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                串口转以太网关键技术

                发布时间:2009-10-29 作者:上海卓岚 浏览量:6275
                1.概述

                串口转以太网目前可以采用串口转以太网模㊣块来实现,变得非常╲简单易用,但是在该技术中出现的一些新问题、使用误区需要引起注意。串口转以太网并不是简单传输媒介的变化,而是串口到TCP/IP的协议转化。其中关系到的关键技术包括:TCP/IP的工作模式问题、串口分帧技术、9位技术。这里详细分析这些串口转网口的技术。

                2.澄清一个概↑念:到底是串口转以太网还是串口转TCP/IP?

                串口一般来说就是UART,它实际只定义了数据链路层∑的规范,也就是起始位、数据位、停止位。但※是在不同的物理层又分为:TTL串口、RS232串口、RS485串口等。
                TTL串口:它是MCU芯片之间进行数据通信♂的串口,它以+5V(或者+3.3V)表示1,以GND表示0。
                RS232串口:它是实现设备之间通信的串口,其主要将信号电压从0~5V的电压变为±15V(实际一般↘为±12V)。电压的增加,增大了数据传输的距离卐和可靠性。
                RS485串口:它是实现远距离通信』的串口,可以实现上千米的数据传输。其主要特征是用差模信号(A、B两根线Ψ 之间的电压)代替了RS232共模信号(信号线和GND之间的电压),从而能够抵抗共模干扰,实现更远距离的传。

                如果按照ISO的7层模型(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层)来分的话,串口实际▅上只包含了物理层、数据链路层。而TCP/IP协议应该属⊙于网络层和传输层。所以∏串口转TCP/IP并不准确。以太网属于物理层和数据链路层,所以串口转√以太网更加准确。

                由于目前在以太网之上运行的协议多半是TCP IP协议,所以串口转以太网也可以说成是串∞口转TCP IP。

                3.串口转网口关键技术一:TCP/IP的工作模式问题

                串口转以太网,并不是简单物理层和数据链路层的转化。由于串口协议本身不具有网络层和传输层,串口转以太网,实际是将串口的数据作为TCP/IP的应用层数据,用TCP/IP封装传输的方式。TCP/IP的应用层数据是TCP/IP所要传送的真正有效的数据。例如用户通过socket的recv()和send()函数接收和发送的实际是应用层数据。这样通过串口转TCP IP用户︽就可以用recv()和send()函数收ξ 发串口数据了。

                但是TCP/IP并不只是recv()和send()这么简单,根据工作模式的不同,它关【系到连接、关闭、监听等,这是串口转网口后需要增加处理的部分。TCP IP的工作模式可以分为:TCP服务端模式(TCP Server)、TCP客户¤端模式(TCP Client)、UDP模式。

                UDP模式:UDP模式是※基于非连接的模式,只要有数据发送即可发送,不需要事先连接。所以这种模式更加地接近于串▆口的通信方式。但是UDP协议无法保证数据不丢失,容易产生误码。

                TCP模式:TCP模式采用数据可靠传输机卐制,所以可以保证数据基本不误码、不丢失。在TCP通信中,必然是由通信的两端构成,其中〓一方是TCP客户端,一方是TCP服务端。TCP客户端和TCP服务端的概念可以用电话来①类比。TCP客户端是打※电话的人,而TCP服务端是接电话的人。

                如何选择TCP/IP的工作模式?
                1.TCP与UDP的选择:尽量选择TCP模式,特别是№经过internet的大数据量传输,udp容易误码♂和丢失。
                2.选择TCP客户端⊙还是TCP服务器端:请遵循以下原则:
                原则一:发起数据发送的一方应该选择为客户端。例如一个数据采集系统,采集终端应※该为客户端。这是因为当TCP连接断开的情况下,客户端能够在需要发送数据的时候主动建立连接。而TCP服务端,只ω 能够被动地接受连接,使得数据无法发送出去。
                原则二:IP或者】域名固定的一方为服务器端。例如@ 在有多个数据采集终端,而只有一个中心服务器的情况下,中心服务器应该为服务端。这是因为,中心服务器的IP或域名一般是固○定的,而采集终端的IP是不断增加和变化的。中心服务器难以记住所有的采集终端的IP,所以也难︾以发起连接;而采集终端寻找中央服务器就比较容易。

                4.串口转网口关键技■术二:串口分帧技术

                串口数据是可以连续不断发送的,而以太网数据则是以数据包为单位发送的。这样就关系到将多长的串口数据打包后作为一个¤以太网数据包发送的问题。

                数据包长度:以太网数据包最长1500多字节,所以在串口转网口转发器收到1500字节后必①须将其打包发送。用▆户可以设定这个数据包长度上限。

                数据包间隔:除了数据包长■度作为串口分帧的规则外,一个更为符合逻辑的方法是通过数据包间隔。当串口转TCP IP转发器发现的串口数据流中出现了T毫◣秒的空闲时间时,则认为之前收到的串口数据可以作ㄨ为一个以太网数据包发送了。这里的T就是用户设定的数据包间隔。

                5.串口转网口关键技术三:9位技术

                以太网数据是以字节Byte计算的每个字№节都是8位,但是串口数据则有可能出现9位,第9位常常用于区分是地址帧♂还是数据帧,1表示地址帧0表示数据帧。那么在当串口转化为以太网之后,如何将第9位也传送出去就成了→一个关键技术。

                在众多的串口转网口方案中都是将第9位直接舍弃的,目前据了解上海卓岚信息科技的方案具有⌒ 快速地适应9位的功能,其实现方↑法中采用了称之为RealCom的协议。由于增加了第9位,所以串口数】据不能够直接透明地转化为TCP IP应用层数据,realcom 协议将串口数据打包之后整个作为TCP IP的应用数据传输。这样々可以在realcom协议的协议头部加入该数据包的9位是1还是0的信息,从而实现了9位传输技术。