如何使用W7100A实现串口转以太网.doc

How to implement Serial to Ethernet communication using W7100A如何用W7100A实现串口转以太网版本1.0 2011 WIZnet Co., Inc. All Rights Reserved.更多信息，请登录我们的官方网站 http:/www.wiznet.co.kr目录1简介32串口转以太网的基本结构33串口转以太网演示34串口转以太网代码64.1TCP服务器模式74.1.1打开(OPEN)74.1.2监听(LISTEN)74.1.3RS232 参数初始化84.1.4串行中断处理84.1.5TCP转串口94.1.6串口转TCP94.1.7断开连接(DISCONNECT)104.1.8关闭(CLOSE)104.2TCP客户端模式114.2.1连接(CONNECT)114.3UDP模式114.3.1打开(OPEN)114.3.2UDP转串口114.3.3串口转UDP121 简介很长时间以来，RS232在通信领域一直用来作为DTE(Data Terminal Equipment)和DCE(Data Circuit-terminating Equipment)之间的连接器。自从PC机问世，RS232就成为串行通信的标准。串行通信现在仍然被广泛使用。随着因特网的迅速发展，TCP/IP协议成为应用最多的通信协议。近来由于因特网环境的不断成长，人们对于因特网和串行通信设备之间的通信连接也有了更高要求。如果以太网和RS232连接成功，人们就能够通过以太网控制串行设备。与此同时，各种串行设备可以有效的与以太网通信.在这篇文档中，我们将使用iMCU7100EVB来实现串口转以太网的功能，同时介绍了一些工具的简单应用方法。2 串口转以太网的基本结构W7100A图Error! No text of specified style in document.1利用W7100A实现的串口转以太网转换器iMCU7100EVB可以不需要额外的设备就能实现串口转以太网转换器，这是因为iMCU7100EVB中分别含有一个RJ45、RS232以及一个W7100A芯片。这篇文档中，使用串口转以太网函数在串行设备和以太网设备之间发送/接收信息更多关于串口的相关信息，请参阅如何使用W7100A的UART。同时，关于以太网的详细信息，请参阅如何实现W7100A的TCP和如何实现W7100A的UDP。3 串口转以太网演示本章节将演示具有TCP服务器功能的 串口转以太网。iMCU7100EVB在演示中作为一个具有串行接口的TCP服务器。设备终端机(device terminal) 为串口转以太网 演示程序；设备终端机(device terminal)程序具有串行接口和以太网接口，并且两者可以被同时测试到。用户可以通过WIZnet的主页下载设备终端机(device terminal)程序，点击 Library =Download Center。首先，使用以太网网线和串口线连接iMCU7100EVB与PC机，PC机作为以太网设备又作为串行设备来进行工作。如果想了解更多的详细信息，请参考iMCUW7100EVB用户指南。在iMCUW7100EVB连接到PC之后，开启iMCUW7100EVB的电源。利用W7100 debugger程序或者WizISP程序下载附件serial to Ethernet.HEX file到iMCUW7100EVB。请参照iMCU7100A Debugger指南和W7100A的WizISP程序用户指南中的说明。如图3.1，（a）是iMCU7100A Debugger程序，(b)是WizISP程序。 (a) W7100A 调试器程序 (b) WizISP串口配置串行端口COM2波特率230400数据位8 bit停止位1奇偶校验None流量控制None网络配置服务器模式UncheckedIP地址端口5000图Error! No text of specified style in document.2 W7100A Debugger程序和WizISP程序图Error! No text of specified style in document.3设备终端机(device terminal)设置在iMCU7100EVB板上烧录HEX文件后，打开设备终端机(device terminal)程序，（复位开发板）。如图3.3所示，配置设备终端机(device terminal)的参数。需要注意的是，串口号需要根据用户PC机的实际串口号来配置。