以太网串口服务器ESP904的特性及其在ROV上的应用

摘要：介绍了以太网串口服务器ESP904的特点和性能，同时结合HYSUB130-4000 ROV系统开发，介绍了ESP904在其控制系统上的应用。
关键词：以太网；串口服务器；ESP904；ROV

0 引言
随着工业以太网的迅猛发展，各种家电设备、仪器仪表以及工业生产过程中的数据采集和控制设置正在逐步走向网络化，以实现网络资源共享。但是，由于工业生产中很多仪表设备都采用嵌入式系统，只能提供串口通信，而无法直接连接到以太网上，所以，以太网串口服务器在工业以太网和仪表设备之间具有非常重要的桥接作用。
以太网串口服务器可以将配有串口的设备连接到局域网或广域网中，并实现仪表设备的串口数据帧和以太网数据帧之间的相互转换和发送，从而通过以太网启动工业设备的串口，将工业生产中的远端设备所发送的串行数据传送到任何一台计算机上，就像它们近在咫尺一样。目前，以太网串口服务器的开发和应用非常普遍，其中以美国BB公司提供的以太网串口服务器ESP904的应用较为典型，它利用因特网的高带宽、远距离等特性，可以让传统的RS-232／422／485设备立即联网，并在任何位置通过网络来管理和配置远程的串口设备，因而是工业应用的理想选择。

1 ESP904的主要特性
ESP904是BB公司专为苛刻的工业环境应用而设计的VlinxTM ESP系列以太网串口服务器，该器件具有由IP30认证的轻巧坚固的金属外壳，可支持TCP服务器、TCP客户端、UDP、虚拟COM和配对(Pair)模式，并可自动侦测10／100Mbps以太网端口，而且安装便捷。它可以通过ESP管理器、Web和Telnet控制台管理以进行远程升级或恢复默认设置，也可以对控制模式进行远程手动管理，并可通过LED指示灯提供快捷的运行状态显示。设计时，可以通过软件选择RS-232、RS-422或者RS-485端口，而且，半／全双工皆可。此外，ESP904还带有局域网RJ45接口和串口DB9公头接口，可管理并支持多个TCP连接，也可为windows NT／2000／XP／VISTA提供虚拟COM驱动。
如果已经有一个串口设备，并处于以太网局域网或广域网中，那么，就可以用串口服务器与该串品设备相匹配。就好像控制室的计算机显示设备直接连到监控器上一样，这样，不需要离开办公桌就可以使其发挥更大功能，甚至可以在局域网之外通过网络进行故障诊断。ESP9 04四端口以太网串口服务器提供有以太网到RS232＼RS422＼RS485的串口连接，可通过局域网或广域网使用直接IP模式、虚拟COM模式或者配对(Pair)模式进行连接。
虚拟COM口模式使用ESP管理器软件中的Install Virtual COM来在windows中安装驱动程序，新的COM口会出现在计算机的Windows设备管理器中，这样就在局域网或者广域网中的计算机和以太网串口服务器的IP地址间创建了一个虚拟的连接。Windows应用程序使用标准Windows API指令并通过这个虚拟连接来实现通讯，从而与ESP904上一个端口的远程串行设备相连以进行通讯。连接建立后，局域网对程序和串口设备来说就是透明的，这就好像这些串口设备与PC上的物理COM口直接连接一样。虚拟串行端口软件可将应用数据转换为IP数据包，并通过网络发送到ESP904，ESP904又可以将IP数据包转换为串行数据，并把数据发送到ESP904上的串行端口。使用这种模式，ESP904必须设置为TCP服务器或者UDP服务器并指派通讯端口号，虚拟串口驱动的就是TCP或者UDP客户端。
IP直连模式允许应用程序使用TCP／IP或者UDP／IP套间字程序与以太网串口服务器上的串口直接建立连接。在这种应用中，串口服务器被配置为TCP或者UDP服务器。运行在PC上的套间字程序可与串口服务器的IP地址建立通讯连接。服务器的串口可以直接发送和接收数据。当使用UDP协议时，服务器就被配置为广播数据来接收和发送来自多IP地址的数据。如果自己编写应用方案，一般推荐选择这种连接模式。
配对(Pair)模式也叫串行隧道模式，在这个模式下，串行数据被封装在数据包中并通过以太网传送。通过使用两个以太网串口服务器和一个局域网，任何两个能够用串口通讯的串行设备将都能够使用ESP904和局域网进行通讯，此时串行服务器可以自动处理网络端通讯。在此模式中。有两个ESP904服务器连接到网络，一个配置为TCP或者UDP客户端，另一个则为TCP／UDP服务器，且这两个串口服务器都用其对接设备的IP地址来编程。只要电缆长度适合你的局域网或广域网的规模，这种操作模式可以在任意两个串口设备之间建立串口连接。
此外，ESP904以太网串口服务器的心跳连接保护功能也可以在虚拟串口模式或者串行隧道模式下为用户提供稳定的通讯，ESP904以太网串口服务器的这个特征可以在系统掉电或者以太网连接丢失等原因造成临时通讯丢失的情况下恢复连接。一般情况下，如果通讯中断，串口服务器的心跳特征会每隔5秒钟尝试重新建立一次连接，直至连接恢复。如果没有这一便捷功能，一旦设备失去连接，通讯中断，就只有通过人工修复才能重新建立连接。
ESP904的管理器软件也可为用户提供完整的办公桌管理功能，包括配置设备、固件升级以及监控活动状态，其监控端口功能允许使用局域网或者广域网中的任意一台PC，来对网络及连接到网络中的设备进行实时监控、诊断，并显示关联硬件的通讯状态。

2 ESP904以太网串口服务器的配置
ESP904提供有ESP管理器软件、网页服务器、控制台模式和远程登录模式等4种不同的接口方式来配置以太网串口服务器，从而可以很方
便地对ESP904的属性进行配置或恢复默认设置，也可以对控制模式进行远程手动管理。下面介绍怎样通过ESP管理器对ESP904串口服务器进行设置。
安装并运行VLINX ESP管理器可自动寻找并显示网络上所有ESP904串口服务器的名称、IP地址、网络协议、端口号及端口状态，每个串口服务器对应四个串口端口，双击ESP904管理器列表上的服务器属性，就会弹出图1所示的对话框。
图1所示的对话框中的服务器名称(Server)用于给串行服务器指派最多由16个字符组成的名字，以便区别局域网上的多个串行服务器，当
ESP管理器在局域网中发现了串行服务器，就会显示串行名字和IP地址，以允许用户区别不同的串行服务器。