[基于ARM的数据网关设计]数据网关

　　摘要：本文提出了一种基于ARM的嵌入式数据网关设计方案，主要包括网关的硬件构成，网关通信接口的工作原理和电路的设计，以及网关的串行通信接口与以太网通信接口之间的协议转换。该方案能够提高数据传输能力，从而能够实现对现场设备的实时监控和管理。
　　关键词：网关；嵌入式；以太网；协议转换；RS485/232
　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-0118（2013）01-0264-01
　　一、嵌入式数据网关结构
　　嵌入式数据网关的总体结构可简化为硬件层和软件层两部分。硬件层主要由ARM主控芯片和外围接口电路组成。软件层主要由实时操作系统构成，如可以采用嵌入式μClinux操作系统。嵌入式数据网关主要实现串口协议到以太网协议之间的转换，如从RS485协议到TCP/IP协议的转换。这样就可以将轻型网络接入Internet，从而实现远程的监视和控制等。
　　嵌入式数据网关的工作原理：网关处理器S3C44B0X首先将网卡的IP地址和物理地址存在FLASH中，网关复位后首先调取这些数据以初始化网络。当有数据从RJ45过来，嵌入式数据网关对数据包类型进行分析。若是IP数据包，且传输层使用TCP协议并且端口正确，则认为数据包正确，并对数据进行解包；若是ARP数据包，则程序转入ARP处理程序。与此相反，当网关从用户接口收到用户的工作数据，则将其按TCP协议格式打包，通过网卡芯片将IP包传送到Internet中，嵌入式网关主要处理协议的网络层和传输层，链路层主要由网络芯片完成。
　　二、通信接口模块设计
　　（一）串行接口电路设计
　　串口部分设计使用了2路UART，由于起始电平的不同，需要进行电平转换。其中，一路通过电平转换芯片MAX232把3.3V的逻辑电平转换为RS232-C的逻辑电平，并进行传输。实现ARM与PC机之间的通信，通过超级终端可在PC机上进行调试；另一路串行接口使用MAX485进行电平转换，实现从RS485上接收现场总线发送的信息。电平转换电路如图1和图2所示。

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