基于嵌入式系统的串口-以太网转换器附源程序

现场答辩成绩：实验报告成绩：总成绩：重庆邮电大学综合实验报告题目：基于嵌入式系统的串口-以太网转换器单位（二级学院）：学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：2010 年11 月重庆邮电大学制目录一、实验作品功能描述二、实验作品界面或使用说明三、小组分工与个人所负责的模块说明四、程序流程图五、任务的定义、实现及主要模块六、实验中遇到的问题及解决方法七、实验结果八、实验体会九、进一步改进方案和作品应用建议附录：个人所负责编写的部分主要代码一、 实验作品功能描述该作品是实现一个基于嵌入式系统的串口-以太网转换器。

该网关能够实现RS-232与以太网TCP/IP 之间的协议转换，从而能为各种串口设备提供以太网接入功能。

该转换器实现的是串口数据的透明化传输，即转换器并不对通信的数据内容作任何修改，只是对通信数据进行打包和解包工作，以实现串口数据的网络传输。

二、实验作品使用说明该设计最终在实验室ARM3000开发板平台上验证成功，一个UP-NetARM3000 通过网线与pc 机相连接，发送板的ARM 监视以太网，将接收到的字符发送到串口收发器发送，pc 机收发器监视串口，将接收的字符发送到以太网，数据传送数据转换图数据转换过程为，pc 开始，主机发送数据到以太网口，以太网接收到数据，发送到串口；串口轮询总线，接收到数据以后，发送到以太网口，最后将数据返回给pc 机。

三、小组分工及个人所负责模块这次设计，我主要负责总函数的设计及调用。

主要用到了实验手册中的串口实验，UDP 通信实验，系统消息循环实验这几个实验。

程序见附录。

四、程序设计流程图 本次设计的主程序流程图如下通过编写串口驱动程序模块，为应用程序的设计建立了一个很好的平台，应用程序的编写只需调用系统服务或者是调用各种API函数，大大简化了应用程序的设计的复杂度。

在应用程序中，初始化各个全局变量后，调用SOCKET API函数建立了服务器通讯方式，UDP 建立过程在具体通讯时，本系统作为服务器，监听客户端（一般是PC机）的连接。

建立连接后，该任务把客户端通过以太网发送来的数据保存到串口发送缓冲池，串口驱动程序就会自动地把数据发送给串口设备。

然后，程序判断串口接收缓冲池是否有数据，若有，就调用SOCKET API函数中的sendto()函数把串口接收缓冲池的数据转发给以太网，送到客户端。

该任务一直处于这样一个循环中，从而实现了串口数据的网络传输。

本次设计运用到了U/cos-II操作系统，定义了两个主要任务：Main_task和Receive_task。

Main_task流程图：Receive_task流程图如下所示：五、任务的定义、实现及主要模块本设计中定义了两个任务：Main_task及Receive_task；Main_task模块完成的主要任务：1）初始化了网络InitNetWork()，配置网络，强行设置开发板的网络地址：IP4_ADDRESS32(ipaddr32,192,168,0,120);IP4_ADDRESS32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);IP4_ADDRESS32(ipgateaddr32,192,168,0,1);Uart_Printf("current IP is 192.168.0.120\n");initOSNet(ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, Mac); //配置网络。

2）设定计算机端套接口属性，定义了使用的IP协议、地址以及使用端口号：servaddr.sin_family = AF_INET; //IPv4协议servaddr.sin_addr.s_addr = (110<<24)|(0<<16)|(168<<8)|192;servaddr.sin_port = htons(5000); //端口3）创建开发板发送端套接字ClientSock_out：ClientSock_out=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM, 0); //创建套接字4）设定了开发板发送端套接口属性，定义了发送板IP地址以及使用端口号：cliaddr_out.sin_family = AF_INET; //IPv4协议cliaddr_out.sin_port=htons(4999); //板子发送数据的端口cliaddr_out.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; //填入本机IP 5）绑定开发板发送端套接字，可以进行数据通信：bind(ClientSock_out, (struct sockaddr*)&cliaddr_out, sizeof(cliaddr_out));6）主要处理函数，串口查询函数，如果收到数据，返回非零，否则，返回0。

