导言
工业操控中，各设备的信号收集和监控只靠串口总线难以完结扩展，要将现场操控网络和信息网络相连，就需求处理串口通讯协议和因特网通讯协议的转化问题，即把原有设备转化为具有网络接口的外设，这样可以将传统串行链路上的数据传输到信息网络上，而无需替换原有设备。如此，可以进步原有设备利用率、增加多终端衔接数、节省本钱、简化布线的复杂度及延伸通讯距离。
近年来，因信息化和物联网开展的需求，串口服务器很多呈现，它们不占用主机资源，且具有终端服务器的功用。不过，设备体积巨大、价格昂贵、串口不易裁剪或扩展、传输很多数据帧时丢包、参数装备冗杂等问题也随之呈现。
本规划选用的串口服务器的中心设备——树莓派，是一款体积小、价格便宜但功用十分强壮的渠道，可经过多种通讯方法接入互联网，支撑多种完好网络协议，结合USB—hub及USB/串口转化器运用，可确保串口服务器运用方便，并完结实时、精确、长期安稳的数据传输。
1 总体规划
依据当今工业现场数据传输需求，应具有的技术目标和设置参数如下。
1.1 技术目标
①主控芯片：32位700 MHz的ARM1176JZF—S处理器;
②操作体系：Linux;
③支撑协议：TCP/IP、UDP、HTTP、FTP;
④网络接口：10/100 Mbps自适应以太网接口;
⑤串口类型：1～16个RS 232/RS485/RS422接口，1个TTL电平串口;
⑥参数装备方法：WEB浏览器装备;
⑦会话数：支撑多衔接，满意5个以内用户一起办理一个模块设备;
⑧作业形式：TCP客户端、TCP服务器、UDP播送形式;
⑨指示灯：电源指示灯、通讯指示灯;
⑩供电电压：5 V。
1.2 设置参数
该设备挑选WEB浏览器设置方法，内置WEB服务器，用户可进行IP地址、串口通讯参数、作业形式等的办理和装备。以下首要介绍串口通讯和作业形式参数的设置。
(1)串口通讯参数
①波特率为2 400～115 200 bps;
②数据位为6/7/8/9;
③校验位为None/Even/Odd;
④中止位为1/1.5/2;
⑤成帧长度为1～15000字节;
⑥成帧距离为30～500位。
其间，成帧长度指每一帧接纳数据的长度，接纳端缓冲区一旦接纳到该长度的数据就转发出去;成帧距离便是所谓的串口超时，超时时刻T(s)、成帧距离N(位)、波特率B(b/s)的联系如下。一旦超时，不论已有数据长度是不是到达成帧长度，接纳端缓冲区就将已有数据组帧转发出去。
(2)作业形式参数
①单个串口支撑会话数为1～5个，每个会话形式间彼此独立;
②TCP服务器形式为绑定端口规模为1025～65535;
③TCP客户端形式为需装备方针服务器IP、端口及主动重连时刻，其间主动重连时刻指网络衔接中止或许服务器反常时，从头建议主动衔接的时刻距离，循环主动重连直到正常衔接上停止;
④UDP播送形式为需装备本地端口、方针服务器IP和方针端口。
2 硬件规划
此串口服务器依据以上目标选用最新的树莓派、USB—hub及北京世纪联信公司出产的USB/四串口转化器组合而成。
2.1 硬件结构组成
串口服务器硬件结构组成如图1所示，树莓派具有两个USB接口、一个TTL串口及一个10/100 MHz自适应以太网接口。一个USB接口经过USB—hub和n(可据状况挑选，最多时n=4)个USB/串口转化器扩展出4n个RS232/RS422/RS455串口，另一个可外接无线USB网卡，然后完结局域网或广域网中有线或无线数据传输。
2.2 树莓派简介
树莓派(Raspberry Pi)是一款依据Linux体系的只要一张信用卡巨细的单板核算机，装备一枚博通出产的700 MHzARM架构BCM2835处理器，512 MB内存，运用SD卡当作存储介质，操作体系选用开源的Linux体系，供给并支撑Python作为首要编程言语。
2.3 USB—hub简介
USB—hub(USB集线器)是一个将多个USB设备衔接到核算机上的USB接口或另一个USB集线器上某时分，它们都来自于主板内部一个或许两个主USB接口，而不是彼此独立的硬件。一个USB接口、一个USB集线器和若干个外围设备可以构建一个USB网络。本体系选用的USB—hub由一个USB接口扩展出4个USB接口。
2.4 USB/串口转化器简介
USB/串口转化器选用北京世纪联信LENSYS—USB2COM-4模块。它是一种导轨装置式串口扩展模块，完结了用USB口扩展4串口的功用，可以经过USB快速扩展四个核算机串口，经过拨码开关设定RS 232/422/485接口方法，还可以完结4个RS 232转4个RS422/485的功用。经过该模块可以牢靠、实时、快捷地完结工业现场RS232/485/422信号的传输和转化，广泛应用于石油天然气、水利、电力调度、市政调度等职业。
3 软件规划
此串口服务器软件规划根本结构如图2所示，客户端仅仅WEB浏览器，软件规划则首要体现为服务器端的网页展现、事务逻辑和数据存储。
WEB服务器担任串口服务器通讯参数的手动装备和存储、通讯程序的手动启停等;应用服务器担任完结TCP/IP网络与串行接口设备的互通，完结TCP/IP协议格局的数据与串行数据间的彼此转化;数据库首要包括用户办理数据表、串口参数装备数据表、作业形式装备数据表。
下面介绍串口服务器软件规划中3个首要任务：WEB服务器的规划、WEB装备页面的规划和串口联网通讯程序的规划。
3.1 WEB服务器的规划
因为串口数量较多，所以在树莓派中植入WEB服务器，由WEB服务器将用户的恳求转化为对后台数据的查询或更新，并将友爱的图形界面在浏览器上展现给用户，完结简洁一致的长途通讯参数装备、设备办理、用户办理、监控串口服务器运转状况。
