摘 要：在工業控制和消費電子領域，目前許多設備要求具備以太網或者與Internet通信功能。本文討論一種基于TINI的以太網接入方案。此系統可以很方便地擴展到其他通信協議的轉換，諸如CAN、1-Wire網絡等，以適應不同設備接入以太網的需要。利用本系統可以很好地解決與自動化生產設備、網絡開關和傳感器的遠程通信問題，以及實現遠程診斷與控制。另外，介紹了利用Java作為開發工具來開發串口到以太網數據轉換的通信程序。 關鍵詞：網絡數據轉換 TINI Java DP83846A DS80C400 　　為了達到利用Internet強大的網絡功能，實現遠程監控的目的，需要研究合理的網絡接人方案。利用基于TINI平臺的嵌入式系統，搭建不同設備接人計算機網絡的橋梁。利用嵌入式系統強大的軟硬件功能，可以支持不同的設備，實現接入方案的通用性。由于嵌入式系統具備較好的數據處理能力，不僅可以作為簡單的網絡接口，還可以擴展接人設備的網絡功能，甚至于還可以對通信的數據進行加密等處理。 　　嵌入式系統包括專用的硬件和軟件部分，硬件提供性能的支持，而軟件則為用戶提供廣泛的靈活性。嵌入式系統的軟件包括其自身的操作系統和編程環境。Java所具有的各種特性使它成為嵌入式設備理想的軟件開發工具。針對Java有很多免費開放的資源，Java獨立于硬件平臺，具備可移植性。這一切都可以降低嵌入式設備開發和使用的成本。其中TINI平臺就是一種具備Java開發功能的嵌入式系統。 1 系統硬件組成 　　基于TINI數據轉換系統的硬件系統如圖1所示。系統與外界的接口主要是RS232的串口和RJ45的以太網接口，其功能就是將串口設備接人到局域網絡甚至于Interne。 2 網絡數據轉換系統的Java程序 　　2.1 軟件開發工具包——TlNI SDK 　　為了在編程中實現對硬件的訪問，Dallas公司開發的TINI SDK將DS80C400中的硬件部分虛擬為Java的類。通過調用相關的方法來實現對硬件的操作。SDK中包含Dallas公司開發的嵌入式操作系統。它是多任務、多線程、具有跨平臺的能力、擁有高度優化的Java運行環境的操作系統。 　　在TINI SDK的支持下開發應用程序，主要采用Java進行，通常不直接面對匯編語言，但是TINI運行環境提供了使用本地方法的機制。為了優化嚴格要求速度的通道或訪問底層硬件，可以使用本地語言（主要是匯編語言）來編寫子程序，這樣增加了系統的靈活性。 　　利用SDK中提供的API可以簡化編程。利用SDK中提供的JavaKit和TINIConvertor等工具，在PC上進行程序的開發調試工作，生成適用于TINI運行環境的目標應用程序。通過JayaKit向TINI硬件存儲器中裝載TINI的運行環境（包括TINI的操作系統），配置好網絡參數，即可通過FTP、TELNET等下載用戶程序到TINI硬件上并控制運行。TINI的Java虛擬機將Java字節碼轉換成為機器硬件系統能夠執行的代碼。 　　2.2系統程序的設計方法 　　為了實現串口數據和以太網絡數據之間的交換，設計了基于TINI系統的網絡數據轉換程序。該程序的主要功能是，從串口設備讀取數據，將所得到的數據進行TcP/IP協議封裝，通過RJ45的接口發送到上位機，與上位機的服務器程序進行交互;同時，將上位機發送給TINI的數據轉發到RS232的串口，進而可通過網絡遠程監控現場的串口設備。本設計中，TINI印刷電路板上有兩個串口，分別定義為串口O和串口4。單片機內部集成UART，串口0用來串口啟動TINl，下載TINI運行環境，以及作為TINI的輸出終端。本程序中，利用串口4和上位機服務器程序交互。 　　數據轉換由兩個進程來實現，它們分別是SerialWriter和SerialReader。SerialWritel的功能是從上位機服務器讀取數據流，再把數據寫到串口輸出數據流;SeriaReader的功能是把串口緩沖區中的可用數據讀到輸入緩沖區，通過向網絡輸出流寫數據把串口數據發送到網絡服務器，并且更新串口數據量;同時監視這兩個進程有無異常。如果捕捉到異常，便關閉數據流并中斷維持線程，結束程序。 　　SerialToEthernet本身繼承了一個線程類。它是一個維持線程，功能是判斷系統通信狀態。如果正常，則每隔6 s打印輸出數據流量;如果連接的服務器被關閉，則關閉串口socket及相關的流。它的線程程序中，是一個有系統運行狀態標志控制的循環，維持程序運行，每一次循環中首先使該進程睡眠6 000 ms，然后打印輸出此時的數據流量。程序的流程如圖2、圖3、圖4所示。 3 系統調試方案 　　系統調試的主要目的是模擬現場設備與以太網之間的數據轉換，將PC機通過串口與以太網接口與系統相連，接線方式如圖5所示;用PC機模擬現場的設備，同時，利用PC機作為上位機監控系統運行。 　　實驗中除了運行SerialToEthernet外，還準備了兩個簡單的用戶程序，用于系統調試，分別是HelloWorld和Blinky。 　　第一步，下載運行HelloWorld。其功能是在以JavaKit作為TINI的系統輸出終端（類似于PC機的顯示器），打印輸出“Hello World”的字符串，用于檢驗串口O。 　　第二步，下載運行Blinky。它的功能是與P3.5相連的LED不停閃爍，用于檢驗I/0口的功能。 　　第三步，下載運行SerialToEthernet，同時運行上位機上服務器程序TINlServer。TINI系統上運行Serial-ToEthernet，用于實現數據轉發功能。為了驗證上位機與TINI問的串口通信，上位機上運行串口調試程序，從而用上位機模擬實際的現場串口設備。運行串口調試程序時，在其中把串口設為與TINI的串口參數相同，發送模式設為連續發送。在這樣的模擬情況下，從串口調試程序窗口輸入的數據，通過串口發送給TINI系統，經過TINI的轉發，通過RJ45接口發往上位機。上位機運行服務器程序TINIServer，它將TINI發來的數據不經處理直接通過輸出流發送給TINI。經過TINI的轉發，數據再次由串口返回上位機，顯示在串口調試程序的“接收區”中。數據流向如圖6所示。 4 結論 　　與傳統的工業控制數據轉換系統相比，TINI更加廉價，更加緊湊，消耗功率更低，并且易于維護。此外，TINI還支持許多底層的通信接口，具有足夠的靈活性，可以適應不同聯網的要求。基于TINI的網絡數據轉換系統方案是低成本而且可靠的。利用Java編程可以提高嵌入式系統軟件開發的效率。在本系統的開發過程中。利用Java軟件很方便地實現對底層硬件的訪問;利用Java自身的特性，可以實現強大的網絡功能。 　　對于設備來說，通過本系統可以利用現有的網絡擴展其功能;同時也可以利用以太網絡實現對設備的遠程診斷控制，實現更加廣泛意義上的網絡化。