XPORT以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)上電自動配置的應(yīng)用

1. 引言

　　隨著世界范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的日趨成熟，工業(yè)自動控制系統(tǒng)日益采用以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議作為最主要的通信接口和手段。以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最廣泛、成長最快的局域網(wǎng)技術(shù)，在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了超乎尋常的發(fā)展?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是在不改變原有設(shè)計(jì)且投資較少的情況下，方便快捷地實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場使用的串口設(shè)備與以太網(wǎng)之間的連接。在我們的課題研究中，即采用了XPORT服務(wù)器策略。

　　XPORT由美國Lantronix公司于2002年研發(fā)成功，它是目前最小、最完整的串行口到以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換方案。XPORT使用了Lantronix公司的DSTni系列網(wǎng)絡(luò)芯片，10/100M的PHY，以及256KB的RAM和512KB的閃存。XPORT工作電壓為3.3V，支持TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，有一個(gè)支持RS-232串行標(biāo)準(zhǔn)、速度高達(dá)230Kbps的串行端口，完全可以滿足工業(yè)現(xiàn)場通信速度的要求。它還提供一個(gè)RJ-45網(wǎng)絡(luò)端口，可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)串行設(shè)備與以態(tài)網(wǎng)的連接，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)通信。本文主要討論XPORT在目標(biāo)板上電自動配置參數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，本文中的目標(biāo)板主要由RABBIT2000 CPU芯片、XPORT元件、液晶屏及按鍵等資源組成，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的通訊和字符的輸出顯示等功能。

2. 設(shè)計(jì)思路

　　2.1. XPORT參數(shù)配置方法比較

　　XPORT可以使用多種方式進(jìn)行參數(shù)的配置，其中主要提供了從以太網(wǎng)和串口設(shè)置的兩種途徑：通過以太網(wǎng)口可以使用XPORT Installer、網(wǎng)頁、Telnet等手段進(jìn)行設(shè)置;通過串口可以使用串口登陸的方法。

　　在網(wǎng)口進(jìn)行設(shè)置的幾種方法中，XPORT Installer是Lantronix公司為XPORT專門提供的操作軟件，最適合第一次對XPORT進(jìn)行配置或是在不明XPORT的IP地址時(shí)使用，它可以自動搜索在線上的XPORT地址列表。網(wǎng)頁和Telnet設(shè)置的方法適用于需要對其參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)使用，前提條件是必須已經(jīng)知道XPORT的IP地址。這幾種方法的共有特性是必須在主機(jī)上對XPORT進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，不能脫離主機(jī)自行配置。

　　從串口進(jìn)行配置的做法是通過串口登陸到XPORT的監(jiān)視模式下，通過設(shè)置信息進(jìn)行配置。這樣既可以在主機(jī)通過串口登陸時(shí)配置，又能夠通過目標(biāo)板CPU編程實(shí)現(xiàn)，達(dá)到脫離主機(jī)上電自動配置完畢的目標(biāo)。以下我們就采用這種方法在RABBIT 2000平臺上實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊。

　　2.2. 監(jiān)視模式中設(shè)置參數(shù)的原理

　　從串口進(jìn)入監(jiān)視模式的方法是將XPORT元件進(jìn)行復(fù)位或是重啟電源，用一秒的時(shí)間鍵入三個(gè)小寫x字符就可以進(jìn)入監(jiān)視模式。但需要注意的是輸入3個(gè)x時(shí)應(yīng)該控制好輸入的時(shí)間，最簡單的方法是一直輸入x直到進(jìn)入監(jiān)視模式。進(jìn)入監(jiān)視模式之后，從串口會傳回一些字符標(biāo)志以進(jìn)入監(jiān)視模式，并且出現(xiàn)提示符，0>提示符表明成功進(jìn)入監(jiān)視模式，其中提示符的含義見圖1。

圖1

　　進(jìn)入監(jiān)視模式得到0>提示符后，可以鍵入VS、GC等命令得到版本號和設(shè)置信息，具體的命令請參考技術(shù)手冊。如要在監(jiān)視模式中進(jìn)行設(shè)置，必須有設(shè)置信息的120位數(shù)據(jù)，鍵入SC按回車鍵后，將設(shè)置信息輸入即可，但新的設(shè)置需要重啟后才能夠起作用。最簡單的方法是將使用者希望設(shè)置的信息通過GC命令得到，將數(shù)據(jù)拷貝保存，并且修改其中需要更改的信息，在鍵入SC及回車后直接將希望設(shè)置的新信息復(fù)制過來。這種方法在串口設(shè)置中常用，提供的初始化設(shè)置程序也是基于這種方法的。

