[实用新型]一种多串口服务器

说明书

技术领域

本实用新型属于计算机技术领域，涉及一种串口服务器，特别是涉及一种多串口服务器。

背景技术

串口服务器是一个数据转换器，如图1所示，其内部有一个微控制器MCU、一个以太网接口单元、一个串口类型转换器。一般MCU都具有UART（异步通信接口），如ARM、51、PIC等多种流行的MCU。串口类型转换器可以将串口类型转化为RS232、RS485、RS422等标准，或者直接使用UART。串口类型转化后，不同串口标准之间的差别是电平、和传输方式，但是数据内容并没有变化。如果直接使用UART作为串口标准，那么串口类型转化部分就是空的。

在图1所示的串口服务器中，MCU通过数据总线和以太网接口单元通信，以太网接口单元将来自MCU的数据总线上的数据转化为以太网信号（Ethernet）。一般以太网接口单元包含以太网控制芯片和网络变压器。若MCU内部自带有以太网接口芯片，则以太网接口单元则只包含网络变压器。以太网接口单元输出的信号可以直接接入网线。串口格式的数据若需要转化为以太网上的常用的TCP/IP协议，则需要在MCU内实现复杂的运算和控制。

在某些场合需要串口服务器具有多个串口接口，那么就需要设计多串口服务器。现有的几种类型的多串口服务器均是基于串口扩展实现的。基于串口的扩展方法无非分为2种，一种是增加MCU自身的UART接口，如图2所示；另一种是基于UART扩展芯片扩展出多个UART接口，如图3所示。

在图2所示的MCU自身UART增加的方案中，设计者可以采用具有多个UART接口的MCU，目前具有2～4个MCU的控制器也很多。但是本方案中的串口扩展受MCU的UART接口个数限制。

在图3所示的基于UART扩展芯片扩展出多个UART接口的方案中，UART扩展芯片负责将MCU的一个或多个UART接口接通，并且用MCU的控制线来选择是与哪个UART接口通信。即如果数据发往UART i（1<i<N）接口，那么则需要MCU的控制线选择为i，相反，如果有UART i的数据过来，那么则需要通过相应的控制线通知MCU数据来自哪个UART接口。基于串口扩展芯片方案的特点是：以太网接口单元只有一个，一般主控的MCU也只有一个。

当然，采用图2和图3所示的两个方案结合的方式也可以扩展出更多的串口。目前市面上的多串口服务器实现的都是串口扩展，而以太网接口却只有一个。

对于图3使用UART扩展单元的方案，当串口扩展个数N增加时，N个通道的数据都要通过MCU的主UART，这就会使得主UART上出现拥塞，进而产生数据丢失和延迟。虽然主UART可以采用较高的波特率来缓解问题，但是仍然无法彻底解决拥塞问题。

如果采用图2所示的多个MCU方案，虽然没有多个UART传输到1个UART的拥塞问题，但是当串口数量N增加时，一个MCU需要同时处理多个UART通道过来的数据，在处理速度和实时性上难以保证。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种多串口服务器，用于解决现有多串口服务器只有一个以太网接口的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种多串口服务器，所述多串口服务器包括：交换机单元，包括M个外部以太网接口和N个内部以太网接口；M和N均为大于等于1的正整数；N个以太网接口单元，与所述N个内部以太网接口一一对应相连；N个MCU，与所述N个以太网接口单元一一对应相连；N个串口类型转换单元，与所述N个MCU一一对应相连；每个串口类型转换单元包括至少1个串口类型转换器，每个串口类型转换器直接与MCU相连或/和通过UART扩展单元间接与MCU相连。

优选地，所述MCU具有至少1个UART接口。

优选地，所述串口类型转换器直接与MCU的UART接口相连，或通过UART扩展单元间接与MCU的UART接口相连。

优选地，所述交换机单元的内部以太网接口通过以太网网线与所述以太网接口单元相连。

优选地，所述以太网网线为PCB走线。

优选地，每组直接相连的以太网接口单元、MCU和串口类型转换单元构成一个单串口服务模块。

优选地，每组直接相连的以太网接口单元、MCU、UART扩展单元和串口类型转换单元构成一个基于UART扩展的多串口服务模块。

优选地，所述以太网接口单元通过数据总线与MCU相连。

如上所述，本实用新型所述的多串口服务器，具有以下有益效果：