利用Nport Express實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的接入網(wǎng)絡(luò)

1 引言

單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)有兩種方式：串行和并行。并行傳輸只能應(yīng)用于近距離的通信，而對(duì)于大部分單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，分布范圍廣，距離中央處理機(jī)遠(yuǎn)，因此只能采用串行傳輸。串行傳輸需要經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，一般有兩種方案：RS-232標(biāo)準(zhǔn)，RS-485標(biāo)準(zhǔn)。第一種標(biāo)準(zhǔn)的最大傳輸速率為20kb/s，最大傳輸距離為15m，而RS-485最大傳輸速率為10Mb/s，最大傳輸距離為1200m，超出這個(gè)范圍，由于干擾信號(hào)的疊加和傳輸信號(hào)的衰減，誤碼率將大大增加 。那么如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸呢？利用Nport Express把單片機(jī)接入因特網(wǎng)，使數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，則可以很好地解決遠(yuǎn)程通信的問(wèn)題。本文就如何利用Nport Express實(shí)現(xiàn)S2E（串行口到以太網(wǎng)）進(jìn)行了細(xì)致的討論。

2 Nport Express簡(jiǎn)介

Nport Express是由臺(tái)灣（MOXA）摩莎技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，它有兩個(gè)端口，一個(gè)是RS-232或RS-485電平的輸入接口，另一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)接口，內(nèi)部進(jìn)行TCP/IP封裝，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是完全透明的。其主要特點(diǎn)如下：

（1）體積只有手掌大小，安裝調(diào)試方便，自動(dòng)檢測(cè)10/100M bps以太網(wǎng)端口；

（2）接入口支持RS-232/422/485標(biāo)準(zhǔn)，提供寬泛的主機(jī)與遠(yuǎn)程串行口的Internet/Intranet連接；

（3）支持多個(gè)主機(jī)共享一個(gè)服務(wù)器或串行端口；

（4）適用于Windows NT/95/98/ME/2000等操作平臺(tái)，參數(shù)配置直觀方便；

（5）接入網(wǎng)絡(luò)安全可靠，并有相應(yīng)的控制保障措施，串行口最大速率可達(dá)230.4k bps。

3 對(duì)NportExpress的參數(shù)設(shè)置

雖然Nport Express對(duì)以太網(wǎng)的連接是一種虛連接，而Windows操作系統(tǒng)會(huì)把它的串行接入口當(dāng)作一個(gè)真實(shí)存在的物理接口。這個(gè)接口完成的不僅僅是數(shù)據(jù)的接收發(fā)送，而且包括RTS，CTS，DTR， DSR， DCD等控制信號(hào)的傳送。Nport Express支持多種協(xié)議：ARP， UDP， TCP， ICMP， Telnet/Rtelnet和DHCP。 TCP 確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸并提供了自動(dòng)糾錯(cuò)功能，而IP完成數(shù)據(jù)塊的尋址和路由。在安裝和使用Nport Express之前，應(yīng)對(duì)Nport Express的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3.1 參數(shù)設(shè)置界面的打開(kāi)

只有獲得Nport Express的實(shí)際IP地址，才可以打開(kāi)它的參數(shù)設(shè)置界面。IP地址由四個(gè)字節(jié)組成，是Nport Express在網(wǎng)絡(luò)中的身份證。由于接入網(wǎng)絡(luò)方式的不同，如局域網(wǎng)接入或通過(guò)Modem 撥號(hào)上網(wǎng)，IP地址會(huì)有所不同，而且每次接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)， Nport Express獲得的IP地址也可能不同。為了獲得Nport Express的實(shí)際IP地址，首先運(yùn)行Nport Monitor，打開(kāi)Nport Monitor界面，然后運(yùn)行Configure，Search，則可以查到Nport Express的實(shí)際IP地址。然后從“開(kāi)始”菜單，選擇“運(yùn)行”，輸入“telnet 192.168.127.254”（此值為缺省值），當(dāng)Nport Express所獲得的實(shí)際IP地址與此不同時(shí)，應(yīng)輸入實(shí)際IP地址，就可以實(shí)現(xiàn)S2E的連接了。

