串口服务器在广播监控中的应用

一、系统原理

　　RS- 232 接口称之为串口、异步口或一个COM口， 是DTE（ 数据终端设备） 和DCE（ 数据通信设备） 之间的接口。DTE 包括计算机、终端、串口打印机等设备。RS- 232 被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS- 232 采取不平衡传输方式， 即所谓单端通讯。RS- 232 串口采用电平方式进行数据传送， 传输距离一般都较短， 所以RS- 232 只适合本地设备之间的通信。
 

　　目前较为常用的串口有9 针串口（ DB9） 和25 针串口（ DB25） , 可以用电缆线直接连接标准RS- 232 端口（RS- 422 , RS- 485 较远） 。最为简单且常用的是三线制接法， 即接地、接收数据和发送数据三脚相连， 本文只涉及到最为基本的接法， 且直接用RS232 相连。

　　DB9 常用针脚说明串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现， 对9 针串口和25 针串口， 均是2 与3 直接相连。上面表格是针对微机标准串口而言的， 对于许多非标准设备， 一个原则： 接收数据针脚（ 或线） 与发送数据针脚（ 或线） 相连， 彼此交叉， 信号地对应相接。

DB9 常用针脚说明

　　由于RS- 232 传输距离较短， 不能进行远距离设备连接， 并且具有串口（RS- 232 ） 管理功能的设备也不能进行联网的管理和数据存取， 此时我们就可以利用先进的TCP/IP 技术和管理方式对这些设备进行技术改造。串口服务器就是为RS- 232/485/422 到TCP/IP 之间完成数据转换的通讯接口转换器， 提供RS- 232/485/422 终端串口与TCP/IP 网络的数据双向透明传输， 它能将多个串口设备连接并能将串口数据流进行选择和处理， 把现有的RS- 232 接口的数据转化成IP 端口的数据， 然后进行IP 化的管理， IP 化的数据存取。

　　它内部集成了ARP , IP , ICMP , TCP , UDP , DHCP ,SOCK5 等协议， 支持网关和代理服务器， 参数可通过浏览器设置。支持点到点， 点到多点的连接， 支持广播或组播方式。不同串口可以被配置成不同的模式， 满足不同的应用需求。

　　串口服务器主要有以下三种工作模式：

　　使用虚拟串口通讯模式（ Tcp realport） : 在该模式下， 一个或者多个转换器与一台电脑建立连接， 实现数据的双向透明传输。由电脑上的虚拟串口软件管理下面的转换器， 可以实现一个虚拟串口对应多个转换器， N 个虚拟串口对应M 个转换器（ N<=M） 。该模式适用于串口设备由电脑控制的RS232 设备连接。

　　基于网络通讯模式（Tcp/Udp socket ） : 在该模式下， 电脑上的应用程序基于SOCKET 协议编写通讯程序， 在转换器设置上直接选择支持SOCKET 协议即可。串口服务器完成的是一个面向连接的RS232 链路和面向无连接以太网之间的通信数据的存储控制， 系统对各种数据进行处理， 处理来自串口设备的串口数据流， 并进行格式转换， 使之成为可以在以太网中传播的数据帧； 对来自以太网的数据帧进行判断， 并转换成串行数据送达响应的串口设备。

　　点对点通讯模式（PPP ） : 在该模式下， 转换器成对的使用， 一个作为服务器端， 一个作为客户端， 两者之间建立连接， 实现数据的双向透明传输。该模式适用于将两个串口设备之间的总线连接改造为TCP/IP网络连接。

　　二、系统应用

　　在以往的广播传输和发射的集中监控系统中， 一般通过Modem 等进行数据传输。随着网络技术的发展和网络在广播行业中的普及， 通过局域网和以太网进行远程监控和远程数据采集成为一种最经济最可靠的方式。我们可以在不用知道复杂的TCP/IP 协议的情况下， 不用更改用户程序， 即可实现串口设备与网络的联接。

　　本文以康海NC600 串口服务器为例， 对广播传输机房设备集中监控系统， 广播调频覆盖的数据采集系统的设计方案进行一些探讨。

　　使用串口服务器的基于局域网的集中监控和广域网远程数据采集的系统结构如下。 监控中心负责与现场设备通讯接收各种现场设备信息和控制现场设备，并同时通过以太网远程监测和控制各调频覆盖点设备。拓卜结构如下：

　　在以下的串口服务器的实际应用中， 我们以康海NC600 为例。

　　1 . 网络设备探测

　　《VSPM 虚拟串口》等串口服务器的配套软件具备先进的网络探测功能， 无论局域网内有多少个串口服务器设备， 都可以在1~2 秒以内扫描出来， 并将其详细显示给用户。只需要点两次鼠标就可以将远程设备端口映射为本机的虚拟串口， 整个过程无需录入任何串口服务器数据， 虚拟串口的参数与串口服务器自动同步。软件安装后， 用户可以在XP 操作系统的控制面板中找到串口管理软件。