int Uart_Poll(int Uartnum){if(Uartnum==0){return (rUTRSTAT0 & 0x1);}else{return (rUTRSTAT1 & 0x1);}Receive_task模块完成的主要任务：1）创建开发板接收端套接字ClientSock_in：ClientSock_in=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM, 0);2）设定了开发板接收端套接口属性，定义了接收板IP地址以及使用端口号：cliaddr_in.sin_family= AF_INET; //使用IPV4协议族cliaddr_in.sin_port=htons(4998); //板子接受数据的端口cliaddr_in.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; //填入本机IP地址3）绑定接收端套接字：bind(ClientSock_in, (struct sockaddr*)&cliaddr_in, sizeof(cliaddr_in));六、实验中遇到的问题及解决方法1、在调试的时候，把pc的IP地址与板子的IP地址设置为相同，这样数据不能正常发送。

改为不同的IP之后就可以正常通信了。

还有就是调试的时候波特率的设置问题，我是通过网上查资料的方法才知道要设为9600。

2、在串口通信与UDP通信汇总时，他们出现了头文件重复定义的情况，必须慢慢查找出来。

七、实验结果该作品实现一个基于嵌入式系统的串口-以太网转换器。

该网关能够实现RS-232与以太网TCP/IP之间的协议转换，从而能为各种串口设备提供以太网接入功能。

可以在发送端发送一个字节的数据，通过以太网，再通过串口，传送到板子，最后显示出发送的数据。

而且通信也是双向的，反过来同样可实现，两端的发送与接收互不影响。

实验结果：PC机串口八、实验体会通过本次试验，我了解了嵌入式ARM的一些基本知识，包括软件和硬件。

掌握了串口的通信和UDP通信的联系和具体方法，学会了使用串口调试工具等等。

通过对作品的制作，我把理论知识应用到了实际的实物中，学到了很多平时没学到的东西。

十、进一步改进方案和作品应用建议本作品只能支持一种波特率下的双向收发功能，而且只实现了单字节的收发，以后应该向多波特率多字节发送方面研究。

附录：void InitNetWork()//初始化网络{U32 ipaddr32,ipmaskaddr32,ipgateaddr32;U8 Mac[6];Uart_Printf("begin init Ethernet and UDP...\n");//强设IPIP4_ADDRESS32(ipaddr32,192,168,0,120);IP4_ADDRESS32(ipmaskaddr32,255,255,255,0);IP4_ADDRESS32(ipgateaddr32,192,168,0,1);Uart_Printf("current IP is 192.168.0.120\n");initOSNet(ipaddr32, ipmaskaddr32, ipgateaddr32, Mac);//配置网络OSTimeDly(1000);Uart_Printf("init Ethernet and UDP is ok!\n");}int Uart_Poll(int Uartnum){if(Uartnum==0){return (rUTRSTA T0 & 0x1);}else{return (rUTRSTA T1 & 0x1);}}int main(void){ARMTargetInit(); //开发板初始化OSInit(); //操作系统初始化uHALr_ResetMMU();//复位MMUOSTaskCreate(Main_Task, (void *)0, (OS_STK *)&Main_Stack[STACKSIZE*8-1], Main_Task_Prio);// 创建系统任务一个收一个发OSTaskCreate(Receive_Task, (void *)0, (OS_STK *)&Receive_Stack[STACKSIZE*8-1], Receive_Task_Prio);OSAddTask_Init();//创建系统附加任务InitRtc();//初始化系统时钟Nand_Rw_Sem=OSSemCreate(1); //创建Nand-Flash读写控制权旗语,初值为1满足互斥条件//OSStart();//操作系统任务调度开始//不会执行到这里return 0;}void Main_Task(void *Id) //板子发{}void Receive_Task(void *Id) //板子收{}。