徐良，陈向东

（西南交通大学信息科学与技术学院，成都610031）

引 言

随着物联网的蓬勃发展，越来越多的传统本地设备或网络有接入计算机网络的需求，而这些传统设备一般都是不具备网络接口的非IP设备。最常用的通信接口是串口，不能直接接入计算机网络，在不改变这些原有设备的基础上，使用串口／以太网网关来接入计算机网络的方式不失为一种比较好的解决方案。

基于此需求，设计和实现了串口／以太网网关，网络结构如图1所示。实现了非IP设备与IP设备间的数据通信，并特别考虑了串口通信的可靠性，从软件和硬件两方面详细讨论了保证串口通信可靠性的方法。IP端通信的可靠性由TCP／IP协议保证，这样就保证了串口设备与IP设备间通信的可靠性。

图1 网络结构

1 网关工作原理

1.1 概 述

网关实现串口设备和以太网之间的协议转换，具体表现为帧格式的转换，可表示为:

Socket帧↔净荷数据↔串口帧

其中Socket（套接字）帧和串口帧都是为实现网关可靠通信而自定义格式的帧，净荷数据为真正需要传送的应用数据。

网关的数据通信可分为两部分:网络端和串口端，要保证整个网关通信的可靠性，那么就要分别保证网络端和串口端通信的可靠性。

在网络端，网关使用了流式套接字。流式套接字使用TCP协议，而TCP协议是面向连接的，保证了数据传输的正确性和顺序性。所以，流式的套接字可以提供可靠的、面向连接的通信流。但是，流式数据对应用来说不易使用，所以Socket数据传送都是基于帧格式的。……