Архитектура сетевого транслятора данных с автоматическим определением устройств с последовательным интерфейсом, поддерживающих выполнение ASCII команды идентификации
NETWORK DATA TRANSLATOR ARCHITECTURE WITH AUTOMATIC DETECTION OF SERIAL INTERFACE DEVICES THAT SUPPORT THE EXECUTION OF ASCII IDENTIFICATION COMMAND

Изобретение относится к структуре, информационным связям и взаимному соединению с устройствами, имеющими последовательный интерфейс подключения и поддерживающими выполнение ASCII команды идентификации, в локальных компьютерных сетях.
Существуют виды устройств, поддерживающих выполнение ASCII команды идентификации, непосредственно подключаемых к компьютеру через последовательный интерфейс и не имеющих реализации интерфейса Ethernet для подключения к компьютерным сетям. Например, средства измерения и коммутации измерительных сигналов.
К недостаткам таких устройств относится:
- физическое расположение конечного устройства ограничивается типом последовательного интерфейса;
- устройство осуществляет обмен данными только с компьютером, к которому подключено. Таким образом, для использования с другим компьютером требуется аппаратное переподключение устройства;
- компьютер, управляющий подключенным устройством, не имеет информации о доступности устройства (включено и доступно устройство или нет) без отправки на устройство ASCII команды идентификации.
Для обеспечения управления описанными устройствами в локальных компьютерных сетях используются специальные сетевые трансляторы, обеспечивающие обмен данными между компьютерами локальной компьютерной сети и конечными устройствами.
В качестве транслятора, отражающего текущий уровень техники, можно рассмотреть Tibbo (Serial-over-ip). Транслятор содержит минимум  один последовательный интерфейс для подключения устройств и интерфейс Ethernet для подключения к локальной компьютерной сети. Для обеспечения работоспособности транслятора на конечном компьютере необходимо установить и особым образом настроить специальное программное обеспечение.
Реализация данной архитектуры и ее использование накладывает следующие ограничения:
- на компьютер требуется установка и настройка дополнительного системного программного обеспечения (драйвера) для обеспечения возможности обмена данными;
- компьютер не имеет информации о фактически доступных для обмена данными устройствах, так как транслятор лишь организовывает канал передачи данных между компьютером (через виртуальные COM (Serial) порты) по сетевому интерфейсу Ethernet через локальную компьютерную сеть до всех аппаратных последовательных интерфейсов.
- для определения наличия и доступности, подключенных к транслятору устройств, с компьютера необходимо послать запрос (ASCII команду идентификации) в каждый виртуальный COM (Serial) порт. Таким образом, программное обеспечение, установленное на компьютер и управляющее устройствами, должно иметь функционал по определению доступности устройств, что приводит к усложнению компьютерного программного обеспечения.
Задачей данного изобретения является создание архитектуры сетевого транслятора данных, позволяющей автоматически определять устройства, имеющие последовательный интерфейс подключения и поддерживающие выполнение ASCII команды идентификации, в локальных компьютерных сетях.
Технический результат заключается в создании архитектуры сетевого транслятора данных, обеспечивающей автоматическое определение устройств, имеющих последовательный интерфейс подключения и поддерживающих выполнение ASCII команды идентификации, на компьютерах в локальных компьютерных сетях.
Технический результат достигается за счет использования в трансляторе специально разработанного программного обеспечения. Программное обеспечение реализует: управление обменом данными между интерфейсами, а также: обеспечивает поиск подключенных и доступных устройств по последовательным интерфейсам и сохранение информации о них во внутренней памяти транслятора; формирует и публикует на встроенном веб-сервере транслятора идентифицирующий документ с перечислением интерфейсов, доступных для обмена данными, и адресами подключения; с определенной периодичностью отправляет всем узлам локальной компьютерной сети идентифицирующее себя информационное сообщение.
