CH9114应用：基于IocHub跨网段透传的远程串口方案-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_43010294/article/details/139608676

前言

该远程方案已上传至GitHub：
项目地址：
https://github.com/ZhiyuanYuanNJ/SerialToIocHub
演示视频：

CH9114应用：基于IocHub跨网段透传的远程串口方案演示

远程串口

串口通信由于结构简单在物联网等场景下被广泛运用，但与网络传输相比通讯距离较短，而远程串口通过网络可对串口数据进行距离拓展。
传统远程串口通过TCP通讯实现远程透传，多适用于局域网。这时需要一款跨网段透传的程序来帮助我们实现真正意义上的远程串口。

IocHub简介

IocHub(Internet of Chip Hub)为开发者提供了多平台的MCU接口联网透传开发库，该方案来自于南京沁恒微电子公司(WCH)，开发库包含Windows、Linux、MCU等多平台的的接口，实现了多平台跨网段的透传。重点：经向厂商咨询，该方案不涉及中间服务器，意味着透传数据安全得到保障！
IocHub库地址：https://www.wch.cn/downloads/WCHIoCHubLib_MultiOS_ZIP.html

CH9114介绍

由于IocHub在局域网中速率可接近配置上限，因此非常适合搭配一款波特率较高的串口使用来尽量减少带宽浪费。本次使用的USB转四路串口芯片CH9114，厂商驱动下该U串连续通信最高波特率为15Mbps，支持CDC 免驱、24路GPIO输入输出等功能。
使用串口助手传输文件测试：设置波特率为15Mbps，8数据位，1停止位，无校验位，无流控。

文件大小	104996709B	137487454B
耗时	71S	93S
实际波特率	14.788Mbps	14.783Mbps

经过测试可以看出，设置波特率与实际波特率近乎相同，且经过对比，未发现文件错误。

在这里插入图片描述
实际测试15Mbps波特率下，一位数据耗时84ns，很接近理论值。
芯片详情：

CH9114-高速USB转四串口，最高连续波特率达15Mbps
高速USB转4串口芯片 CH9114

方案介绍

本文远程串口方案名为SerialToIocHub，顾名思义就是将串口数据与IocHub进行透传，实际应用场景有：
1、远程采集数据，如温湿度传感器数据通过SerialToIocHub传输至远程上位机，或借助CH9114的高波特率特点进行较大文件传输。
2、对远程电机等设备进行控制；
3、对远程设备进行控制，如远程调试交换机。
在这里插入图片描述
其中的IocHub上位机可使用IocHub库中的Demo程序，也可使用功能更加强大的TcpIpDebug网络调试工具：
TcpIpDebug：https://www.wch.cn/downloads/TcpIpDebug_exe.html
该上位机支持除了支持IocHub，还支持创建TCP服务器，自定义发送IP包等，是一款在网络开发中的调试利器。

实现逻辑

代码逻辑为设置串口参数，并利用两个环形缓冲区做FIFO，作为IocHub与串口之间的桥梁。
1、IocHub初始化

// 初始化IocHub库
IoCHub_Init();
// 注册IocHub事件的回调函数
IoCHub_RegisterEvent(IochubEvent);
// 启动IoCHub_Start
IoCHub_Start(ServerAddr, DEFAULT_IOCHUB_START_TIMEOUT, true);
// 设置iochub访问模式，是否需要验证密码
IoCHub_SetAccessMode(&mode);
// 打开会话
Session_Open(iochubInfo.opId, iochubInfo.opPassword, \
 DEFAULT_IOCHUB_START_TIMEOUT, true);

2、串口初始化
Windows平台下的串口编程有一整套的接口函数，这里不再赘述。

// 串口初始化，输入要设置的波特率、数据位、停止位等参数
g_serial.init_port(index, serialInfo.Baud, serialInfo.checkBit,\
 serialInfo.dataBit, serialInfo.stopBit,                       \
 (unsigned int)serialInfo.flowCtrl);
// 开启数据接受监听
g_serial.start_monitoring();

3、使用两个线程去分别处理IocHub的读写

iocwt = std::thread(IocWriteRun);
iocrt = std::thread(IocReadRun);

使用方法及效果

首先使用-h参考下使用方法：

SerialToIoCHub.exe -h
  Usage:
 -h, --help                          display this message
 -c, --comname <COM num>             specify serial name, like:COM32
 -b, --baud <baud rate>              specify serial baud rate, default: 115200
 -d, --databit <date bit>            specify serial databit(5, 6, 7, 8), default: 8
 -s, --stopbit <stop bit>            specify serial stopbit(1, 1.5, 2), default: 1
 -v, --checkbit <check bit>          specify serial checkbit(N(None), O(Odd), E(Even), M(Mask), S(Space)), default: N
 -f, --flowctl <flow ctrl>           specify flow ctrl way(0(None), 1(RTS/CTS), 2(DTR/DSR), 3(XON/XOFF), default: 0)
 -i, --peerid <Peer ID>              specify the ID number of the iochub peer
 -ip, --ipaddress <local ip address> specify local NIC ip address
 -p, --peerpw <xxxxxxxx>             specify the password of the iochub peer
 -l, --list                          show all current serial ports and friendly names

例如要将CH9114（假设为COM4）实现远程串口，波特率设置为15000000，对端的IocHub的ID为7671A67F59F97732，那么命令为：

Example: SerialToIoCHub.exe -b 15000000 -i 7671A67F59F97732 -c COM4

指定对端id：SerialToIoCHub.exe -b 115200 -i 7671A67F59F99332 -c COM4
局域网自动搜索iochub设备并连接： SerialToIoCHub.exe -ip 192.168.50.2 -c COM15 -b 15000000

实测在百兆局域网环境下，SerialToIocHub搭配CH9114传输文件速率如下：

文件大小	104996709B	137487454B
耗时	75S	96S
实际波特率	14.788Mbps	14.783Mbps

注：若在Windows系统下需实现远程串口，也可直接使用串口调试软件COMTransmit，支持多串口调试通讯、串口数据波形显示、十六进制数据输入、自定义帧格式等。
软件截图：
详见：xxxxxxxx