Современные сетевые технологии – сервера последовательных устройств Digi Connect

Тем не менее тенденции современного рынка таковы, что процессные технологии, используемые в персональных компьютерах, уже могут быть встроены с помощью готовых решений в электронные устройства и системы, с которыми мы каждый день сталкиваемся в своей жизни.

Такие готовые решения, называемые иногда «системы-на-чипе» (System-on-Chip — SoC, рис. 1), позволяют за кратчайшее время создавать интеллектуальные устройства, «встраивая» современные сетевые технологии в имеющиеся или новые системы.

Компания Digi International предлагает разработчикам электронной продукции Ethernet (IEEE 802.3) и беспроводные Wi-Fi (IEEE 802.11b) серверы последовательных устройств Digi Connect, которые позволяют объединить передачу данных по сети с проверенной годами технологией асинхронной передачи. Другими словами, серверы Digi позволяют изолированное устройство с последовательным портом интегрировать в имеющуюся или создаваемую сеть.

Преимущества такого подхода к проектированию очевидны:

• непосредственный прямой доступ к информации от конечного устройства в реальном времени;
• масштабируемость;
• сочетание Ethernet-сетей с беспроводными сетями Wi-Fi (полная аппаратная и программная совместимость);
• значительное сокращение стоимости разработки — прежде всего за счет экономии времени, а так же отсутствие необходимости в дополнительных аппаратных и программных доработках;
• возможность дальнейшего усовершенствования и развития разработанной системы.

Семейство модулей Digi Connect — это интеллектуальные и простые в использовании сетевые устройства, выполненные в компактном форм-факторе или в форме чипа (рис. 2). Данные модули позволяют непосредственно интегрировать устройства с последовательным интерфейсом в сети Ethernet и Wi-Fi и напрямую управлять и контролировать устройство через сеть в реальном масштабе времени.

Одно из очевидных достоинств такого подхода состоит в том, что модули Digi позволяют создавать подобные интеллектуальные системы без сопутствующих затрат на разработку и установку дополнительных аппаратных и программных средств.

Ценность таких решений заключается в быстром доступе к данным. А чем быстрее организован доступ к нужной информации, тем больше вероятность быстрой и правильной обработки поступающих данных и организации соответствующего управления или воздействия.

Рассмотрим особенности семейства модулей Digi Connect EM и Digi Connect ME.

Модули Digi Connect EM и Digi Connect ME (рис. 2) представлены 10/100Base-T проводными Ethernet-модулями (Digi Connect EM и Digi Connect ME) и беспроводными Wi-Fi-модулями (Digi Connect Wi-EM и Digi Connect Wi-ME) (рис. 2). Модули совместимы между собой программно (единая среда разработки Net+Works) и аппаратно (повыводная совместимость внутри семейства).

Модули Digi Connect EM и МЕ построены на основе процессоров NetSelicon NS7520 (рис. 3), разработанных фирмой Digi на основе ядра ARM7. Эти процессоры удачно объединяют 32-разрядное ядро с программным обеспечением Net+Works (Green Hills MULTI, Microcross GNU X-Tools, MAJIC дебаггер, ОС реального времени ThreadX, готовый TCP/IP-стек, сетевые сервисы и др.).

Основные свойства модулей Digi Connect представлены в таблице.

Особо стоит отметить:

• 4 Mбайт Flash и 8 Mбайт RAM интегрированной на кристалл памяти (для модулей DC-ME-01T 2МБ Flash/4МБ RAM;
• 1 или 2 высокоскоростных TTL-порта;
• SPI-интерфейс (мастер) (семейство Digi Connect EM);
• от 5 до 9 программируемых пользователем вводов-выводов общего назначения (GPIO);
• встроенные алгоритмы шифрования и защиты данных (для беспроводных модулей — WPA2/802.11i), шифрование SSL/TLS;
• низкое потребление питания, промышленный диапазон рабочих температур;
• варианты исполнения модулей — plug-and-play (со встроенным готовым ПО) и custom (на основе бесплатной платформы NetSelicon Net+Works). Модули Plug-and-play Digi Connect со встроенным ПО предоставляют быстрый и прозрачный способ организации беспроводной и проводной связи, а также управления устройствами, использующими последовательный интерфейс. По сути, «программирование» данных модулей сводится к простой их конфигурации через программную оболочку или другими стандартными средствами.

