隨著21世紀科學技術的不斷進步，無線與移動通信相應得到了迅猛的發(fā)展。方便快捷的無線接入和無線 互連等新概念和新產(chǎn)品，已逐漸融入人們的工作領域和日常生活中。由于如今對無線頻率的大量使用，使無線頻率資源日漸匱乏，短距離寬帶無線通信技術受到世界許多國家工業(yè)界和研究機構的廣泛關注。伴隨著各種便攜式終端通信設備的增加，人們對短距離的無線與移動通信需求也越來越迫切。無處不在的網(wǎng)絡世界，使對各種電器設備實行網(wǎng)絡化管理已成為必然趨勢。目前小范圍內(nèi)如以太網(wǎng)中對終端設備的管理，主要使用有線方式。近來，隨著與無線通信相關的新技術如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，大量、廉價和高度集成的無線模塊的普及，無線聯(lián)網(wǎng)技術以其安裝成本低、使用方便等特點，在一些不便于或需要消除有線連接的場合有了它的用武之地，正在成為家庭網(wǎng)絡和工業(yè)自動化領域的首選技術。
串口集線器?是一種用于連接多個串口設備的設備，其工作原理是通過將一個串口信號分配給多個串口設備，從而實現(xiàn)多個串口設備與計算機之間的通信。串口集線器通常具有一個主串口和多個從串口。主串口接收計算機發(fā)送的信號，并將其復制發(fā)送給所有的從串口，從串口接收到信號后，將其發(fā)送給相應的串口設備?1。
使用方法
?連接設備?：將串口集線器連接到計算機的串口接口上，然后將需要連接的串口設備連接到串口集線器的從串口上。
?配置設置?：在計算機上配置串口設置，包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等。
?通信?：打開需要與串口設備通信的應用程序，通過應用程序與串口設備進行通信，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?1。
通信協(xié)議和信號處理
串口集線器并不具備通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能，只是將串口信號復制到多個串口設備上。因此，在使用串口集線器時，需要確保所有連接的串口設備使用相同的通信協(xié)議。如果需要進行不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，可以使用串口轉(zhuǎn)換器或網(wǎng)關設備?1。
實際應用場景
串口集線器在多媒體展廳設備控制中也有廣泛應用。它可以通過標準的RJ45接口方式連接多個控制設備，相對于傳統(tǒng)的DB9頭電絡鐵焊接或剝線硬接等接線方式，大大提高了施工效率和連接質(zhì)量。此外，串口集線器還可以通過串聯(lián)使用，實現(xiàn)更大規(guī)模的設備控制網(wǎng)絡?2。
集線器的工作原理：RS485主站發(fā)送數(shù)據(jù)，集線器主485接口收到數(shù)據(jù)之后，因數(shù)據(jù)信號波形在電纜傳輸中有衰減，集線器接收數(shù)據(jù)信號后將衰減的數(shù)據(jù)信號整形放大，并將數(shù)據(jù)廣播到其他所有從485接口，從485接口上的設備收到數(shù)據(jù)后做出應答，并經(jīng)集線器轉(zhuǎn)發(fā)到RS485主站。
根據(jù)實際應用需求，RS485集線器一般有一分二、一分四、一分八的集線器等?？捎行Ы鉀Q工業(yè)施工現(xiàn)場星型布線、帶載數(shù)量少、抗干擾能力不強等常見問題。
基于ZigBee[1]的無線串口集線器的研究與設計，將ZigBee連接在ARM微處理器上，并與遠端計算機通過以太網(wǎng)進行連接。這個集線器可根據(jù)遠程監(jiān)控和控制應用的需求進行優(yōu)化、擴展，具有簡單、可靠、低功耗和低成本等優(yōu)勢，實現(xiàn)對各種電器、各種偵測/監(jiān)控設備的監(jiān)督、管理、設備操作和遠程控制。
2 無線串口集線器的總體設計
基于ZigBee的無線串口集線器主要由硬件和軟件組成，硬件包括電路板、ARM微處理器、存儲器、串行接口、并行接口、網(wǎng)口和ZigBee無線通信模塊等，軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(OS)和應用程序。硬件部分是整個系統(tǒng)的物理基礎，它提供了軟件的運行平臺和通信接口，軟件部分用于控制系統(tǒng)的運行，并對各種事件進行響應。完成的功能為該設備中操作系統(tǒng)運行正常，外接器件運行正常，通過對ZigBee無線通信模塊協(xié)議的編寫，使ARM微處理器通過ZigBee模塊實現(xiàn)對各種電器、偵測/監(jiān)控設備的無線通信和操作。與遠端計算機通過以太網(wǎng)相連，組成一個無線網(wǎng)絡，如圖1所示。該設備在網(wǎng)絡中發(fā)揮集線器的功能，具有串行通信接口，并有通訊距離遠、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點和特性。采用點對點型或星形拓撲結構，可實現(xiàn)一點對一點及一點對多點之間的串口設備的數(shù)據(jù)的透明傳輸，使遠端計算機通過此集線器實現(xiàn)對電器設備的遠程操控。
