中心議題：

• 基於SNMP的UPS接口轉換卡設計方案

解決方案：

• UPS監控係統設計
• UPS接口轉換卡設計
• UPS監控網絡數據管理

不間斷電源（UPS）能夠給計算機等電力電子設備提供持續穩定的不間斷電源供應，以避免因供電不穩定時而造成的設備損壞。但是由於UPS有限的備用時間
，以及在工作中可能存在的各種異常情況，使得管理人員必須及時準確地了解設備運行時的電力環境，掌握UPS的工作狀況。目前大多數UPS監控係統是通過RS232或RS485的串行接口對UPS進(jin)行(xing)人(ren)工(gong)值(zhi)守(shou)的(de)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)監(jian)控(kong)。但(dan)這(zhe)兩(liang)種(zhong)接(jie)口(kou)都(dou)有(you)傳(chuan)輸(shu)距(ju)離(li)的(de)限(xian)製(zhi)，不(bu)能(neng)實(shi)現(xian)任(ren)意(yi)距(ju)離(li)的(de)分(fen)散(san)式(shi)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)。針(zhen)對(dui)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)，本(ben)文(wen)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)基(ji)於(yu)SNMP網絡管理協議的UPS監控係統的設計方案
，設計了集成SNMP協議的硬件接口轉換卡，使得僅擁有串行接口的UPS具有連網能力
，從而實現了UPS的網絡管理和監控。

1 係統設計

整個監控係統框圖如圖1所示。

圖1 監控係統框圖

整個係統的核心為基於SNMPwangluoguanlixieyidejiekouzhuanhuanka。jiekouzhuanhuankayiduantongguowangxianyujiankongjisuanjixianglian

，guanlirenyuantongguojisuanjikefangbiandiduiqijinxingcaozuo。jiekouzhuanhuankalingyiduantongguoyuUPS上的串行接口連接
，來獲取UPS工作的各種信息及參數，然後再利用SNMP協議將接收到的數據轉換為管理信息庫（MIB）節點的變量值。管理員通過網絡管理軟件對MIB節點變量進行操作，從而獲得各UPS的監控信息，實現了安全可靠的遠程分散式管理。

2 接口轉換卡

2.1 硬件結構
單個的接口轉換卡主要由處理器、串口電路以及以太網接口電路組成。其結構框圖如圖2所示。

圖2 轉換卡結構框圖

用戶可根據自己的需求，定義包含UPS監控信息參數的管理信息庫，並將其保存。接口轉換卡的串行接口電路與UPS上的串行接口相接，控製器通過控製串行接口電路來獲取UPSdegongzuoxinxi。chuliqijiangjieshoudaodeshujuyuguanlixinxikuzhongsuodingyideshujuyiyiduiyingbingbaocun
，bingtongguoyitaiwangjiekoudianludingshixiangwangluoguanlixitongfasongyonghuxuyaodejishixinxi。wangluoguanlixitongduiguanlixinxikuzhongdebianliangjinxingcaozuo，xiangjiekouzhuanhuankafasongzhaxunheshezhijiediandengmingling，chuliqitongguozhaxunMIB中相應的節點信息

，根據串口通信協議向UPS發出相應的命令，再將得到的結果返回給網絡監控係統。
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2.2 以太網接口電路
由於處理器內並未提供物理層接口，因此需外接一片物理層芯片

，以提供以太網的接入通道。如圖2所示，以太網接口電路由以太網物理層芯片CS8900A，網絡隔離變壓器FB2022和RJ45接口所組成。

CS8900A采用I／O模式，硬件電路簡單
，對寄存器的操作通過I／O端口O寫入或讀出。在I／O模式下，PacketPage存儲器被映射到處理器的8個16位的端口上。在芯片上電後
，I／O基地址的默認值被置為300H。使用CS8900A作為以太網的物理層接口
，在收到由主機發來的數據報後（從目的地址域到數據域）
，偵聽網絡線路。如果線路忙，則等到線路空閑為止
；否則，立即發送該數據幀。在發送過程中，首先添加以太網頭（包括前導字段和幀開始標誌），然後生成CRC校驗碼
，最後將數據幀發送到以太網上。在接收過程中
，CS8900A將從以太網收到的數據幀在經過解碼、去幀頭和地址校驗等步驟後緩存在片內。在CRC校驗通過後，CS8900A會根據初始化配置情況，通知主機接收到了數據幀。最後，用DMA模式傳到主機的存儲區中。接口轉換電路中的以太網接口電路電路圖如圖3所示。

圖3 以太網電路圖

如圖3所示，本設計采用的是在通用的嵌入式微處理器$3C2440A上擴展以太網接口的方式。CS8900A通過總線與處理器相連，中斷與處理器外部中斷相接。S3C2440A的數據線DB[15：0]與CS8900A的數據線SD[15：0]連接，地址線AB[19：0]與CS8900A的數據線SA[19：0]連接，用來實現CS8900A與S3C2440A之間的數據傳輸；S3C2440A的NET_IOR引腳連接CS8900A的讀引腳nIOR，NET_IOW引腳連接CS8900A的寫引腳nIOW
，用來控製CS8900A的讀寫；CS8900A與網絡的連接由接收信號線RXD+、RXD-和發送信號線TXD+、TXD-通過隔離變壓器FB2022與以太網水晶接頭RJ_45相連。隔離變壓器的主要作用是將嵌入式係統與外部線路相隔離，防止幹擾和燒壞元器件，實現帶電的插拔功能。其內部結構圖如圖4所示。

圖4 FB2022 內部結構圖

3 數據管理

為了使網絡管理變得簡潔有效，本設計中采用了因特網工程任務組（IETF）製定的基於TCP／IP參考模型的簡單網絡管理協議（SNMP）。通過對SNMP軟件包的解包以及擴展agent代理等操作，將處理器獲取的UPS工作信息轉化為MIB節點變量值。從而實現了由串口監控到網絡監控的UPS監控方式的轉變，使其能夠更為有效地在SNMP協議下進行監控。
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3.1 μCiinux的移植
本設計中采用了帶有SNMP協議的μClinux操作係統
，實現方式簡單。不僅完成了串行接口到網絡接口的轉換，還使用戶可以通過監控界麵按照SNMP協議標準進行統一管理。對於μClinux係統U-boot是最合適的Bootloader，其設計過程如圖5所示。

圖5 Uboot設計過程

3.2 串行數據解析
由於移植SNMP軟件包後用戶隻能對當前軟件包中的MIB庫進行操作，因此還需要添加自己定義的MIB庫

，將SNMP擴展的代理程序添加到μClinux操作係統中去。根據專為UPS製定的串口協議標準MegaTec，可先向UPS發送信息查詢命令
，然後將接收到的數據進行解析，從而得到了UPS的基本信息，返回給監控係統。MegaTec協議中規定了通過串口監控UPS的命令格式以及其他各項基本參數
，用戶隻需發送相應的命令即可得到需要的UPS工作信息。串口解析數據的流程如圖6所示。

圖6 串口數據解析流程

結束語

本文提出了一種智能的基於SNMP網絡管理協議的UPS接口轉換卡的設計方案。其中以太網接口電路由以太網物理層芯片CS8900A，網絡隔離變壓器FB2022和RJ45接口所組成。軟件設計使用了μClinux操作係統
，可以方便地移植SNMP應用程序，使得僅擁有串行接口的UPS具有連網能力，實現了UPS由串口監控到網絡監控的轉變，完成了UPS的網絡管理和監控。