串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

1、用口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)1 .概述串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)目前可以采用串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊來實現(xiàn)，變得非常簡單易用，但是在該技術(shù)中出現(xiàn)的一些新問題、使用誤區(qū)需要引起注意。串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)并不是簡單傳輸媒介的變化，而是串口到 TCP/IP 的協(xié)議轉(zhuǎn)化。其中關(guān)系到的關(guān)鍵技術(shù)包括：TCP/IP 的工作模式問題、串口分幀技術(shù)、9 位技術(shù)。這里詳細分析這些串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的技術(shù)。2 .澄清一個概念：到底是串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)還是串口轉(zhuǎn) TCP/IP?串口一般來說就是 UART,它實際只定義了數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范，也就是起始位、數(shù)據(jù)位、停止位。但是在不同白物理層又分為：TTL 串口、RS232 串口、RS485 串口等。TTL 串口：它是 MCU

2、 芯片之間進行數(shù)據(jù)通信的串口，它以+5V(或者+3.3V)表示 1,以 GND 表示 0。RS232 串口：它是實現(xiàn)設(shè)備之間通信的串口，其主要將信號電壓從 015V 的電壓變?yōu)?5V(實際一般為12V)。電壓的增加，增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和可靠性。RS485 串口：它是實現(xiàn)遠距離通信的串口，可以實現(xiàn)上千米的數(shù)據(jù)傳輸。其主要特征是用差模信號(A、B 兩根線之間的電壓)代替了 RS232 共模信號(彳 t 號線和 GND 之間的電壓)，從而能夠抵抗共模干擾，實現(xiàn)更遠距離的傳。如果按照 ISO 的 7 層模型(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層)來分的話，串口實際上只包含了物理

3、層、數(shù)據(jù)鏈路層。而 TCP/IP 協(xié)議應(yīng)該屬于網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。所以串口轉(zhuǎn) TCP/IP 并不準(zhǔn)確。以太網(wǎng)屬于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，所以串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)更加準(zhǔn)確。由于目前在以太網(wǎng)之上運行的協(xié)議多半是 TCPIP 協(xié)議，所以串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)也可以說成是串口轉(zhuǎn) TCPIP。3 .串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)一：TCP/IP 的工作模式問題串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)，并不是簡單物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的轉(zhuǎn)化。由于串口協(xié)議本身不具有網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)，實際是將串口的數(shù)據(jù)作為 TCP/IP 的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，用 TCP/IP封裝傳輸?shù)姆绞健CP/IP 的應(yīng)用層數(shù)據(jù)是 TCP/IP 所要傳送的真正有效的數(shù)據(jù)。例如用戶通過 socket的

4、recv()和 send()函數(shù)接收和發(fā)送的實際是應(yīng)用層數(shù)據(jù)。 這樣通過串口轉(zhuǎn) TCPIP 用戶就可以用 recv()和 send()函數(shù)收發(fā)串口數(shù)據(jù)了。但是 TCP/IP 并不只是 recv()和 send()這么簡單，根據(jù)工作模式的不同，它關(guān)系到連接、關(guān)閉、監(jiān)聽等，這是串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口后需要增加處理的部分。TCPIP 的工作模式可以分為：TCP 服務(wù)端模式(TCPServer)、TCP 客戶端模式(TCPClient)、UDP 模式。UDP 模式：UDP 模式是基于非連接的模式，只要有數(shù)據(jù)發(fā)送即可發(fā)送，不需要事先連接。所以這種模式更加地接近于串口的通信方式。但是 UDP 協(xié)議無法保證數(shù)據(jù)不丟失，

5、容易產(chǎn)生誤碼。TCP 模式：TCP 模式采用數(shù)據(jù)可靠傳輸機制，所以可以保證數(shù)據(jù)基本不誤碼、不丟失。在 TCP通信中， 必然是由通信的兩端構(gòu)成， 其中一方是 TCP 客戶端， 一方是 TCP 服務(wù)端。 TCP 客戶端和 TCP服務(wù)端的概念可以用電話來類比。TCP 客戶端是打電話的人，而 TCP 服務(wù)端是接電話的人。如何選擇 TCP/IP 的工作模式？TCP 與 UDP 的選擇：盡量選擇 TCP 模式，特另 1J 是經(jīng)過 internet 的大數(shù)據(jù)量傳輸，udp 容易誤碼和丟失。選才 iTCP 客戶端還是 TCP 服務(wù)器端：請遵循以下原則：原則一：發(fā)起數(shù)據(jù)發(fā)送的一方應(yīng)該選擇為客戶端。例如一個數(shù)據(jù)采

6、集系統(tǒng)，采集終端應(yīng)該為客戶端。這是因為當(dāng) TCP 連接斷開的情況下，客戶端能夠在需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候主動建立連接。而 TCP 服務(wù)端，只能夠被動地接受連接，使得數(shù)據(jù)無法發(fā)送出去。原則二：IP 或者域名固定的一方為服務(wù)器端。例如在有多個數(shù)據(jù)采集終端，而只有一個中心服務(wù)器的情況下，中心服務(wù)器應(yīng)該為服務(wù)端。這是因為，中心服務(wù)器的 IP 或域名一般是固定的，而采集終端的 IP 是不斷增加和變化的。中心服務(wù)器難以記住所有的采集終端的 IP,所以也難以發(fā)起連接；而采集終端尋找中央服務(wù)器就比較容易。4 .串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)二：串口分幀技術(shù)串口數(shù)據(jù)是可以連續(xù)不斷發(fā)送的，而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)則是以數(shù)據(jù)包為單位發(fā)送的。這樣

7、就關(guān)系到將多長的串口數(shù)據(jù)打包后作為一個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送的問題。數(shù)據(jù)包長度：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包最長 1500 多字節(jié)，所以在串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口轉(zhuǎn)發(fā)器收到 1500字節(jié)后必須將其打包發(fā)送。用戶可以設(shè)定這個數(shù)據(jù)包長度上限。數(shù)據(jù)包間隔：除了數(shù)據(jù)包長度作為串口分幀的規(guī)則外，一個更為符合邏輯的方法是通過數(shù)據(jù)包間隔。當(dāng)串口轉(zhuǎn) TCPIP 轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)現(xiàn)的串口數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)了 T 毫秒的空閑時間時，則認為之前收到的串口數(shù)據(jù)可以作為一個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送了。這里的 T 就是用戶設(shè)定的數(shù)據(jù)包間隔。串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)三：9 位技術(shù)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)是以字節(jié) Byte 計算的每個字節(jié)都是 8 位，但是串口數(shù)據(jù)則有可能出現(xiàn) 9位，第 9 位常常用于區(qū)分是地址幀還是數(shù)據(jù)幀，1 表示地址幀 0 表示數(shù)據(jù)幀。那么在當(dāng)串口轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)之后，如何將第 9 位也傳送出去就成了一個關(guān)鍵技術(shù)。在眾多的串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口方案中都是將第 9 位直接舍棄的，目前據(jù)了解上海卓嵐信息科技的方案具有快速地適應(yīng) 9 位的功能，其實現(xiàn)方法中采用了稱之為 RealCom 的協(xié)議。由于增加了第 9 位，所以串口數(shù)據(jù)不能