基于串口服務(wù)器的通信機(jī)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(yīng)用中，串口通信通常使用電纜直接傳輸，隨著近年網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇诜?wù)器發(fā)展迅速，相比于普通串口通信，串口服務(wù)器具有防雷、傳輸距離長等優(yōu)點。目前國內(nèi)大部分機(jī)場的氣象數(shù)據(jù)庫通信分系統(tǒng)接收AWOS和AFTN報文數(shù)據(jù)都是通過串口卡接收的，串口卡需要安裝在通信機(jī)的PCI插槽上，由串口轉(zhuǎn)接頭分成多路串口，串口的數(shù)量是固定的，且目前國內(nèi)絕大部分氣象數(shù)據(jù)庫通信分系統(tǒng)都是單機(jī)運行的，若需更換串口卡，需要通信機(jī)停機(jī)，通信機(jī)停機(jī)影響氣象數(shù)據(jù)交換，對氣象業(yè)務(wù)影響較大。而串口服務(wù)器可以解決這些問題，通過簡單配置，可任意增減串口服務(wù)器數(shù)量，因串口服務(wù)器與通信機(jī)是通過網(wǎng)絡(luò)連接的，串口服務(wù)器的安裝或更換不需要通信機(jī)停機(jī)，且網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式具有防雷和傳輸距離長的優(yōu)點。與串口卡相比，該方案的安裝和維護(hù)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(jī)的PCI插槽上，串口數(shù)量由安裝的串口卡型號決定，如需更換串口卡，需要通信機(jī)停機(jī)，方可從通信機(jī)的PCI插槽上對串口卡進(jìn)行拆裝，因為串口卡與通信機(jī)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(wù)器方案

串口服務(wù)器只需要與通信機(jī)接入到同一網(wǎng)絡(luò)中即可，通過簡單修改驅(qū)動程序的配置文件，可任意增加或減少串口服務(wù)器數(shù)量。由于串口服務(wù)器基于網(wǎng)絡(luò)通信，不依賴通信機(jī)的PCI插槽，因此，在進(jìn)行維護(hù)時，通信機(jī)不需要停機(jī)就可完成。串口服務(wù)器與通信機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，普通雙絞線的傳輸距離達(dá)到100 m[2]，傳輸距離長，而且具有防雷等特點，串口服務(wù)器方案示意圖，如圖2所示。

圖2 串口服務(wù)器方案示意圖

2 安裝

2.1 串口服務(wù)器配置

本文使用moxa的NPort 5150串口服務(wù)器為例進(jìn)行討論(下同)。使用串口服務(wù)器默認(rèn)IP進(jìn)行網(wǎng)頁登陸，點擊“Network Settings”菜單，根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)情況配置“IP address”、“Netmask”等選項，使得串口服務(wù)器能夠與通信機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信；點擊“Serial Settings”菜單，根據(jù)實際情況設(shè)置串口通信參數(shù)；點擊“Operating Settings”菜單，“Operation mode”設(shè)置為“Real COM Mode”；點擊“Save/Restart”對串口服務(wù)器進(jìn)行保存重啟即可完成配置。

2.2 驅(qū)動安裝

訪問moxa官網(wǎng)的驅(qū)動下載頁(https://www.moxa.com.cn/support/search.aspx?type=soft)，選擇對應(yīng)的串口服務(wù)器型號進(jìn)行驅(qū)動下載，根據(jù)通信機(jī)的Linux內(nèi)核型號選擇對應(yīng)驅(qū)動下載，根據(jù)民航第一期氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的通信機(jī)Linux系統(tǒng)內(nèi)核版本，本文選擇NPort Real TTY Driver for Linux (Linux 2.4.x，2.6.x)驅(qū)動版本，把下載好的驅(qū)動tgz壓縮包拷貝至通信機(jī)，解壓壓縮包，進(jìn)入解壓后的驅(qū)動程序目錄，運行安裝程序“./mxinst”，等待驅(qū)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(qū)動配置

進(jìn)入安裝生成的驅(qū)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(wù)器到通信機(jī)串口中，其中NPort IP Address為串口服務(wù)器IP，Total Ports為串口服務(wù)器串口數(shù)量，Data port和Cmd port為串口服務(wù)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(wù)器。當(dāng)前目錄下查看配置文件npreal2d.cf，可以看到已經(jīng)多了一條配置記錄(見圖3)。其中“TTYName”即新生成的串口設(shè)備名稱。根據(jù)通信機(jī)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(shè)備名稱，把npreal2d.cf配置文件的“TTYName”改成mssini.ini文件對應(yīng)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(shù)據(jù)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(dāng)需要安裝多路串口服務(wù)器時，只需要重復(fù)上述操作即可。

3 串口數(shù)據(jù)收發(fā)測試

登錄通信機(jī)，使用命令“echo “abc”>/dev/ttyM0”(ttyM0為串口服務(wù)器對應(yīng)創(chuàng)建的串口名稱)向串口發(fā)送字符串“abc”，在串口服務(wù)器的串口端可接收數(shù)據(jù)“abc”。往串口服務(wù)器的串口端發(fā)送字符串“abc”，在通信機(jī)端使用命令“cat /dev/ttyM0”[3]可打印接收到的串口數(shù)據(jù)“abc”。

4 結(jié)語

使用串口服務(wù)器作為氣象數(shù)據(jù)庫通信分系統(tǒng)的串口通信設(shè)備，安裝和配置都較為簡單，增加或減少串口數(shù)量只需要對驅(qū)動進(jìn)行簡單配置即可，對串口服務(wù)器進(jìn)行維護(hù)時，通信機(jī)也無需停機(jī)，串口服務(wù)器與通信機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接，具有防雷和傳輸距離長的特點，便于維護(hù)管理。與使用串口卡方案相比，該方案具有較為明顯的優(yōu)勢，能夠較好地提高氣象數(shù)據(jù)庫通信分系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。