在该演示中iMCU7100EVB串行波特率的值为230400，所以这里也应该将Device Terminal的波特率设定为230400。如果用户修改过与波特率相关的程序代码，请使用修改之后的波特率。具体关于波特率的信息请参照如何使用W7100A的串行接口文档。下面进行网络配置。首先，将Server Mode未选定状态，但是当iMCU7100EVB作为TCP客户端，PC机作为TCP服务器工作时，选定该选项。根据iMCU7100EVB的所配置IP地址，其为。IP地址的改变也可以通过代码来实现，在设备终端机(device terminal)程序中使用修改之后的IP地址。默认的端口号为5000。在设备终端机(device terminal)程序中所有的配置都完成之后，点击串行通信窗口中的OPEN以及网络通信窗口中的CONNECT，实现与开发板的连接过程。复位开发板，如果连接成功，将会在串行以及网络信息窗口中出现提示信息，之后点击 SEND，或者是利用回车键来检测串口转以太网是否能通信。图2.4指示了这一过程。在串行信息窗口中键入任意信息，点击SEND或者是回车。然后以太网对话窗口将会出现之前键入的信息。同样的过程也会在串行对话窗口中出现。图 Error! No text of specified style in document.4设备终端机(device terminal)下的串口转以太网聊天测试可以利用设备终端发送任意文档信息；点击File send,文档打开窗口将会出现。发送的文档将会保存在设备终端机(device terminal)的文件夹下。但是，如果文档是通过以太网发送的，文档的内容就会显示在串行对话窗口。这是因为TCP的传输速度要比串行传输速度快，而串行文档的传输速度由串行波特率决定。原始文件通过设备终端机接收的文件图Error! No text of specified style in document.5 利用设备终端机(device terminal)程序发送串口转以太网文档4 串口转以太网代码在这一节，我们将会检查串口转以太网中已载入的代码。代码的执行有三种方式：TCP服务器，TCP客户端，UDP。所有的代码按照下面章节中的讲述。想了解更多关于TCP和UDP的细节，请参考如何实现W7100A的TCP，如何实现W7100A的UDP，以及W7100A数据手册。4.1 TCP服务器模式TCP服务器中的监听(LISTEN)状态表示服务器等待客户端的连接请求。客户端将会请求在连接(CONNECT)状态下与TCP服务器进行连接。如果服务器和客户端建立连接，SOCKET就会进入建立(ESTABLISH)状态（SOCK_ESTABLISHED;由WIZnet定义的）。在此状态下，可以进行数据发送/接收直到SOCKET关闭为止。TCP服务器模式下SOCKET的循环周期由打开(OPEN)、监听(LISTEN)、发送(SEND)、接收(RECEIVE)、断开(DISCONNECT)、关闭(CLOSE)这六种状态组成。每一个状态下所对应的程序将会在后面的章节介绍。W7100A驱动支持socket()、listen()、recv()、send()、disconnect()、close()这些函数。想了解更多详细信息，请参考W7100ATCPIPCore驱动指南。4.1.1 打开(OPEN)s = 0; / 设置SOCKET 0 (由 0 to 7)socket(s, Sn_MR_TCP, port, mode); / 打开SOCKET 0 while(getSn_SR(s) != SOCK_INIT);程序Error! No text of specified style in document.1 打开SOCKET打开(OPEN)状态是表示SOCKET已创建了，而SOCKET由socket()函数创建。SOCKET号、协议、端口号以及标志位这些参数是需要在socket()函数中输入的；SOCKET号取07之间的值，而协议需要输入Sn_MR_TCP(0x01)，端口号则取将要用来与客户端进行通信的端口号，标志位设置为0表示无延时Ack标志。在所有的设置完成后，调用socket()函数。检测Sn_SR()寄存器是否已经变成SOCK_INIT(0x13)，该寄存器可以指示socket的状态。Sn_SR的值可以利用getSn_SR()函数直接读出。如果SOCKET “n”没有变成SOCK_INIT(0x13)，则表示创建SOCKET失败。这种情况下，需要再次调用socket()函数重新创建SOCKET。