За счет применения изобретения, компьютер: не требует инсталляции специального программного обеспечения, индивидуального для каждого вида транслятора, для виртуализации физического COM (Serial) - порта; не требует от прикладного программного обеспечения реализации функционала по определению доступных для подключения устройств; для реализации автоматического определения устройств требует инсталляции программного обеспечения, реализующего стандарт VISA.
Сетевой транслятор содержит минимум один последовательный интерфейс для подключения устройств и интерфейс Ethernet для подключения к локальной сети. В момент включения (подачи питания) транслятора и далее с определённой периодичностью, для определения подключенных устройств, происходит отправка ASCII команды идентификации во все последовательные интерфейсы. Из полученных ответов формируется и сохраняется список интерфейсов, к которым подключены доступные для обмена данными устройства.С определенной периодичностью информационное сообщение о работающем трансляторе рассылается всем компьютерам локальной компьютерной сети.
Компьютеры, получившие сообщение, подключаются к транслятору для получения списка доступных для обмена данными интерфейсов и регистрируют полученные интерфейсы в операционной системе для осуществления обмена данными, в качестве доступных сетевых интерфейсов.
Таким образом, транслятор организовывает канал связи между компьютером и доступными устройствами. Предварительная настройка каналов связи не требуется.
Настоящее изобретение может быть реализовано как в виде отдельного, так и в качестве функционального (составного) блока, встраиваемого в устройство.
Сущность изобретения поясняется с помощью схем, на которых представлены:
Фиг. 1 - наглядная схема определения подключенных к транслятору устройств;
Фиг. 2 - наглядная схема отправки информационного сообщения компьютерам локальной сети и получения компьютерами информации об интерфейсах с подключенными и доступными для обмена данными устройствами.
Определение подключенных к транслятору устройств (см. фиг. 1) осуществляется последовательной посылкой ASCII команды идентификации «*IDN?» в каждый физический последовательный интерфейс на разных скоростях и чтением результата выполнения. При успешном получении ответа, программное обеспечение транслятора сохраняет номер интерфейса и скорость обмена во внутренней памяти.
По завершении опроса всех физических последовательных интерфейсов формируется LXI идентификационный документ (XML Identification Document) с перечислением интерфейсов для доступа к устройствам в виде IP (Internet Protocol) адресов в формате - <IP адрес>:<порт>, таким образом, каждому устройству, подключенному к транслятору по последовательному интерфейсу UART, присваивается соответствие уникальной пары IP-адрес - порт. В качестве IP-адреса используется адрес самого транслятора данных, подключенные устройства различаются лишь номером порта, уникальность которого для каждого устройства обеспечивается программным обеспечением транслятора. Примером описания подключенного устройства может служить следующий фрагмент идентификационного документа:
<InstrumentAddressString>
TCPIP0::<IP-адрес>::<порт>::SOCKET
</InstrumentAddressString>.
Сформированный идентификационный документ доступен на встроенном веб-сервере транслятора по протоколу HTTP по адресу HTTP: //<IP-адрес транслятора>/lxi/identification и может быть получен GET-запросом.
Оповещение компьютеров локальной сети (см. фиг. 2) осуществляется рассылкой Multicast Domain Name System (response) сообщения по протоколу UDP. Сообщение содержит ключевую для настоящего изобретения информацию - IP-адрес транслятора и доступность обмена данными по протоколу LXI. Подключенный к локальной сети компьютер с предустановленным системным программным обеспечением, реализующим стандарт VISA (Virtual Instrument Systems Architecture), при получении описанного выше сообщения, по доступности протокола LXI, определяет наличие идентификационного документа и запрашивает его у транслятора данных. Описанные в запрошенном документе устройства регистрируются системным программным обеспечением, реализующим стандарт VISA, в качестве сетевых устройств, без любых дополнительных действий по конфигурации, как самого транслятора, так и устройств подключенных к нему, со стороны пользователя компьютера.
В качестве системного программного обеспечения, реализующего стандарт VISA, могут быть использованы National Instruments VISA или Keysight 10 Libraries Suite и другие.