圖1所示的對話框中的服務器名稱(Server)用于給串行服務器指派最多由16個字符組成的名字, 以便區別局域網上的多個串行服務器, 當ESP 管理器在局域網中發現了串行服務器, 就會顯示串行名字和IP地址, 以允許用戶區別不同的串行服務器。
DHCP是局域網管理系統的一部分。DHCP域提供有兩個選擇: 不使能和使能, 不使能是正常的或者缺省設置。當使能時, ESP904發送DHCP請求到DHCP服務器, 并要求分派動態IP地址、子網掩碼和網關給ESP904。如果DHCP在網絡上不可用, 則在10秒后, ESP904超時, 但缺省值將保留。主服務器與客戶端之間的通訊軟件要求連接到一個具體的IP地址串口服務器。如果DHCP重新分派一個不同的IP地址, 軟件將不能夠與硬件通訊, 因此, 推薦使用一個靜態的IP地址。一般在使用ESP904串口服務器時, 其IP地址就已經分配好了, 所以不需要使能DHCP。
ESP904上的串口波特率必須與連接設備的波特率相匹配, 除非使用虛擬串口模式。在虛擬串口模式下, 軟件程序將建立串口設置。
網絡通訊協議的選擇要根據實際需要來確定使用TCP還是UDP協議。如果應用不要求UDP,就選擇TCP, 它能保證穩定的通訊并有差錯檢查;然而, UDP能提供更快的傳輸。但應注意, 根據選擇TCP和UDP協議模式的不同, 它們的一些參數設置選項也不同。
圖1對話框里允許用戶輸入2個ASCII字符來分割一條消息的開始和結尾, 當一條包含這些分隔符的消息在串行端口被接收到時, 在串行緩沖區所包含的數據將被打包為以太網數據包并發送到以太網端口。如果只有分隔符1被設置(分隔符2為0或者空), ESP901/902收到分隔符1就將串行緩沖區的數據打包為以太網數據包, 并發送到以太網端口。如果接收到的串行數據大于1KB,它將自動打包為以太網數據包并發送到以太網端口。
Force Transmit參數表示允許用戶設置數據傳輸之間的最大時間限制, 設置值乘以100 ms就是Force Transmit時間, 當所花費的時間達到這個域配置的時間時, TCP/IP協議將在當前串行緩沖區打包數據并將其發送到以太網端口。
TCP/UDP 端口的缺省值為4000、4001、4002、4003, 它們分別單獨對應串口服務器的端口1、2、3、4, 如果端口號屬性被修改, 那么,被安裝電腦的設備管理器虛擬COM口設置也將被改變。在直接IP 或者虛擬COM 操作模式中,ESP904菜單里的端口號設置必須與虛擬COM或者套間字軟件端口設置相匹配。
服務器串行端口可根據需要配置為控制臺(Console) 模式、升級(Upgrade) 模式、缺省模式、RS232模式、RS422模式和RS485模式, 用戶可以根據需要對端口進行配置。下面分別對各種操作模式進行介紹。
在控制臺模式, ESP904管理器軟件可從運行在PC上的超級終端與串口服務器進行通訊, PC通過串口線連接到服務器的端口1的232串口上。
由于PC為DTE設備, 904串口配置為DTE (DB9),所以, 必須使用交叉線。
在升級模式, 更新的固件能通過串口從PC上傳到904的端口1 (端口1為RS-232串口)。也可以通過網絡連接, 用ESP管理器和虛擬串口與904端口1形成映射來進行升級, 從而上傳新的固件到服務器。
在缺省模式, 當服務器屬性更新時, 所有的配置設置將返回到他們的缺省值。ESP904端口的缺省設置為: 端口1為控制臺模式, 端口2、3、4為RS-232模式。
RS232模式、RS422模式和RS485模式的選擇將服務器端口分別配置為RS232接口、RS422接口和RS485接口, 當服務器被更新時, 服務器上選擇的端口將變成對應的接口。
3 ESP904在ROV控制體系中的應用
傳統的水下機器人內部數據通信系統是基于串行總線的通訊系統。但是, 隨著近年來以太網技術的快速發展, 特別是高速以太網技術的發展, 極大地減少了數據在網絡傳輸上的延遲, 而工業以太網交換機能夠把控制網絡分成若干個相互獨立的沖突域, 故可避免不同沖突域之間的節點因競爭線路而發生碰撞, 從而提高了數據在網絡中傳輸的可靠性和穩定性。因此, 在工業控制中, 越來越多的傳統現場總線控制網絡被工業以太網所代替, 并已發展成為一個技術趨勢。為此, 本文的HYSUB130 -4000 ROV (ROV, RemotelyOperated Vehicle) 系統在遙控水下機器人控制系統中也采用了光纖以太網通訊體系結構。
HYSUB130-4000 ROV系統除了較多的控制計算機接入到以太網網絡體系中外, 還有很多嵌入式控制模塊, 這些模塊只能提供串口通訊模式。為了能將這些嵌入式控制模塊接入到遙控水下機器人的以太網控制系統中, 本系統在開發過程中采用了以太網串口服務器ESP904, 它的串口轉以太網性能可以很好的解決這個問題。
HYSUB130-4000ROV系統的以太網控制體系如圖2所示。
![ROV系統的以太網控制體系](/uploads/allimg/110402/11194LJ8-1.jpg)
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圖2 ROV系統的以太網控制體系
本系統中的甲板控制計算機和ROV本體控制計算機是ROV控制系統里的主控制計算機, 是ROV系統的大腦和“指揮中心”, 其他計算機用于輔助管理視頻、導航數據、切換控制等操作。
除此之外, HYSUB130-4000ROV系統還采用了ESP904以太網串口服務器來將眾多嵌入式控制模塊接入以太網。甲板串口服務器ESP904連接ROV本體遠程控制模塊、駕駛員操縱桿控制模塊、7功能機械手操縱桿控制模塊和電源分配單元控制模塊, 它們通過RS-485總線連接到ESP904服務器的串行端口。水下ROV本體串口服務器ESP904連接CTD傳感器、遠程I/O控制模塊、采樣藍控制模塊和工具閥箱控制模塊, 它們分別根據需要通過RS-232或者RS-485總線連接到ESP904的串行端口上, 這樣就可以使以太網控制系統中的任何一臺計算機都通過以太網像訪問真正的串口設備一樣去訪問分別連接到ESP904串口服務器上的設備。
4 結束語
由于遙控水下機器人控制系統的慣性較大,其控制周期接近于秒級, 因此, 通過實踐證明,以太網數據傳輸能夠很好的滿足遙控水下機器人控制體系的控制性能, 而且可以通過交換機擴展以太網串口服務器, 同時在理論上還可以擴展任意多串口設備, 因而可以使更多設備通過網絡進行通訊, 并為設備的擴展提供了更大的接口空間。
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