串口转网口技术介绍

  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。 这样做才能够在 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，以此来实现了 9 位传输技术。

  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，串口转网口模块。 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

  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。 根据串口物理层的不同， 能够正常的看到客户在开发设计串口转网口模块时，也应该考虑到客 户对串口的需求，而且设置不一样的电平的串口模块。下图，我们以济南有人物联网技术有限 公司的产品为例来看一下：

  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 是持续不断的增加和变化的。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非常容易。 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 后必须将其打包发送。用户都能够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。

  1.概述 串口转网口目前能够使用串口转以太网模块来实现， 变得很简单易用，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。

  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，这是串口转网口后要增加处理的部分。TCP IP 的工作模式可大致分为：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 协议没办法保证数据不丢失，容 易产生误码。 TCP 模式：TCP 模式采用数据可靠传输机制，所以能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。 如何明智的选择 TCP/IP 的工作模式？ TCP 与 UDP 的选择：尽可能地选择 TCP 模式，特别是经过 internet 的大数据量传输，udp 容易 误码和丢失。 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，只能够被动地接受连接，使得数据无法发送出去。

  此图为 TTL 电平串口 RS232 串口：Байду номын сангаас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 和 可 靠 性 。

  此图为 RS232 电平串口 RS485 串口：它是实现远距离通信的串口，能轻松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。

  本表格当中，USR 代表济南有人物联网技术有限公司的名称，后面的-T 代表 TTL 电平，-2 代表 RS232 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，