　　設(shè)置信息包括了XPORT的主要參數(shù)，因此我們需要分析設(shè)置信息的含義，以便使用者能夠根據(jù)個(gè)人的定義去實(shí)現(xiàn)。其中第一條設(shè)置信息中包括了本地IP地址、遠(yuǎn)程IP地址、子網(wǎng)掩碼、波特率、本地端口、遠(yuǎn)程端口及UDP/TCPIP模式等幾個(gè)重要參數(shù)。我們進(jìn)行相應(yīng)配置就可以實(shí)現(xiàn)正常的通信。

3. Xport設(shè)置程序

　　3.1. 程序流程

　　應(yīng)用程序?qū)PORT進(jìn)行設(shè)置時(shí)，采用的原理是通過串口方式進(jìn)入監(jiān)視模式，由于監(jiān)視模式許多命令可以應(yīng)用，并且所有操作都是基于二進(jìn)制的數(shù)字操作，所以編程相對簡單。為了方便使用者操作，我們已經(jīng)將這些操作封裝成幾個(gè)函數(shù)。

　　3.2. 程序說明

　　我們在程序中提供一個(gè)結(jié)構(gòu)體typedef struct XPORT，主要存儲希望設(shè)定的參數(shù)值，其中包括本地IP、遠(yuǎn)程IP、子網(wǎng)掩碼、波特率、本地端口、遠(yuǎn)程端口及UDP/TCPIP類型等參數(shù)。另外還定義了一個(gè)數(shù)組unsigned char setupbuf[0x12F]，用來存儲設(shè)置信息的數(shù)據(jù)。

　　我們封裝了幾個(gè)配置函數(shù)的原型如下：

　　int init_XPORT（struct XPORT ＊ptr1，unsigned char ＊buf1） //接口函數(shù)
　　void monitor （struct XPORT ＊ptr4，unsigned char ＊buf4） //進(jìn)入監(jiān)視模式得到設(shè)置信息
　　void setconfig（struct XPORT ＊ptr2，unsigned char ＊buf2） //設(shè)置參數(shù)函數(shù)
　　int getconfig（struct XPORT ＊oldptr3，struct XPORT ＊newptr3，unsigned char ＊buf3） //得到設(shè)置后的數(shù)據(jù)和欲設(shè)值進(jìn)行比較

　　主程序和進(jìn)入監(jiān)視模式的函數(shù)流程在上面已經(jīng)給出，設(shè)置參數(shù)函數(shù)只不過是把需要設(shè)置的參數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制替換到相應(yīng)的位置即可。但需要注意校驗(yàn)和計(jì)算，即將第一行數(shù)據(jù)以兩位字符方式轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，將轉(zhuǎn)換后的十六進(jìn)制數(shù)逐個(gè)相加，再用100H減去相加后的和，即為它的校驗(yàn)核，如果校驗(yàn)核錯(cuò)誤，設(shè)置將不能成功。將程序燒入FLASH，上電后自動將XPORT參數(shù)設(shè)置完畢，在液晶屏上顯示出成功的信息，能夠進(jìn)行正常的UDP數(shù)據(jù)包的收發(fā)。

4. 結(jié)論

　　與通過以太網(wǎng)對XPORT元件設(shè)置相比，通過串口程序?qū)PORT元件進(jìn)行設(shè)置有很多優(yōu)點(diǎn)。通過以太網(wǎng)方式需要使用者進(jìn)行手動設(shè)置。而我們在這里提供給使用者的是一個(gè)通用的XPORT元件自動設(shè)置的程序，上電時(shí)設(shè)置程序自動啟動進(jìn)入監(jiān)視模式，并且自動完成本地IP地址、遠(yuǎn)程IP地址、子網(wǎng)掩碼、本地端口號、遠(yuǎn)程端口號及波特率等的設(shè)置，不需要使用者手動設(shè)置。當(dāng)多塊目標(biāo)板需要同時(shí)連接到以太網(wǎng)時(shí)，通過串口程序?qū)PORT進(jìn)行設(shè)置可以節(jié)省大量時(shí)間和人力。

　　現(xiàn)在XPORT已經(jīng)被應(yīng)用于工業(yè)系統(tǒng)中，主要適用于需要以太網(wǎng)通訊但對其要求不高的情況。其主要特點(diǎn)為簡單易用，連接方便，并且可以依據(jù)使用者的要求定制所需的功能。但它也有一定的局限性，比如傳輸數(shù)據(jù)量大時(shí)將導(dǎo)致速度很慢，操作編程不太靈活等?？偠灾?，XPORT提供了一種以太網(wǎng)連接方法，使用者應(yīng)按照個(gè)人的需求決定是否選用。