XPORT以太網接口實現上電自動配置的應用

摘 要：本文主要介紹使用XPORT進行串口轉以太網的實現方案，在監視模式下，通過串口設置程序對XPORT元件進行自動設置，實現在RABBIT 2000目標板上電就可以方便的連接到以太網的功能，實現工業現場的異地實時通信。

關鍵詞：XPORT，串口，以太網，RABBIT 2000

1. 引言

　　隨著世界范圍內網絡和信息技術的日趨成熟，工業自動控制系統日益采用以太網和TCP/IP協議作為最主要的通信接口和手段。以太網作為目前應用最廣泛、成長最快的局域網技術，在工業自動化領域得到了超乎尋常的發展。現在的設計挑戰是在不改變原有設計且投資較少的情況下，方便快捷地實現工業現場使用的串口設備與以太網之間的連接。在我們的課題研究中，即采用了XPORT服務器策略。

　　XPORT由美國Lantronix公司于2002年研發成功，它是目前最小、最完整的串行口到以太網的轉換方案。XPORT使用了Lantronix公司的DSTni系列網絡芯片，10/100M的PHY，以及256KB的RAM和512KB的閃存。XPORT工作電壓為3.3V，支持TCP/IP等網絡通信協議，有一個支持RS-232串行標準、速度高達230Kbps的串行端口，完全可以滿足工業現場通信速度的要求。它還提供一個RJ-45網絡端口，可以方便快捷地實現串行設備與以態網的連接，從而實現工業現場的遠距離實時通信。本文主要討論XPORT在目標板上電自動配置參數的實現方法，本文中的目標板主要由RABBIT2000 CPU芯片、XPORT元件、液晶屏及按鍵等資源組成，實現以太網的通訊和字符的輸出顯示等功能。

2. 設計思路

　　2.1. XPORT參數配置方法比較

　　XPORT可以使用多種方式進行參數的配置，其中主要提供了從以太網和串口設置的兩種途徑：通過以太網口可以使用XPORT Installer、網頁、Telnet等手段進行設置;通過串口可以使用串口登陸的方法。

　　在網口進行設置的幾種方法中，XPORT Installer是Lantronix公司為XPORT專門提供的操作軟件，最適合第一次對XPORT進行配置或是在不明XPORT的IP地址時使用，它可以自動搜索在線上的XPORT地址列表。網頁和Telnet設置的方法適用于需要對其參數進行修改時使用，前提條件是必須已經知道XPORT的IP地址。這幾種方法的共有特性是必須在主機上對XPORT進行參數設置，不能脫離主機自行配置。

　　從串口進行配置的做法是通過串口登陸到XPORT的監視模式下，通過設置信息進行配置。這樣既可以在主機通過串口登陸時配置，又能夠通過目標板CPU編程實現，達到脫離主機上電自動配置完畢的目標。以下我們就采用這種方法在RABBIT 2000平臺上實現以太網通訊。

　　2.2. 監視模式中設置參數的原理

　　從串口進入監視模式的方法是將XPORT元件進行復位或是重啟電源，用一秒的時間鍵入三個小寫x字符就可以進入監視模式。但需要注意的是輸入3個x時應該控制好輸入的時間，最簡單的方法是一直輸入x直到進入監視模式。進入監視模式之后，從串口會傳回一些字符標志以進入監視模式，并且出現提示符，0>提示符表明成功進入監視模式，其中提示符的含義見圖1。

　　進入監視模式得到0>提示符后，可以鍵入VS、GC等命令得到版本號和設置信息，具體的命令請參考技術手冊。如要在監視模式中進行設置，必須有設置信息的120位數據，鍵入SC按回車鍵后，將設置信息輸入即可，但新的設置需要重啟后才能夠起作用。最簡單的方法是將使用者希望設置的信息通過GC命令得到，將數據拷貝保存，并且修改其中需要更改的信息，在鍵入SC及回車后直接將希望設置的新信息復制過來。這種方法在串口設置中常用，提供的初始化設置程序也是基于這種方法的。

　　設置信息包括了XPORT的主要參數，因此我們需要分析設置信息的含義，以便使用者能夠根據個人的定義去實現。其中第一條設置信息中包括了本地IP地址、遠程IP地址、子網掩碼、波特率、本地端口、遠程端口及UDP/TCPIP模式等幾個重要參數。我們進行相應配置就可以實現正常的通信。

3. Xport設置程序

　　3.1. 程序流程

　　應用程序對XPORT進行設置時，采用的原理是通過串口方式進入監視模式，由于監視模式許多命令可以應用，并且所有操作都是基于二進制的數字操作，所以編程相對簡單。為了方便使用者操作，我們已經將這些操作封裝成幾個函數。

　　3.2. 程序說明

　　我們在程序中提供一個結構體typedef struct XPORT，主要存儲希望設定的參數值，其中包括本地IP、遠程IP、子網掩碼、波特率、本地端口、遠程端口及UDP/TCPIP類型等參數。另外還定義了一個數組unsigned char setupbuf[0x12F]，用來存儲設置信息的數據。

　　我們封裝了幾個配置函數的原型如下：

　　int init_XPORT（struct XPORT ＊ptr1，unsigned char ＊buf1） //接口函數

　　void monitor （struct XPORT ＊ptr4，unsigned char ＊buf4） //進入監視模式得到設置信息

　　void setconfig（struct XPORT ＊ptr2，unsigned char ＊buf2） //設置參數函數

　　int getconfig（struct XPORT ＊oldptr3，struct XPORT ＊newptr3，unsigned char ＊buf3） //得到設置后的數據和欲設值進行比較

　　主程序和進入監視模式的函數流程在上面已經給出，設置參數函數只不過是把需要設置的參數轉換為十六進制替換到相應的位置即可。但需要注意校驗和計算，即將第一行數據以兩位字符方式轉換為十六進制數，將轉換后的十六進制數逐個相加，再用100H減去相加后的和，即為它的校驗核，如果校驗核錯誤，設置將不能成功。將程序燒入FLASH，上電后自動將XPORT參數設置完畢，在液晶屏上顯示出成功的信息，能夠進行正常的UDP數據包的收發。

4. 結論

　　與通過以太網對XPORT元件設置相比，通過串口程序對XPORT元件進行設置有很多優點。通過以太網方式需要使用者進行手動設置。而我們在這里提供給使用者的是一個通用的XPORT元件自動設置的程序，上電時設置程序自動啟動進入監視模式，并且自動完成本地IP地址、遠程IP地址、子網掩碼、本地端口號、遠程端口號及波特率等的設置，不需要使用者手動設置。當多塊目標板需要同時連接到以太網時，通過串口程序對XPORT進行設置可以節省大量時間和人力。

　　現在XPORT已經被應用于工業系統中，主要適用于需要以太網通訊但對其要求不高的情況。其主要特點為簡單易用，連接方便，并且可以依據使用者的要求定制所需的功能。但它也有一定的局限性，比如傳輸數據量大時將導致速度很慢，操作編程不太靈活等。總而言之，XPORT提供了一種以太網連接方法，使用者應按照個人的需求決定是否選用。

5. 參考文獻

　　1. LANTRONIX，XPORT User Manual & Integration Kit， Revision D February 10， 2003

　　2. 劉紅玲等編著，實用微機接口技術，中國電力出版社，2003.2