　　2 . 进入串口服务器进行设置有三种方法

　　第一， 通过WEB 浏览器登陆方式： 直接输入串口服务器的IP 地址。

　　第二， 通过TELNET 远程登陆方式： 如果串口服务器和用来的监控的PC 不在同一个网段， 可以通过添加路由的方式使PC 和串口服务器连通。

　　假设： NC600 的IP 地址： 192 . 168 . 0 . 233XP 系统的IP 地址： 24 . 0 . 46 . 144在DOS 命令下运行： route add192 .168 .0 .23324 .0 .46 .144第三， 使用串口终端通过CONSOLE 口对串口服务器进行本地管理。将终端串口与NC600 的CONSOLE 口连接起来， 终端波特率为9600 , 数据位8 , 停止位1 , 无校验。3 . 串口服务器参数的设置

　　A. 设置IP 地址： 在[ 以太网IP 地址] 和[ 以太网子网掩码] 中把NC600 原来的IP 地址修改为你需要的IP 地址。如果是通过路由器与主机连接， 在默认网关处写入路由或者网关的地址。

　　B. 串口设置

　　C . 工作模式设置： 详细参数的设置因为不同的工作模式， 有不同的参数选择。

　　RS232 在传输机房中的应用， 主要是以在局域网中使用， 使用虚拟串口通讯模式。每台PC 都需要安装《VSPM 虚拟串口》等串口服务器的配套软件， 不同的应用程序对应不同的虚拟串口。主要有以下三种应用：

　　1 . 在音频信号切换中的应用： 通过随机提供的串口电缆， 将音频切换设备的COM1 接口与串口服务器连接， 串口服务器接入局域网， 任一台网内PC 可安装相应软件对音频切换设备进行操作。

　　2 . 在卫星现场转播中的应用： 我台使用的是ABR202 系列卫星接收机， 在卫星转播时， 通过超级终端或CRT 等串口软件修改并查询信号参数。使用串口服务器不但解决了一台PC 只能连接一台卫星接收机， 无法主机备机兼顾的情况， 还节省了机架空间， 并可指定任一台网内PC 对卫星转播情况进行监控。

　　3 . 在网络授时中的应用： 一台FORTUNE 的GPS时钟通过COM1 口连入串口服务器， 任一台网内PC都可以安装GPS 校时软件对PC 进行网络GPS 校时。

　　RS232 在远程监测中的应用： 基于网络通讯模式。我们主要解决的是卫星接收机的参数调整， FM 音频监测和调频发射机的功率监测。在实际应用中， 我们可以把远程调频机房中的卫星接收机， 音频监测和激励器或者一些环境监测等设备， 通过COM 口连接在串口服务器上， 然后根据我们的需要选择不同的网络接入方式。

　　以NC600 系列串口服务器为例， 它提供一个V35可选模块， 带有一个标准V35 接口， 支持完善的TCP/IP 协议栈， 支持ARP 、IP 、ICMP 、UDP 、PPP 、TELNET、FTP 、PPPoE 等协议， 支持普通的Modem 、GPRS/CDMA modem 等多种网络接入方式。

　　1 . 在卫星信号接收中的应用： 卫星接收机通过COM 口连接在串口服务器上， 我们可以监测卫星信号接收情况， 根据需要调整接收参数， 选择不同的音频进行下传。

　　2 . 在FM 发射机中的应用： 音频监听设备和调频激励器通过各自的COM 口连接在串口服务器上。我们可以时时监测发射机的发射状态， 监听收听效果，然后根据需要对发射设备进行功率调整， 开关机等操作。

　　3 . 在环境监测中的应用： 由于广播传输发射的特殊性， 为了保证传输机房的设备安全， 我们也可以安装一些带有COM 口的环境监测设备， 如防火， 防闯入等。

　　而软件上， 我们首先要把串口服务器设置为TCPclient 工作方式。监测和控制软件在指定TCP 端口上被动的等待串口服务器的连接， 串口服务器上电时主动向监控中心请求建立TCP 连接。连接一旦建立， 除非监控软件主动要求断开连接， 否则连接一直保持。

　　这样可以保证监控软件和串口服务器之间的数据通道一直存在。由于TCP 连接建立后， 如果不进行数据通讯， 它将不占用任何网络资源。由于TCP 连接一直存在， 即使有两个或多个现场设备同时向监控中心发送数据， 也不会造成任何问题。因为每个TCP 连接都分别由不同的Win Socket 进行管理， 当一个TCP 连接收到数据时， 相应的Win Socket 会通过接收数据事件通知相应的软件进行数据处理。监控平台随时可以向现场设备发送数据而不必理会其它现场设备和平台软件的通讯状态。

　　三、结束语

　　随着广播事业新的发展，“ 让全部设备连接网络”已经成为广播技术发展的共识。为了解决广播设备的分散和集中的监控问题， 跟上网络自动化的潮流， 建立竞争优势， 我们广播技术者必须建立高品质的音频采集、传输及发射的集中网络监控系统。串口服务器如同含CPU、实时操作系统和TCP/IP 协议的微型电脑， 方便在串口和网络设备中传输数据。它可以使我们在广电网络的任何位置， 通过网络用PC 来存取、管理和配置远程的设备串口服务器， 对接入服务器的串口设备进行统一的管理和监测。

　　串口服务器的应用可以为广播信号的传输、发射的监测监控提供一个完整的远程管理解决方案。传统方式的分散维护和监控方式浪费人力物力， 可靠性差。串口服务器在现有网络基础上的应用， 根本目的是为了提高维护管理质量， 提高整体的工作效率， 保护安全播出， 为广播的健康发展提供技术保障。