利用Nport Express实现单片机的接入网络

1 引言

单片机传输数据有两种方式：串行和并行。并行传输只能应用于近距离的通信，而对于大部分单片机测控系统来说，分布范围广，距离中央处理机远，因此只能采用串行传输。串行传输需要经过电平转换，一般有两种方案：RS-232标准，RS-485标准。第一种标准的最大传输速率为20kb/s，最大传输距离为15m，而RS-485最大传输速率为10Mb/s，最大传输距离为1200m，超出这个范围，由于干扰信号的叠加和传输信号的衰减，误码率将大大增加 。那么如何实现远距离的测控和数据传输呢？利用Nport Express把单片机接入因特网，使数据通过网络传输，则可以很好地解决远程通信的问题。本文就如何利用Nport Express实现S2E（串行口到以太网）进行了细致的讨论。

2 Nport Express简介

Nport Express是由台湾（MOXA）摩莎技术有限公司设计生产的单片机网络接入设备，它有两个端口，一个是RS-232或RS-485电平的输入接口，另一个是网络接口，内部进行TCP/IP封装，对用户来说是完全透明的。其主要特点如下：

（1）体积只有手掌大小，安装调试方便，自动检测10/100M bps以太网端口；

（2）接入口支持RS-232/422/485标准，提供宽泛的主机与远程串行口的Internet/Intranet连接；

（3）支持多个主机共享一个服务器或串行端口；

（4）适用于Windows NT/95/98/ME/2000等操作平台，参数配置直观方便；

（5）接入网络安全可靠，并有相应的控制保障措施，串行口最大速率可达230.4k bps。

3 对NportExpress的参数设置

虽然Nport Express对以太网的连接是一种虚连接，而Windows操作系统会把它的串行接入口当作一个真实存在的物理接口。这个接口完成的不仅仅是数据的接收发送，而且包括RTS，CTS，DTR， DSR， DCD等控制信号的传送。Nport Express支持多种协议：ARP， UDP， TCP， ICMP， Telnet/Rtelnet和DHCP。 TCP 确保了数据的准确传输并提供了自动纠错功能，而IP完成数据块的寻址和路由。在安装和使用Nport Express之前，应对Nport Express的基本参数进行设置。

3.1 参数设置界面的打开

只有获得Nport Express的实际IP地址，才可以打开它的参数设置界面。IP地址由四个字节组成，是Nport Express在网络中的身份证。由于接入网络方式的不同，如局域网接入或通过Modem 拨号上网，IP地址会有所不同，而且每次接入网络时， Nport Express获得的IP地址也可能不同。为了获得Nport Express的实际IP地址，首先运行Nport Monitor，打开Nport Monitor界面，然后运行Configure，Search，则可以查到Nport Express的实际IP地址。然后从“开始”菜单，选择“运行”，输入“telnet 192.168.127.254”（此值为缺省值），当Nport Express所获得的实际IP地址与此不同时，应输入实际IP地址，就可以实现S2E的连接了。

当Telnet窗口打开后，输入1选择ansi/vt100 为控制终端类型，回车后，会出现Telnet的主控界面，在此进行Nport Express各项参数的设置。打开后的主界面如图1所示。

3.2 Nport Express运行模式的设置

Serverconfig是对Nport Express服务器的名称、IP地址、子网掩码、网关的设置进行验证，本项菜单无法改动，也无须改动。 Nport Express有三种运行模式：基于主机连接模式，对等连接模式和自然连接模式。由于自然连接模式是利用TCP/IP协议实现异步串行口的网络接入，可实现与局域网或广域网的连接，使用者可以方便的打开异步串行口，从远程主机上读写原始数据，并实现对异步串行口的远程控制，本文选用这种模式，即RAW-Connection Mode（自然连接模式）。

有两种传送模式可供选择，即TCP模式与UDP 模式。它们的比较见表1。

Op-mode菜单项的第一个子菜单可以实现对连接方式的设定。从表1可以看出，TCP模式是一种面向连接的传送方式，在传送数据前，通信双方必须都收到对方的回应信号才能启动数据的传输，因而占用了大量的时间用来完成握手信号的传送，但相对于UDP来说，数据传送的安全性较高。而UDP模式是一种快速存取数据的通信方式，通过UDP的特性，Nport Expres可同时接收或发送数据给多台设备，且不需要重新建立联机，节省联机的时间，加快数据传送的效率，对于实时性要求较高的系统，一般选用这种方式，本文的实验中也选择了 UDP模式。经过比较，决定选用RAW Connection(UDP Server/client)。

3.3 可寻址的IP地址范围及端口号的设置

Op-mode还可对收发数据的客户机或服务器的 IP地址范围号和端口号进行设定，这一菜单项特别重要，关系到数据收发的成败，需要仔细设置。

3.3.1 IP地址范围的设置

需要对（S2E）和(E2S)的可寻址IP范围进行设定，它决定了可进行数据交互的网络端计算机和Nport Express的IP地址范围， 这个参数是绝对重要的，数据的往来都是以它为目标进行寻址的，必须对它进行合理的设定。需要进行交互的计算机IP地址一定要包含在内，如果一项设置包含的IP地址太多，而中间有很多IP地址并不需要交互，可以把IP地址范围分段设定，最多可以分为四段。

3.3.2 端口号的设置

端口号分为远程端口号和本地端口号. 无论TCP还是UDP连接方式，数据报都是根据IP地址和端口号达到目的地的，在使用时可以为Nport Express设定一个合适的端口号，即远程端口，一般可自由设定。本地端口指的是要与Nport Express进行数据交互的网络终端计算机的端口号，它的设定以不与计算机外设的缺省端口号冲突为原则。只有IP地址在可寻址范围内，且本地端口号与Nport Express的设定相一致的网络终端计算机才能实现与Nport Express的数据交互。