基于STM32单片机的串口转网络设计开题报告

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1、 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告 题题 目目 基于基于 STM32STM32 单片机的串口转网络设计单片机的串口转网络设计 学学 院院 电子信息学院电子信息学院 专专 业业 电子信息工程电子信息工程 姓姓 名名 班班 级级 学学 号号 指导教师指导教师 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 近年 TCP/IP 及互联网技术在工业领域得到广泛应用。然而大量工业现场设备尚 不具备网络接口， 主要通过串行口进行通讯， 因而无法直接连接到 Internet。 比如 GPS 等传

2、感器，其设计中采用了串口与外界进行通信，项目中采用了多个串口会造成多个 端口被占用，造成资源浪费；在自动化控制及其他民用设备、工业控制如电力设备系 统等领域， 众多设备的对外通信接口仍然是低速串口。 这类系统的缺点是： 无法集中、 全面、准确而实时地监控数据。尤其是当一台主机需要连接较多的串口设备时，要求 同时采集数据，使得通信速率较高，数据处理较为复杂时，系统应用性能与质量就受 到限制。因为 PC 是一个桌面系统，其串口 I/O 适应能力较弱，多个串口的 I/O 通信 会占用很大开销，严重影响系统的性能。 TCP/IP 网络与 RS-232, RS-485/422 串口总线通信相比较, TC

3、P/IP 网络具有宽带、 高速、远距离以及通信业务广泛等优点，而且只要与互联网连接，通信距离可以无限 延长。由于 TCP /IP 网络是基于复杂环境设计的，具有自动纠错功能，所以通信质量 非常稳定，不受外部环境干扰。而 RS-232 串口通信, RS-485/422 总线通信则抗干扰 能力比较差，信息传输容易出错。随着 TCP/IP 网络的发展,其通信流量不断提高,目 前 TCP /IP 网络 100Mb/s 已经成为了标准配置，而且 1000Mb/s 数据接口也正在普及 当中。 而 RS-232 串口通信，RS-485/422 总线通信的速率一般最大只可以达到 100kb/s 左右，而且随着

4、速率的提高，其稳定性、通信距离都会成反比发生相应的变化。 随着以太网在工业、商业领域的大规模使用以及网络自动化应用普及，用户与供 应商迫切需要在任何时间和任何地点都可以实时访问数据和进行控制， 做到远程快速 故障分析与处理、设备的远程维护，以便提高工作效率并降低整体成本。完全换掉这 些串口通信设备即是不经济也是不可行的。当前，只具有串行 RS232 接口的设备在 上网时，需面对下列的几个技术难点: 处理器的能力已达上限，原有设备上额 DSP 等处理器，或不支持网络功能，或使 用能力已达上限，因此除非换或增加一块处理器，否则无法分担系统处理网络传输的 工作； 1、网络芯片及规格变化大，不易维护。

5、现有的 LAN controller 网络芯片在市场需 求的驱动下，不断整合其他注入 SRAM、ESD 保护等各项附加价值及效能。并且， 对不同厂商，其芯片效能的差异较大，标准不一，增加了组件替换的困难度； 2、如何控制 LAN controller， 开发出合适的驱动程序， 适应各种不同的操作系统， 合乎不同系统使用者的需要。这其中，最重要的就是要能支持 TCP/IP 通信协议。 3、需要修改原有控制软件。传统的控制软件对串行端口 COM1，COM2 或由多 串口卡所衍生出来的 COM3，COM4 等作 COM port 参数设定，以便进行数据传输。 设备上网后，数据传输是通过 TCP/IP

6、 包传送，而不再通过 COM port 来传送，因此 需要对原有软件进行修改或重写，以配合 TCP/IP 通信协议。 当前，串口转网络设计主要通过串口接收数据，对数据进行 TCP/IP 协议转换， 再通过网络接口发送数据，使数据能够在计算机网络中传输的小型嵌入式设备。其通 常以单片机或微处理器作为控制部分， 再连接网络芯片构成。 控制芯片内嵌有 TCP/IP 协议栈，接收发送数据的流程由应用层协议完成，有的采用前后台系统系统循环实现 控制流程， 有的采用实时操作系统以多任务形式实现控制流程， 有的只负责单向传输， 有的单双向都可以传输。 本选题提出了一种软件实现嵌入式系统网络化的方法，通过简化的 TCP/IP 协议 LwIP 实现嵌入式系统与网络的互联，以 Cotex-M3 微处理器 STM32F107 处理器为核 心进行串口转网络设计。在不改变原有设备结构的基础上，为其增加网络接口。从而 为传统串口设备通过标准 TCP/IP 协议接入 Internet 提供了一种低成本解决方案。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题