基于赤菟V307 MCU的八串口服务器设计

简介

串口服务器，提供串口转网络的功能，将串口转换成TCP/IP协议网络接口，实现串口和网络接口的数据双向透明传输，扩展串口设备的通讯距离。

赤菟V307是搭载沁恒自研RISC-V内核青稞V4F的高性能互联型MCU，主频支持144MHz，支持硬件浮点运算（FPU），提供八个UART接口、USB2.0高速接口（480Mbps）并内置了PHY收发器、千兆以太网MAC并集成10M PHY、2个CAN接口等丰富的外设资源。

基于八个UART接口、10M以太网的强大外设，通过单片赤菟V307即可实现八串口服务器，每个串口独立工作。

源码仓库地址：https://github.com/openwch/ch32v307/tree/main/Application/8_uarts_server

网口端设计

网口端采用的是开源的轻量级TCP/IP协议栈LwIP，可以轻松实现赤菟V307网口端的TCP、UDP通信。

例程中默认开启的是TCP Client模式，采用单向循环链表的方式接收TCP Server发过来的数据。

当串口端接收到数据时，直接启动TCP Client的发送函数，并更新队列的读指针。

串口端设计

串口端为了加快数据的收发，采用DMA循环队列的方式接收数据，通过查询接收DMA 传输数据数目寄存器CNTR，与上一次该值进行比较，有变化则说明串口接收到数据，此时便更新队列写指针，并计算队列中数据长度。

根据网口接收端的链表中的数据地址及长度，启动串口端的发送DMA进行数据发送。

多任务设计

通过RT-Thread操作系统，创建两个线程，分别为用于网口端接收数据的“eth_rev”线程和用于串口端接收数据的“uart_rev”线程。

采用时间片轮转方式进行这两个线程的调度，当“eth_rev”线程收到网口端的数据时，启动串口端的发送DMA将数据通过串口发送出去；当“uart_rev”线程收到串口端的数据时，启动网口端的发送函数将数据通过网口发送出去，这样就实现了串口和网络接口的数据双向透明传输。

验证

串口默认波特率为115200，实测八个串口独立工作，可以实现收发10+KB/s的速度。

该例程目前仅实现了TCP Client的收发，还有TCP Server、UDP Server/Client等需要完善，希望各位开发者能够积极提交pr，一起完善该项目。可添加微信15950380583为好友，注明：赤菟V307，邀请您进入沁恒RISC-V MCU开发者微信交流群，一起玩转RISC-V MCU。