基于DS80C410串口至以太网接口转换器的实现

摘要：介绍了一种基于高性能51内核网络微控制器的串口至以太网接口转换器的设计方案，采用网络单片机DS80C410，利用集成的MAC通过以太网收发器与以太网相连，借助TINI SDK软件开发包通过Java编程实现串口和以太网之间的数据通讯。串口至以太网接口转换器使得带有RS232/422/485通讯接口的设备和以太网服务器进行数据流传输，通过以太网服务器对串口设备进行实时监控。
关键词：串口；以太网；DS80C410；LXT972ALC；Java

1  引言

互联网硬件和软件的迅猛发展，使得各种电气设备、仪器仪表以及生产过程中的数据采集与控制设备逐渐走向网络化。计算机技术、测控技术、网络与通讯技术不断发展与融合是一个必然的趋势。目前以太网已经广泛应用于计算机网络，成为互联网链接不可缺少的部分，另外以太网一般都基于TCP/IP协议，使得整个网络只有一种互联通讯协议，满足控制系统各个层次的要求，而且易于和Internet实现无缝连接。现今大多数现场设备通过串口与外界通讯，甚至串口是它们与外界通讯的唯一通道，串口设备的广泛使用以及对设备上网能力的不断需求，使得如何实现串口到以太网的转换显得尤为重要。DS80C410利用集成的MAC通过物理层器件与以太网相连，借助TINI SDK软件开发包可以轻松实现串口至以太网的接口转换。

2  系统硬件

2.1  DS80C410简介

DS80C410是与8051兼容的高度集成的网络微控制器。它内置一个10/100bps的以太网MAC，3个串行端口，1个CAN2.0B控制器，一个1-Wire控制器和64个I/O口，具有64K字节内部SRAM，用于存储用户应用和网络堆栈。为了便于访问网络，在ROM中提供了一个完整的、可被应用访问的TCP / IP 协议栈, 支持IPv4 和IPv6, 可执行UDP, TCP, DHCP, ICMP和IGMP,协议栈支持32个TCP连接而且可以通过以太网MAC以5Mbps的速度发送数据。最高达75MHz的系统时钟频率使最短指令周期仅有54ns。为了加快微控制器和内存之间的数据传输, ROM包含固件用DHCP连接TFTP来实现以太网的网络启动。

DS80C410内部集成了10/1000Mbps的以太网控制器（MAC），它支持使用以太网/IEEE802.3协议的物理设备。它通过一个介质无关接口(MII)提供了接收、发送和流控制机制。MII包含了一个串行管理总线，它可以用来设置外部物理设备。MII可以设置为半双工和全双工模式，速率可以是10Mbps和100Mbps，也可以设置成支持1OMbps的ENDEC操作模式。以太网控制模块如图1所示：

缓冲控制单元（BCU）:是所有DS80C410以太网操作的中央控制器，通过一系列特殊功能寄存器控制CPU与以太网控制模块的读/写操作。

命令/状态寄存器（CSR）：旨在控制与检测以太网操作过程。