淺談串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口的關(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(lái)實(shí)現(xiàn)物聯與互聯，變得非常簡(jiǎn)單易用狀況，但是在該技術(shù)中出現(xiàn)的一些新問(wèn)題、使用誤區(qū)需要引起注意取得了一定進展。串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)并不是簡(jiǎn)單傳輸媒介的變化業務，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(wèn)題擴大、串口分幀技術(shù)非常完善、9位技術(shù)傳遞。這里詳細(xì)分析這些串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的技術(shù)。

　　2.澄清一個(gè)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(lái)說(shuō)就是UART不斷完善，它實(shí)際只定義了數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范發揮效力，也就是起始位、數(shù)據(jù)位勞動精神、停止位穩定發展。但是在不同的物理層又分為：TTL串口、RS232串口明顯、RS485串口等更好。

　　TTL串口：它是MCU芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的串口，它以+5V(或者+3.3V)表示1基礎上，以GND表示0安全鏈。

　　RS232串口：它是實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間通信的串口，其主要將信號(hào)電壓從0～5V的電壓變?yōu)椤?5V(實(shí)際一般為±12V)預下達。電壓的增加增持能力，增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和可靠性。

　　RS485串口：它是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的串口創新為先，可以實(shí)現(xiàn)上千米的數(shù)據(jù)傳輸提高鍛煉。其主要特征是用差模信號(hào)(A、B兩根線之間的電壓)代替了RS232共模信號(hào)(信號(hào)線和GND之間的電壓)行業內卷，從而能夠抵抗共模干擾新模式，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳。

　　如果按照ISO的7層模型(物理層高質量、數(shù)據(jù)鏈路層應用情況、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層也逐步提升、表示層、應(yīng)用層)來(lái)分的話能力和水平，串口實(shí)際上只包含了物理層組織了、數(shù)據(jù)鏈路層。而TCP/IP協(xié)議應(yīng)該屬于網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層註入了新的力量。所以串口轉(zhuǎn)TCP/IP并不準(zhǔn)確表現。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)確積極。由于目前在以太網(wǎng)之上運(yùn)行的協(xié)議多半是TCP/IP協(xié)議大數據，所以串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)也可以說(shuō)成是串口轉(zhuǎn)TCP/IP。

　　3.串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)一：TCP/IP的工作模式問(wèn)題

　　串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)經驗，并不是簡(jiǎn)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)層和傳輸層長效機製，串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)，實(shí)際是將串口的數(shù)據(jù)作為T(mén)CP/IP的應(yīng)用層數(shù)據(jù)重要部署，用TCP/IP封裝傳輸?shù)姆绞降鹊?。TCP/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(guò)socket的recv()和send()函數(shù)接收和發(fā)送的實(shí)際是應(yīng)用層數(shù)據(jù)數字技術。這樣通過(guò)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)了共享應用。但是TCP/IP并不只是recv()和send()這么簡(jiǎn)單，根據(jù)工作模式的不同尤為突出，它關(guān)系到連接調整推進、關(guān)閉、監(jiān)聽(tīng)等研究成果，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(wù)端模式(TCP Server)穩定、TCP客戶端模式(TCP Client)機製性梗阻、UDP模式。

　　UDP模式：UDP模式是基于非連接的模式廣泛關註，只要有數(shù)據(jù)發(fā)送即可發(fā)送改造層面，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各項要求。但是UDP協(xié)議無(wú)法保證數(shù)據(jù)不丟失大面積，容易產(chǎn)生誤碼。

　　TCP模式：TCP模式采用數(shù)據(jù)可靠傳輸機(jī)制優勢與挑戰，所以可以保證數(shù)據(jù)基本不誤碼集成應用、不丟失。在TCP通信中問題分析，必然是由通信的兩端構(gòu)成迎來新的篇章，其中一方是TCP客戶端，一方是TCP服務(wù)端不負眾望。TCP客戶端和TCP服務(wù)端的概念可以用電話來(lái)類比共同學習。TCP客戶端是打電話的人，而TCP服務(wù)端是接電話的人聯動。

　　如何選擇TCP/IP的工作模式?

　　TCP與UDP的選擇：盡量選擇TCP模式各領域，特別是經(jīng)過(guò)internet的大數(shù)據(jù)量傳輸，udp容易誤碼和丟失技術特點。

　　選擇TCP客戶端還是TCP服務(wù)器端：請(qǐng)遵循以下原則：原則一：發(fā)起數(shù)據(jù)發(fā)送的一方應(yīng)該選擇為客戶端的有效手段。例如一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集終端應(yīng)該為客戶端保持競爭優勢。這是因?yàn)楫?dāng)TCP連接斷開(kāi)的情況下處理方法，客戶端能夠在需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候主動(dòng)建立連接數據顯示。而TCP服務(wù)端，只能夠被動(dòng)地接受連接服務，使得數(shù)據(jù)無(wú)法發(fā)送出去實現。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(gè)數(shù)據(jù)采集終端舉行，而只有一個(gè)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?yàn)榱晳T，中心服?wù)器的IP或域名一般是固定的記得牢，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覆蓋，所以也難以發(fā)起連接;而采集終端尋找中央服務(wù)器就比較容易服務體系。

　　4.串口轉(zhuǎn)以太網(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)送的重要的作用。這樣就關(guān)系到將多長(zhǎng)的串口數(shù)據(jù)打包后作為一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送的問(wèn)題特點。

　　數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包最長(zhǎng)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)送搶抓機遇。用戶可以設(shè)定這個(gè)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度上限綠色化發展。

　　數(shù)據(jù)包間隔：除了數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度作為串口分幀的規(guī)則外，一個(gè)更為符合邏輯的方法是通過(guò)數(shù)據(jù)包間隔結論。當(dāng)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(shí)間時(shí)應用創新，則認(rèn)為之前收到的串口數(shù)據(jù)可以作為一個(gè)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)包間隔足夠的實力。

　　5.串口轉(zhuǎn)以太網(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(jì)算的每個(gè)字節(jié)都是8位和諧共生，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)幀滿意度，1表示地址幀0表示數(shù)據(jù)幀製高點項目。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(gè)關(guān)鍵技術(shù)的過程中。

　　在眾多的串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口方案中都是將第9位直接舍棄的物聯與互聯，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(shí)現(xiàn)方法中采用了稱之為RealCom的協(xié)議範圍和領域。由于增加了第9位取得了一定進展，所以串口數(shù)據(jù)不能夠直接透明地轉(zhuǎn)化為T(mén)CP/IP應(yīng)用層數(shù)據(jù)，realcom 協(xié)議將串口數(shù)據(jù)打包之后整個(gè)作為T(mén)CP/IP的應(yīng)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的信息有所增加，從而實(shí)現(xiàn)了9位傳輸技術(shù)。