以太网串口服务器ESP904的特性及其在ROV上的应用

DHCP是局域网管理系统的一部分。DHCP域提供有两个选择：不使能和使能，不使能是正常的或者缺省设置。当使能时，ESP904发送DHCP
请求到DHCP服务器，并要求分派动态IP地址、子网掩码和网关给ESP904。如果DHCP在网络上不可用，则在10秒后，ESP904超时，但缺省值将
保留。主服务器与客户端之间的通讯软件要求连接到一个具体的IP地址串口服务器。如果DHCP重新分派一个不同的IP地址，软件将不能够与硬件通讯，因此，推荐使用一个静态的IP地址。一般在使用ESP904串口服务器时，其IP地址就已经分配好了，所以不需要使能DHCP。
ESP904上的串口波特率必须与连接设备的波特率相匹配，除非使用虚拟串口模式。在虚拟串口模式下，软件程序将建立串口设置。
网络通讯协议的选择要根据实际需要来确定使用TCP还是UDP协议。如果应用不要求UDP，就选择TCP，它能保证稳定的通讯并有差错检查；然而，UDP能提供更快的传输。但应注意，根据选择TCP和UDP协议模式的不同，它们的一些参数设置选项也不同。
图1对话框里允许用户输入2个ASCII字符来分割一条消息的开始和结尾，当一条包含这些分隔符的消息在串行端口被接收到时，在串行缓冲区所包含的数据将被打包为以太网数据包并发送到以太网端口。如果只有分隔符1被设置(分隔符2为0或者空)，ESP901／902收到分隔符1就将串行缓冲区的数据打包为以太网数据包，并发送到以太网端口。如果接收到的串行数据大于1KB，它将自动打包为以太网数据包并发送到以太网端口。
Force Transmit参数表示允许用户设置数据传输之间的最大时间限制，设置值乘以100 ms就是Force Transmit时间，当所花费的时间达到这个域配置的时间时，TCP／IP协议将在当前串行缓冲区打包数据并将其发送到以太网端口。
TCP／UDP端口的缺省值为4000、4001、4002、4003，它们分别单独对应串口服务器的端口1、2、3、4，如果端口号属性被修改，那么，
被安装电脑的设备管理器虚拟COM口设置也将被改变。在直接IP或者虚拟COM操作模式中，ESP904菜单里的端口号设置必须与虚拟COM或者套间字软件端口设置相匹配。
服务器串行端口可根据需要配置为控制台(Console)模式、升级(Upgrade)模式、缺省模式、RS232模式、RS422模式和RS485模式，用户
可以根据需要对端口进行配置。下面分别对各种操作模式进行介绍。
在控制台模式，ESP904管理器软件可从运行在PC上的超级终端与串口服务器进行通讯，PC通过串口线连接到服务器的端口1的232串口上。由于PC为DTE设备，904串口配置为DTE(DB9)，所以，必须使用交叉线。
在升级模式，更新的固件能通过串口从PC上传到904的端口1(端口1为RS-232串口)。也可以通过网络连接，用ESP管理器和虚拟串口与904端口1形成映射来进行升级，从而上传新的固件到服务器。
在缺省模式，当服务器属性更新时，所有的配置设置将返回到他们的缺省值。ESP904端口的缺省设置为：端口1为控制台模式，端口2、3、4为RS-232模式。
RS232模式、RS422模式和RS485模式的选择将服务器端口分别配置为RS232接口、RS422接口和RS485接口，当服务器被更新时，服务器上
选择的端口将变成对应的接口。

3 ESP904在ROV控制体系中的应用
传统的水下机器人内部数据通信系统是基于串行总线的通讯系统。但是，随着近年来以太网技术的快速发展，特别是高速以太网技术的发展，极大地减少了数据在网络传输上的延迟，而工业以太网交换机能够把控制网络分成若干个相互独立的冲突域，故可避免不同冲突域之间的节点因竞争线路而发生碰撞，从而提高了数据在网络中传输的可靠性和稳定性。因此，在工业控制中，越来越多的传统现场总线控制网络被工业以太网所代替，并已发展成为一个技术趋势。为此，本文的HYSUB130-4000 ROV(ROV，Remotely Operated Vehicle)系统在遥控水下机器人控制系统中也采用了光纤以太网通讯体系结构。
HYSUB130-4000 ROV系统除了较多的控制计算机接入到以太网网络体系中外，还有很多嵌入式控制模块，这些模块只能提供串口通讯模
式。为了能将这些嵌入式控制模块接入到遥控水下机器人的以太网控制系统中，本系统在开发过程中采用了以太网串口服务器ESP904，它的串口转以太网性能可以很好的解决这个问题。HYSUB130-4000ROV系统的以太网控制体系如图2所示。

本系统中的甲板控制计算机和ROV本体控制计算机是ROV控制系统里的主控制计算机，是ROV系统的大脑和“指挥中心”，其他计算机用
于辅助管理视频、导航数据、切换控制等操作。除此之外，HYSUB130-4000ROV系统还采用了ESP904以太网串口服务器来将众多嵌入式控制模
块接入以太网。甲板串口服务器ESP904连接ROV本体远程控制模块、驾驶员操纵杆控制模块、7功能机械手操纵杆控制模块和电源分配单元控制模块，它们通过RS-485总线连接到ESP904服务器的串行端口。水下ROV本体串口服务器ESP904连接CTD传感器、远程I／O控制模块、采样蓝控制模块和工具阀箱控制模块，它们分别根据需要通过RS-232或者RS-485总线连接到ESP904的串行端口上，这样就可以使以太网控制系统中的任何一台计算机都通过以太网像访问真正的串口设备一样去访问分别连接到ESP904串口服务器上的设备。

4 结束语
由于遥控水下机器人控制系统的惯性较大，其控制周期接近于秒级，因此，通过实践证明，以太网数据传输能够很好的满足遥控水下机器人控制体系的控制性能，而且可以通过交换机扩展以太网串口服务器，同时在理论上还可以扩展任意多串口设备，因而可以使更多设备通过网络进行通讯，并为设备的扩展提供了更大的接口空间。此外，通过ESP904以太网串口服务器可还以实时查看状态，完成配置，并通过网络中的任意计算机实现本地网络及相关设备的故障诊断，也能实时检测通讯中断情况，保持通讯畅通，从而极大地方便实际应用。