4.1.2 监听(LISTEN)s = 0; / 设置SOCKET 0listen(s); / 将SOCKET 0的状态改成监听(LISTEN)状态程序Error! No text of specified style in document.2 监听(LISTEN)状态SOCKET被创建后，为了能够与客户端建立连接，SOCKET需要处于监听(LISTEN)状态下。通常有两种方法将SOCKET的状态从SOCK_INIT(0x13)变为SOCK_LISTEN(0x14)：一种方法是对用户来说的，可以执行Sn_CR()寄存器中的Sn_CR_LISTEN(0x02)；另一种方法是调用listen()函数。通过这两种方法都可以直接改变SOCKET的状态。在监听(LISTEN)状态下，TCP服务器等待客户端的连接请求。当服务器与客户端建立连接时，SOCKET的状态将变成SOCK_ESTABLISHED(0x17)。这时，TCP服务器就可以与客户端进行数据交换。4.1.3 RS232参数初始化/* 配置定时器(TIMER)来产生波待率 */ET1 = 0;/* 禁止TIMER1中断 */TMOD = 0x20; /* 选择TIMER2 */PCON |= 0x80;/* SMOD = 1 */TH1 = 0xFC;/*在88.4736MHZ频率下 X2 115200(SMOD=1) */TR1 = 1; /*启动TIMER1 */SCON = 0x52;/*串行模式1, REN=1, TI=1, RI=0 */* 中断设置 */RI = 0; /* 清除UART的接收中断标志位*/TI = 0; /* 清除UART的传输中断标志位*/ES = 1; /* 允许串行中断 */程序Error! No text of specified style in document.3 RS232初始化TCP服务器初始化完成后，用户应该将在W7100A串行通信中的定时器(TIMER)相关寄存器也进行初始化设置，如上4.3代码段中所示。想了解更多的相关信息，请参考如何在W7100A中使用UART。4.1.4 串行中断处理if(RI)/检测接收中断标志位 /s_buf :串行缓存器s_bufs_write_ptr = SBUF;/从串行缓存器向uart接收缓存器中写入数据s_write_ptr+;/写指针加1/检测写指针是否大于串行缓存器的最大存储空间if(s_write_ptr = MAX_SBUF_SIZE) s_write_ptr = 0;if(s_write_ptr = s_read_ptr) overflow = 1; /缓存器溢出检测elseif(s_write_ptr = s_read_ptr) overflow = 1; /缓存器溢出检测RI = 0; /禁止接收中断标志位程序Error! No text of specified style in document.4 串行中断处理在串行初始化代码中允许串行中断时，当发送或者接收信息时串行中断就会发生。因此，需要输入处理串行中断的代码程序。如代码段4.4所示保存串行缓存数据的一段程序。如果缓存器溢出，就需要对串行缓存器进行控制。4.1.5 TCP转串口if(e_len = getSn_RX_RSR(s) 0) /检测接收数据 / e_len 为接收到的以太网数据的长度, e_buf 为以太网接收缓存器if(e_len MAX_EBUF_SIZE) e_len = MAX_EBUF_SIZE; /检测以太网缓存器的大小s_len = recv(s, e_buf, e_len);/接收以太网数据for(i=0; i tmp_read)length = tmp_write - tmp_read; /计算要读取的数据长度send(s, &s_buftmp_read, length);elselength = (MAX_SBUF_SIZE - tmp_read) + tmp_write; /计算要读取的数据的长度send(s, &s_buftmp_read, MAX_SBUF_SIZE - tmp_read);send(s, &s_buf0, tmp_write);s_read_ptr += length; /更新读指针/检测读指针是否比串行缓存器的空间大if(s_read_ptr = MAX_SBUF_SIZE) s_read_ptr -= MAX_SBUF_SIZE;return length; /返回读数据的长度程序Error! No text of specified style in document.6串行中断处理RS232到TCP的转换的基本概念与上面提到的TCP到RS232 的概念大致相同。