當(dāng)Telnet窗口打開(kāi)后，輸入1選擇ansi/vt100 為控制終端類型，回車(chē)后，會(huì)出現(xiàn)Telnet的主控界面，在此進(jìn)行Nport Express各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置。打開(kāi)后的主界面如圖1所示。

3.2 Nport Express運(yùn)行模式的設(shè)置

Serverconfig是對(duì)Nport Express服務(wù)器的名稱、IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)的設(shè)置進(jìn)行驗(yàn)證，本項(xiàng)菜單無(wú)法改動(dòng)，也無(wú)須改動(dòng)。 Nport Express有三種運(yùn)行模式：基于主機(jī)連接模式，對(duì)等連接模式和自然連接模式。由于自然連接模式是利用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)異步串行口的網(wǎng)絡(luò)接入，可實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)的連接，使用者可以方便的打開(kāi)異步串行口，從遠(yuǎn)程主機(jī)上讀寫(xiě)原始數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)異步串行口的遠(yuǎn)程控制，本文選用這種模式，即RAW-Connection Mode（自然連接模式）。

有兩種傳送模式可供選擇，即TCP模式與UDP 模式。它們的比較見(jiàn)表1。

Op-mode菜單項(xiàng)的第一個(gè)子菜單可以實(shí)現(xiàn)對(duì)連接方式的設(shè)定。從表1可以看出，TCP模式是一種面向連接的傳送方式，在傳送數(shù)據(jù)前，通信雙方必須都收到對(duì)方的回應(yīng)信號(hào)才能啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸，因而占用了大量的時(shí)間用來(lái)完成握手信號(hào)的傳送，但相對(duì)于UDP來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳送的安全性較高。而UDP模式是一種快速存取數(shù)據(jù)的通信方式，通過(guò)UDP的特性，Nport Expres可同時(shí)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)給多臺(tái)設(shè)備，且不需要重新建立聯(lián)機(jī)，節(jié)省聯(lián)機(jī)的時(shí)間，加快數(shù)據(jù)傳送的效率，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)，一般選用這種方式，本文的實(shí)驗(yàn)中也選擇了 UDP模式。經(jīng)過(guò)比較，決定選用RAW Connection(UDP Server/client)。

3.3 可尋址的IP地址范圍及端口號(hào)的設(shè)置

Op-mode還可對(duì)收發(fā)數(shù)據(jù)的客戶機(jī)或服務(wù)器的 IP地址范圍號(hào)和端口號(hào)進(jìn)行設(shè)定，這一菜單項(xiàng)特別重要，關(guān)系到數(shù)據(jù)收發(fā)的成敗，需要仔細(xì)設(shè)置。

3.3.1 IP地址范圍的設(shè)置

需要對(duì)（S2E）和(E2S)的可尋址IP范圍進(jìn)行設(shè)定，它決定了可進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)絡(luò)端計(jì)算機(jī)和Nport Express的IP地址范圍， 這個(gè)參數(shù)是絕對(duì)重要的，數(shù)據(jù)的往來(lái)都是以它為目標(biāo)進(jìn)行尋址的，必須對(duì)它進(jìn)行合理的設(shè)定。需要進(jìn)行交互的計(jì)算機(jī)IP地址一定要包含在內(nèi)，如果一項(xiàng)設(shè)置包含的IP地址太多，而中間有很多IP地址并不需要交互，可以把IP地址范圍分段設(shè)定，最多可以分為四段。

3.3.2 端口號(hào)的設(shè)置

端口號(hào)分為遠(yuǎn)程端口號(hào)和本地端口號(hào). 無(wú)論TCP還是UDP連接方式，數(shù)據(jù)報(bào)都是根據(jù)IP地址和端口號(hào)達(dá)到目的地的，在使用時(shí)可以為Nport Express設(shè)定一個(gè)合適的端口號(hào)，即遠(yuǎn)程端口，一般可自由設(shè)定。本地端口指的是要與Nport Express進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)的端口號(hào)，它的設(shè)定以不與計(jì)算機(jī)外設(shè)的缺省端口號(hào)沖突為原則。只有IP地址在可尋址范圍內(nèi)，且本地端口號(hào)與Nport Express的設(shè)定相一致的網(wǎng)絡(luò)終端計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)與Nport Express的數(shù)據(jù)交互。