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。其中關系到的關鍵技術(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。但是在不同的物理層又分為：TTL串口、RS232串口、RS485串口等。
- TTL串口：它是MCU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)設備之間通信的串口，其主要將信號電壓從0～5V的電壓變?yōu)椤?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（信號線和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)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層）來分的話，串口實際上只包含了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。而TCP/IP協(xié)議應該屬于網(wǎng)絡層和傳輸層。所以串口轉(zhuǎn)TCP/IP并不準確。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)更加準確。
由于目前在以太網(wǎng)之上運行的協(xié)議多半是TCP IP協(xié)議，所以串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)也可以說成是串口轉(zhuǎn)TCP IP。
3.串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關鍵技術(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的應用層數(shù)據(jù)，用TCP/IP封裝傳輸?shù)姆绞�。TCP/IP的應用層數(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recv()和send()函數(shù)接收和發(fā)送的實際是應用層數(shù)據(jù)。這樣通過串口轉(zhuǎn)TCP IP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，它關系到連接、關閉、監(jiān)聽等，這是串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口后需要增加處理的部分。TCP IP的工作模式可以分為：TCP服務端模式（TCP Server）、TCP客戶端模式（TCP Client）、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，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服務端。TCP客戶端和TCP服務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，特別是經(jīng)過internet的大數(shù)據(jù)量傳輸，udp容易誤碼和丟失。
- 選擇TCP客戶端還是TCP服務器端：請遵循以下原則：
- 原則一：發(fā)起數(shù)據(jù)發(fā)送的一方應該選擇為客戶端。例如一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集終端應該為客戶端。這是因為當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器的情況下，中心服務器應該為服務端。這是因為，中心服務器的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器就比較容易。
4.串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關鍵技術(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。這樣就關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。當串口轉(zhuǎn)TCP IP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就是用戶設定的數(shù)據(jù)包間隔。
5.串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關鍵技術(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)了解賽遠自動化的方案具有快速地適應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)不能夠直接透明地轉(zhuǎn)化為TCP IP應用層數(shù)據(jù)，realcom 協(xié)議將串口數(shù)據(jù)打包之后整個作為TCP IP的應用數(shù)據(jù)傳輸。這樣可以在realcom協(xié)議的協(xié)議頭部加入該數(shù)據(jù)包的9位是1還是0的信息，從而實現(xiàn)了9位傳輸技術(shù)。
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