并降低开发成本。
(2)硬件工作流程及应用架构
主处理器首先初始化网络及串口设备,当有数据从以太网传过来,处理器对数据报进行分析,如果是ARP(物理地址解析)数据包,则程序转入ARP处理程序;如果是IP数据包且传输层使用UDP,端口正确,则认为数据报正确,数据解包后,将数据部分通过端口所对应的串口输出。反之,如果从串口收到数据,则将数据按照UDP格式打包,送入以太网控制芯片,由其将数据输出到以太网中。可以知道,主处理模块主要处理TCP/IP的网络层和传输层,链路层部分由以太网控制芯片完成。应用层交付软件系统来处理,用户可以根据需求对收到的数据进行处理。
2.硬件系统模块
根据硬件系统的具体结构和不同功能,我们可以将硬件系统划分为下述的几大模块。
(1)主处理器模块
该模块是串口服务器的核心部分,主要由主处理器、可编程逻辑器件、数据及程序存储器等器件构成。
主处理模块完成的功能主要有:在串口数据和以太网IP数据之间建立数据链路;通过对以太网控制芯片的控制读写来实现对IP数据包的接收与发送;判别串行数据流的格式,完成对串口设备的选择以及对串行数据流格式的指定;控制串口数据流与IP数据包之间的速率控制,对数据进行缓冲处理;对UART和以太网控制芯片的寄存器进行读写操作,并存储转发器件状态;完成16位总线数据的串并行转换;完成总线地址锁存功能;完成对各个串口以及各个存储器件的片选功能;完成对各个串口的中断口的状态判别等功能。
(2)以太网接口及控制模块
这个模块主要由以太网接口部分和以太网控制部分构成。
以太网接口部分完成的是串口服务器与以太网接口电路的功能,控制器对所有模块均有控制作用,使整个接口电路能协调地配合后续电路完成以太网的收发功能。
以太网控制部分由收端和发端组成,在他们之间还有以太网状态检测和控制单元,以及收发协调控制器,见图5。由于以太网是半双工工作的,所以这个部分必须随时地监视以太网的状态,并且要根据需要对以太网进行控制,同时还要协调好内部收发端电路的工作状态。以太网检测单元和收发协调控制器就是完成这样的功能的。以太网状态检测单元与以太网接口的控制器接口,将接口的状态送到收发协调控制器,同时将协调控制器的控制信号进行处理,并送到以太网接口的控制器,以控制接口的状态。
在收端,接收到的串行数据流信号通过主处理模块进行串并转换和编码,以太网控制单元控制各部分协调,将产生的地址、数据、写信号送到RAM读写控制单元进行处理。相应的,发端的工作流程和收端相反。