Варианты конфигурации модулей:

1. Оболочка Digi Connect Setup Wizard для Windows и UNIX платформ. Рекомендуется для начальной настройки IP-адресации и задания свойств устройства.
2. Встроенный веб-интерфейс.
3. Java-апплеты.
4. Командная строка (CLI).
5. Connectware Manager — для настройки уже заданных свойств или мониторинга устройств. Не позволяет задавать IP-адреса, но позволяет их менять.
6. RCI-протокол (удаленный CLI).
7. SNMP.

Особенности модулей plug-and-play:

• готовый TCP/IP-стек;
• различные способы IP-адресации;
• интегрированный web-сервер с пользовательской файловой системой;
• настраиваемый пользовательский web-интерфейс;
• поддержка пользовательских Java-апплетов;
• расширенные протоколы безопасности с DES/3DES/AES-алгоритмами шифрования данных, основанных на SSL/TLS-стандартах;
• интеллектуальное управление устройствами посредством SNMP, а также RealPort COM/TTY, позволяющий взаимодействовать с последовательными устройствами через стандартные COM/TTY-интерфейсы.

Основное преимущество данных модулей — быстрота интеграции в систему и простота инициализации.

Integration Kit для plug-and-play-модулей Digi предоставляет разработчикам готовую платформу для разработки, быстрой отладки и освоения модулей Plug-and-play Digi Connect (рис. 4).

Комплект разработчика содержит отладочную плату, модуль Digi Connect, а также необходимые примеры кода программ и документацию для быстрого освоения и начала работы с модулями.

Модули Customizable Digi Connect предоставляют широкие возможности разработчикам для создания более сложных собственных сетевых приложений, требующих большей функциональности, чем заложена в модулях plug-and-play, и ориентированных прежде всего на перспективу и возможность дальнейшей оперативной модификации.

Development Kit для модулей Custom Digi Connect содержит блок с JTAG-интерфейсом, отладочную плату и необходимые средства разработки (Microcross или GNU X-Tools, компилятор HTML-C, JTAG-дебаггер) для разработки экономически эффективных и безопасных сетевых приложений (рис. 5).

Рассмотрев особенности и области применения серверов последовательных устройств семейства Digi Connect, можно отметить следующее:

• Применение серверов Digi позволяет интегрировать устройства с последовательным интерфейсом в имеющиеся сети и организовывать интеллектуальные современные сетевые проводные (802.3) и беспроводные Wi-Fi (802.11b) Ethernet-системы для удаленного мониторинга и управления за конечными устройствами.
• Использование подобных решений значительно сокращает время, затрачиваемое на разработку, сокращает риски, связанные с выводом устройства на рынок, предлагая простое и готовое единое решение на кристалле, не требующее дополнительных затрат на разработку аппаратного окружения и написания дополнительного ПО.
• Аппаратная и программная совместимость модулей между собой позволяет легко и быстро переходить и комбинировать между собой проводные и беспроводные сети при разработке системы.
• Применение данных серверов в проекте дает возможность дальнейшего масштабирования и усовершенствования разработанной системы за счет избыточности и законченности предлагаемых Digi решений.
• Серверы Digi Connect находят свое применение в: медицине (прикроватных приборах, системах наблюдения и контроля за состоянием пациентов, пульсометрами и др.), промышленной автоматике, строительстве (мониторинг безопасности конструкций здания, контроль потребления энергии, электричества, воды), системах безопасности и контроля уличного трафика (получение сигнала от видеокамер, радаров и передача сигнала в сеть, регулирование системы движения на светофорах), торговле (кассы, POS-терминалы) и др.