当串行数据接收时，根据中断服务路径将数据保存到临时缓存中，并且利用SEND()函数将数据发送到TCP服务器。在此过程中，需要注意中断服务路径缓存器溢出的时间。根据代码段2.2.3，当中断溢出发生时，将立即发送所有接收到的数据。一旦转换完成，即没有数据需要发送/接收，TCP连接就会被终止。可以利用disconnect()函数或者close()函数来结束连接过程。4.1.7 断开连接(DISCONNECT)s = 0; / 设置SOCKET 0disconnect(s); 程序Error! No text of specified style in document.7 断开连接(DISCONNECT)disconnect()函数发送断开请求(FIN 数据包)，并且等待断开回复(FIN/ACK 数据包)。当使用disconnect()函数时，SOCKET的状态变成SOCK_CLOSED(0x00)，然后关闭SOCKET。当断开请求到达时，W7100A创建FIN/ACK数据包，以便其他用户可以关闭SOCKET。如果发送断开请求后，在一段时间内没有回复，将会发生TCP超时，SOCKET的状态将会变为SOCK_CLOSED(0x00)。4.1.8 关闭(CLOSE)s = 0; / 设置SOCKET 0close(s); 程序Error! No text of specified style in document.8 关闭(CLOSE)和disconnect()函数不同，close()函数将socket的状态立即变成SOCK_CLOSED(0x00)。用户也能够马上断开和其他用户的连接。如果RST数据包被其他用户接收到，socket的状态将会变成SOCK_CLOSED(0x00)。想了解更多RST数据包的详细信息，请参考W7100A数据手册。一旦socket的状态已经改变为SOCK_CLOSED（0X00），如果要重新使用需要再次打开。4.2 TCP客户端模式4.2.1 连接(CONNECT)在TCP客户端模式下实现串口转以太网的程序和TCP服务器模式下基本相同，除了监听(LISTEN)这一步。因为客户端需要与服务器连接，将会使用socket号，目标IP，目的端口号是必须提供的。如果利用connect()函数完成设置，就能成功建立与服务器的连接，socket的状态将会变成SOCK_ESTABLISHED(0x17)，此时允许数据的传输。s = 0; /设置SOCKET 0serverip4 = 192, 168, 1, 2; /设置服务器(目的) IPserverport = 5000; /设置服务器(目的)端口connect(s, serverip, serverport);程序Error! No text of specified style in document.9 连接(CONNECT)除了连接过程外所有的程序都与TCP客户端这一章节的程序相同，具体的程序请参照4.1节。4.3 UDP模式因为UDP不需要连接，所以监听，连接，断开连接，关闭这些过程就不再需要。当使用UDP执行串口转以太网时，只需要下面的过程：打开socket，UDP到RS232的转换，RS2323到UDP的转换。4.3.1 打开(OPEN)s = 0; /设置SOCKET 0 (从 0 到 7)socket(s, Sn_MR_UDP, port, mode); /打开SOCKET 0 while(getSn_SR(s) != SOCK_INIT);程序Error! No text of specified style in document.10打开SOCKET打开SOCKET的基本程序与程序4.1相同。唯一的区别就是在协议参数中要输入Sn_MR_UDP，而不再是Sn_MR_TCP。更多的信息，请参考4.1节。4.3.2 UDP转串口if(e_len = getSn_RX_RSR(s) 0) /检测接收数据 / e_len为接收到的以太网数据的长度； e_buf 为以太网接收缓存器if(e_len MAX_EBUF_SIZE) e_len = MAX_EBUF_SIZE; /检测最大以太网缓存器的空间大小s_len = recvfrom(s, e_buf, e_len, (uint8 *)destIP, &destport);/接收以太网数据for(i=0; i tmp_read)length = tmp_write - tmp_read; /计算要读取的数据的长度sendto(s, (uint8*)&s_buftmp_read, length, (uint8*)destIP, destpor