基于μCOS-II和TCPIP协议的多串口服务器

摘要：针对许多设备不具备网络接口的问题，以ARM7Cortex-M3处理器LM8962为核心构建嵌入式系统，利用SC28L198芯片扩展8个串口，完成基于μC/OS-II *** 作系统和TCP/IP协议的多串口服务器设计。该系统能够同时为8个串口设备提供以太网远程数据传输，为具有串行通信接口设备的网络控制提供了条件，实现了计算机远程监控。

　　为使传统串口设备能够方便、快捷地接入互联网，笔者以ARM7处理器LM8962和串口扩展芯片SC28L198为核心构建嵌入式系统(串口服务器)，完成以太网数据与串行口数据之间的相互转换。一方面，LM8962将SC28L198发送过来的串口数据打包成以太网数据帧，并通过自身的以太网控制器发往主机;另一方面，LM8962将收到的以太网数据解包，分离出数据和相应的串口设备号，然后通过SC28L198的相应通道发往串口设备。

　　1 串口服务器硬件结构

　　该系统选用TI公司生产的ARM芯片LM8962作为主控MCU以及选用Phillips公司生产的芯片SC28L198作为8通道UART控制器。

　　该系统的主要功能是完成TCP/IP协议与串口通信协议之间的相互转换。

　　主控制器LM8962是由LuminaryMicro公司开发的一款基于ARMCortex-M3MCU内核的32位微处理器。该处理器支持的最大主频为50MHz，具有嵌入式Flash和SRAM、运动控制PWM等内部模块。LM8962内部集成了以太网控制器，结合了Bosch控制器局域网技术和10/100以太网媒体访问控制(MAC)以及物理(PHY)层，简化了该系统以太网连接的硬件电路设计。该微控制器使用了兼容ARMThumb?的Thumb2指令集来减少存储容量的需求，并以此达到降低成本的目的。系统的硬件结构如图1所示。

　　图1硬件结构图

　　UART器件SC28L198提供了8路相互独立的全双工异步通道，每路UART通过同步总线接口与主机进行通信。每个通道的接收器和发送器均具有16个字符的FIFO，最大限度地减少了接收器超时的情况，使用用户定义的Xon/Xoff字符可实现自动带内流量控制，在唤醒模式下可进行地址识别。SC28L198同时还包括以下功能模块：

　　2 串口扩展电路

　　图2描述了具有8通道的串口联网服务器的电路连接框图。串口服务器的硬件由两个主要芯片和其他外围电路组成。在SC28L198的管脚中，CEN、W_RN、IACKN、DACKN、IRQN、SCLK管脚控制着主机外部与内部数据总线与SC28L198之间的数据传输，管脚A7～A0为SC28L198与ARM相连的地址总线，D7～D0为SC28L198与ARM传输数据的数据总线。

　　图2电路连接框图

　　波特率发生器工作在振荡器或外部X1/CCLK时钟输入下，可以产生22个50.0～230.4k范围内的常用数据通信波特率。通常使用的外部晶振频率为3.6864MHz和7.3728MHz，在7.3728MHz工作频率下产生的波特率是3.6864MHz下产生的两倍。每个接收器和发送器可以工作在不同的波特率下，通过向波特率选择寄存器写入不同的选择代码将产生不同的波特率。