嵌入式串口服務器系統(tǒng)網絡套接字編程步驟如圖7 所示。

系統(tǒng)上電后，嵌入式服務器進入Linux 系統(tǒng)并自動運行裝載在其內的server 程序。作為服務器， server 程序在開始運行時就為每一個打開的串口創(chuàng)建recvpcwritearm 和readarmsendpc 線程，并在網絡連接正常以及客戶端沒有執(zhí)行關閉串口的操作時，每一個已打開串口對應的兩個線程將不會結束，這樣在系統(tǒng)滿負荷運行時，系統(tǒng)將同時開啟4 個線程。嵌入式串口服務器主程序流程如圖8 所示，主函數實現套接字的初始化工作，建立兩路監(jiān)聽套接字，分別初始化線程recvpcwritearmsocket[3000 + com]套接字和readarmsendpc socket[4000 + com]套接字com 為串行端口號。一旦接收到客戶端的連接請求，判斷客戶端請求的方式后，啟用相應的進程函數進行數據處理。

4 試驗

4.1 數據上行測試

數據上行測試指串口設備發(fā)送信息到嵌入式串口服務器，通過嵌入式串口服務器將數據從以太網口傳輸出去?？紤]實際使用過程中上行數據量較大，為了模擬工業(yè)現場接收大量的數據，以“1234567890abcdefghijklmnopqrstuvwsyz”構成的數據包進行模擬。

測試方法為每秒鐘連續(xù)不斷地發(fā)送“1234567890abcdefghijklmnopqrstuvwsyz”,使之構成100KByte 的數據包，觀察客戶端程序能否正常收到這個數據包。試驗測試結果如圖9 所示，當從“終端串口設備”向上位機發(fā)送100KByte 數據時，在客戶端一側正常收到了這些數據，并且沒有丟失現象。

4.2 數據下行測試

數據下行測試指通過工控機上的以太網口發(fā)送數據給串口服務器，串口服務器接收以太網數據幀并進行格式轉換，同時判斷發(fā)往指定的串口設備。在實際使用過程中，上位機發(fā)送到串行終端設備的數據量較小，這些數據一般都是由操作人員輸入的數據，因此可以用單個數據流“1234567890abcDefghijklmnopqrstuvwxyz”進行測試。

測試方法是利用運行在PC 機上的客戶端程序每秒鐘發(fā)送連續(xù)數據流，觀察另一臺PC 機上串口調試助手是否正常接收到數據。試驗測試結果如圖10 所示，當客戶端程序發(fā)送數據時，在終端串口設備上得到同樣的數據流。

5 結束語

筆者利用完全開源的Linux 操作系統(tǒng)，將其移植、裁剪后設計嵌入式串口服務器系統(tǒng)，選用非常適用于通信產品中的ARM9 內核的S3C2440A 微處理器和DM9000AEP 芯片擴展了100MByte 自適應以太網口，完成了硬件平臺設計; 然后用多線程網絡套接字編寫串口服務器程序，完成多串口服務器的軟件設計。最后用試驗證實了多串口服務器能夠很好地完成串口數據與以太網口數據的雙向傳輸，成功地將現有的串行通信設備接入以太網，利用網絡實現數據的遠程傳輸與遠程監(jiān)控功能，實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)。降低了設備的維修費用，縮短了開發(fā)周期。該產品基于開放標準設計，易于升級與維護，具有廣闊的應用前景。