[发明专利]一种高速串口通信网络

说明书

本发明公开了一种使用串口交换机的高速率串口通信网络。应用层兼容单主机‑多从机总线通信协议，如MODBUS；连接网络的单个设备包含一个或者多个主机，而且可以包含一个或者多个从机，这些主机和从机共用一个物理串口通道，通信数据帧以地址区分；从机只与一个主机，主机只与其所属的从机通信，所属关系根据组网配置得到；经过串口交换机以太网端口的数据兼容TCP/IP封装的主机‑多从机总线通信协议；串口交换机存储网络的主从机地址以及所属物理端口号或者设备号，这些信息根据组网配置得到。

技术领域

本发明涉及串口通信技术领域，尤其涉及一种高速串口通信网络。

背景技术

传统的串行现场总线的特点是1)主从式结构；2)在任何时刻最多只有两个接入点有总 线控制权；3)通信有较大延迟。这种总线从结构上看就不稳定且不安全。因为，一旦主机故 障，从机就无法工作，整个系统可能瘫痪。另外，由于这种主从总线通信协议带有一定复杂 性，通信软件的开发难度较大，通信软件的安全难以保障，因此导致系统不安全性增加。而 在工业控制场合，通信吞吐量不大，满足通信吞吐量要求的难度不大，稳定性和安全性显得 更加重要。

现有的交换式网络，如星形和多星形网络，与主从式的现场总线相比具有很大的优越性。 因为，星形连接的交换机保证了每一个总线接入点之间的通信都是主对主通信。接入点故障 不会引起其它不相干点通信故障，保障系统的安全性。另外，主对主的通信协议可以非常简 单，因此开发出安全可靠的通信软件模块变得容易，保障了系统的安全性。再次，交换式的 总线的通信是多路并发，点对点数据吞吐能力和接入设备数量无关，打破了“共享带宽”的 瓶颈。最后一点，通信延迟可以得到控制。对于高实时要求的控制系统，星形连接是低成本

专利文献1：公开号106528486A(中国)所记载的一种串口数据交换的方法使用一种串 口交换机实现了高速高实时的串口通信。但是此方法只是给出了数据链路层的协议规范，未 提供应用层的规范。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种使用串口交换机的高速率串口通信网络，连接于网络的设备连接于串口交换机，一 个设备对应于一个接入物理端口，所述串口交换机，提取串口或者以太网端口接收到的数据 帧，根据所述数据帧的目标地址将所述数据帧转移至相应端口进行发送，连接于同一交换机 上的串口数据交换时，数据由处理器控制DMA实现中转，连接于不同交换机上的串口数据交 换时，数据要经过以太网端口中转；在串口数据的交换时单片机的处理器只做简单的判断和 控制，很少干预数据收发，数据收发由DMA控制完成。

在所述串口交换机的基础之上，满足以下通讯协议规范：

1)应用层兼容单主机-多从机总线通信协议；

2)连接网络的单个设备包含一个或者多个主机，而且可以包含一个或者多个从机，这些 主机和从机共用一个物理串口通道，通信数据帧以地址区分；

3)从机只与一个主机，主机只与其所属的从机通信，所属关系根据组网配置得到；

4)经过串口交换机以太网端口的数据兼容TCP/IP封装的主机-多从机总线通信协议；

5)串口交换机存储网络的主从机地址以及所属物理端口号或者设备号，这些信息根据网 络连接情况设定。

优选的，串口交换机从接收串口数据流中识别出完整数据帧。

优选的，所述单主机-多从机总线通信协议为MODBUS通信协议，所述以太网端口的TCP/IP 封装主机-多从机总线通信协议为MODBUS-TCP/IP协议。

本发明的有益效果是：借用了带以太网物理通道串口交换机，通信可以达到10Mbps，而 且具备高实时性。实现了多主-从模式的通信，使通信的能力大大提升，安全性和稳定性大大 提升。

附图说明