基于web技术的串行总线设备管理

于悦 北京市育英学校

1 目的和意义

随着互联网技术及物联网技术的发展，很多智能硬件产品出现在人们的生活当中。由于这些设备大多属于日常消费类产品，所以很容易更新换代将物联网技术融入其中。在工业控制领域，由于设备造价昂贵，更新换代速度较慢，但工业控制领域中信息化需求又变得越来越高，所以对现有设备的信息化改造具有重要意义。其中将现有设备联网管理是一项比较关键的技术。基于现有设备大多采用各种串行总线（如CAN总线、RS485总线等）进行管理和控制，本设计的主要工作就是将各类的串行总线数据进行收集汇总，并通过web网页界面进行访问控制。从而实现现有设备的远程登录管理。

2 设计思路

要实现现有设备的远程管理需要解决三个问题。

2.1 设备小型化及成本问题。因为现有设备多种多样，所以本设计需满足各种场景的使用，将设计小型化，降低功耗能极大的提高设计应用的灵活性。所以设计中采用ARM芯片做为主控芯片，设计灵活且功耗低，且在很多恶劣环境下可以稳定工作。

2.2 数据接口转换问题。设计中需选用具有丰富串行接口的芯片，以满足各种设备的接入需求。

2.3 设备管理软件开发问题。由于每种设备的监控管理都是不同的，有些管理可能会较为复杂。要实现设备的管理的升级，光实现设备硬件接口的升级的现实意义不大。所以本设计中在设备端实现web服务器，针对不同的设备可以很容易的通过简单的web开发进行设备监控和管理。

3 设计过程

设计分为装置硬件设计、装置软件设计、上位机web页面设计三部分。

硬件设计是在stm32f103vet6芯片最小系统的典型电路上完成的，在此基础上加入四种外围串行接口。通信接口的硬件框图入图一所示。MCU（微控制单元）外接ENC28J60、MAX485、MAX232、TJA1050四种芯片分别实现百兆网口、RS485、RS232、CAN四种通信接口。

图1 通信接口硬件框图

由于要在装置中实现web服务器的应用，所以需要在硬件平台上运行嵌入式操作系统μCOSⅡ，并移植LWIP协议栈。图二为系统软件分层框图。

图2 软件分层框图

设计中上位机应用利用html5进行简单开发页面，设计出满足功能需求的网页。

为验证串行总线转网络装置的设计效果，本次设计中制作了一个如图三所示的功能验证系统对装置功能进行验证。在测试过程中，模拟设备的温度、湿度、以及ADC采样数据能够按照WEB页面的配置正确的采集到WEB页面中显示。由于是用WEB页面进行配置显示，通过适当的网络配置，可以实现远程登录，且在手机中也能实时查看设备信息。

图3 功能验证系统

4 讨论总结

基于web技术的串行总线设备管理装置，在硬件功能上实现了网络与多种串行总线接口的转换。软件上移植了LWIP协议栈使得设备能实现WEB服务功能，能灵活满足各种设备的升级需求。在无需改动硬件的情况下，通过软件的升级，及WEB页面的设计能方便的完成现有设备的监测与控制。

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