基于串口服務器的通信機串口通信解決方案

文鐘華，劉海森

(中國民用航空桂林空中交通管理站，廣西 桂林 541106)

0 引言

在實際應用中，串口通信通常使用電纜直接傳輸，隨著近年網絡的飛速發展，基于網絡傳輸的串口服務器發展迅速，相比于普通串口通信，串口服務器具有防雷、傳輸距離長等優點。目前國內大部分機場的氣象數據庫通信分系統接收AWOS和AFTN報文數據都是通過串口卡接收的，串口卡需要安裝在通信機的PCI插槽上，由串口轉接頭分成多路串口，串口的數量是固定的，且目前國內絕大部分氣象數據庫通信分系統都是單機運行的，若需更換串口卡，需要通信機停機，通信機停機影響氣象數據交換，對氣象業務影響較大。而串口服務器可以解決這些問題，通過簡單配置，可任意增減串口服務器數量，因串口服務器與通信機是通過網絡連接的，串口服務器的安裝或更換不需要通信機停機，且網絡的傳輸方式具有防雷和傳輸距離長的優點。與串口卡相比，該方案的安裝和維護更加安全、便捷。

1 方案概況

1.1 使用串口卡方案

串口卡需要安裝在通信機的PCI插槽上，串口數量由安裝的串口卡型號決定，如需更換串口卡，需要通信機停機，方可從通信機的PCI插槽上對串口卡進行拆裝，因為串口卡與通信機之間是通過電纜線連接的，一般通信距離不會超過15 m[1]，串口卡方案示意圖如圖1所示。

圖1 串口卡方案示意圖

1.2 使用串口服務器方案

串口服務器只需要與通信機接入到同一網絡中即可，通過簡單修改驅動程序的配置文件，可任意增加或減少串口服務器數量。由于串口服務器基于網絡通信，不依賴通信機的PCI插槽，因此，在進行維護時，通信機不需要停機就可完成。串口服務器與通信機之間通過網絡連接，普通雙絞線的傳輸距離達到100 m[2]，傳輸距離長，而且具有防雷等特點，串口服務器方案示意圖，如圖2所示。

圖2 串口服務器方案示意圖

2 安裝

2.1 串口服務器配置

本文使用moxa的NPort 5150串口服務器為例進行討論(下同)。使用串口服務器默認IP進行網頁登陸，點擊“Network Settings”菜單，根據實際網絡情況配置“IP address”、“Netmask”等選項，使得串口服務器能夠與通信機進行網絡通信；點擊“Serial Settings”菜單，根據實際情況設置串口通信參數；點擊“Operating Settings”菜單，“Operation mode”設置為“Real COM Mode”；點擊“Save/Restart”對串口服務器進行保存重啟即可完成配置。

2.2 驅動安裝

訪問moxa官網的驅動下載頁(https://www.moxa.com.cn/support/search.aspx?type=soft)，選擇對應的串口服務器型號進行驅動下載，根據通信機的Linux內核型號選擇對應驅動下載，根據民航第一期氣象數據庫系統的通信機Linux系統內核版本，本文選擇NPort Real TTY Driver for Linux (Linux 2.4.x，2.6.x)驅動版本，把下載好的驅動tgz壓縮包拷貝至通信機，解壓壓縮包，進入解壓后的驅動程序目錄，運行安裝程序“./mxinst”，等待驅動安裝完成，安裝完成后會在“/usr/lib/npreal2/driver”目錄下生成一些程序文件、配置文件和README.TXT說明文件。

2.3 驅動配置

進入安裝生成的驅動程序目錄“/usr/lib/npreal2/driver”，運行命令“mxaddsvr [NPort IP Address] [Total Ports] ([Data port] [Cmd port])”，即可添加串口服務器到通信機串口中，其中NPort IP Address為串口服務器IP，Total Ports為串口服務器串口數量，Data port和Cmd port為串口服務器的通信端口，例如運行 “mxaddsvr 10.22.130.123 1 4002 966”命令即可添加一個IP為10.22.130.123的一路串口服務器。當前目錄下查看配置文件npreal2d.cf，可以看到已經多了一條配置記錄(見圖3)。其中“TTYName”即新生成的串口設備名稱。根據通信機的mssini.ini配置文件，可以查詢到AWOS自觀接收和AFTN報文接收的串口設備名稱，把npreal2d.cf配置文件的“TTYName”改成mssini.ini文件對應的串口名稱即可。例如把npreal2d.cf配置文件中的“TTYName”名由“ttyr00”改為AFTN數據接收串口“ttyM0”，最后運行“mxloadsvr”命令使得配置文件生效。

圖3 npreal2d.cf配置文件

當需要安裝多路串口服務器時，只需要重復上述操作即可。

3 串口數據收發測試

登錄通信機，使用命令“echo “abc”>/dev/ttyM0”(ttyM0為串口服務器對應創建的串口名稱)向串口發送字符串“abc”，在串口服務器的串口端可接收數據“abc”。往串口服務器的串口端發送字符串“abc”，在通信機端使用命令“cat /dev/ttyM0”[3]可打印接收到的串口數據“abc”。

4 結語

使用串口服務器作為氣象數據庫通信分系統的串口通信設備，安裝和配置都較為簡單，增加或減少串口數量只需要對驅動進行簡單配置即可，對串口服務器進行維護時，通信機也無需停機，串口服務器與通信機通過網絡連接，具有防雷和傳輸距離長的特點，便于維護管理。與使用串口卡方案相比，該方案具有較為明顯的優勢，能夠較好地提高氣象數據庫通信分系統的可靠性和可維護性。