3 集線器硬件設計
3.1 ARM微處理器設計
本課題選用ARM9系列的S3C2410微處理器，重在嵌入式ARM板的核心模塊的設計，實現(xiàn)程序運行的基本環(huán)境，主要由以下幾部分組成：(1)存儲模塊：Flash存儲器、SDRAM存儲器;(2)對外通信接口模塊：包括串行接口、并行接口、網(wǎng)口、JTAG接口、ZigBee無線通信模塊;(3)電源和電源管理。如圖2所示為硬件系統(tǒng)組成圖。
電源模塊功能：采用一個低功耗正向電壓調(diào)節(jié)器，要有穩(wěn)定的輸出電流，過流及溫度保護的特點。要具有高效率，小封裝和低功耗的特點，要適合嵌入式系統(tǒng)的應用。
Flash存儲器功能：用來存放用戶編寫的啟動程序，操作系統(tǒng)內(nèi)核以及應用程序。
SDRAM(Synchronous Dynamic RAM)同步動態(tài)存儲器功能：使用SDRAM不但能提高系統(tǒng)表現(xiàn)，還能簡化設計、提供高速的數(shù)據(jù)傳輸。在功能上，需要時鐘進行刷新。在系統(tǒng)運行時，所有的程序和數(shù)據(jù)大部分是在SDRAM中與微處理器和外圍設備交互，所以SDRAM的速度對于整個系統(tǒng)的運行速度有著至關重要的影響。
串行接口功能：ARM微處理器通過串行接口與ZigBee無線通信模塊相連，進行串行通信和數(shù)據(jù)傳輸。
ZigBee模塊功能：與電器設備無線通信，負責數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。
JTAG接口功能：進行系統(tǒng)硬件、軟件、應用程序的測試
現(xiàn)代網(wǎng)絡通信中，串口服務器扮演著連接串口設備與網(wǎng)絡的橋梁角色，為遠程管理和控制提供了便利。本文將深入探討串口服務器的用法和原理，幫助讀者全面了解其工作機制與應用場景。
1. 串口服務器的工作原理
串口服務器的工作原理可以簡單概括為以下幾個步驟：
1.信號轉(zhuǎn)換：串口服務器通過串口接口連接到串口設備，將串口設備發(fā)送的信號轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流。
2.網(wǎng)絡傳輸：轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡接口發(fā)送到網(wǎng)絡上，利用網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。
3.數(shù)據(jù)接收：接收端設備接收到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流后，串口服務器將其再次轉(zhuǎn)換成串口設備信號。
這樣就實現(xiàn)了串口設備與網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)通信和轉(zhuǎn)換。
2. 串口服務器的組成部分
典型的串口服務器通常包括以下幾個組成部分：
1.網(wǎng)絡接口：用于連接到網(wǎng)絡，通常支持以太網(wǎng)、Wi-Fi等不同類型的網(wǎng)絡連接方式。
2.串口接口：用于連接到串口設備，支持串口標準如RS-232、RS-485等。
3.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊：負責將串口設備信號轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流，并將接收到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流再轉(zhuǎn)換成串口設備信號的模塊。
4.配置界面：提供用戶界面，用于配置串口服務器的參數(shù)，包括網(wǎng)絡地址、串口參數(shù)等。
5.使用串口服務器的步驟
3. 使用串口服務器的步驟如下：
1.連接串口設備：將需要遠程管理或控制的串口設備連接到串口服務器的串口接口上。
2.網(wǎng)絡連接與配置：將串口服務器連接到網(wǎng)絡上，并進行必要的網(wǎng)絡配置，包括設置IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關等?？梢酝ㄟ^串口服務器提供的配置界面進行設置，也可以通過Web界面或者Telnet等方式進行配置。
3.客戶端軟件安裝：在遠程設備上安裝串口服務器的客戶端軟件，用于與串口服務器進行通信。
4.遠程管理與控制：使用客戶端軟件連接到串口服務器，進行遠程管理和控制串口設備的操作。
5.應用場景與拓展
DC9~36V供電，防反接，兼容工程中常用的DC12V/24V供電。電源、信號全隔離，隔離耐壓高達3KV，極大增強抗干擾能力并保護后端設備。控制邏輯為硬件自動完成，零延時自動收發(fā)轉(zhuǎn)換。全接口防雷防靜電。波特率支持300~460800bps，滿足大部分應用場景。每路RS485通信距離至少1200米。
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