以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器進入千兆時代

時間：2020-01-05作者：武漢波仕卡科技有限公司瀏覽：908

                         以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器進入千兆時代

                                      武漢波仕電子有限公司--向媛

 

    以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器也稱為以太網(wǎng)串口服務(wù)器，是一種把傳統(tǒng)的串口（RS-232、RS-485）設(shè)備接入以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換裝置。較早的產(chǎn)品大約出現(xiàn)于十年前，通過較近十年的發(fā)展，產(chǎn)品從早期的支持10M以太網(wǎng)發(fā)展到現(xiàn)在的100M，乃至1000M以太網(wǎng)，另外出現(xiàn)了支持全信號RS-232口，還有帶光電隔離和虛擬串口等功能。本文著重介紹較新出現(xiàn)的支持1000M以太網(wǎng)，帶全信號RS-232口的以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器。

以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器本質(zhì)上就是把串口收到的數(shù)據(jù)按照串口通信格式提取出來后再按照以太網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議進行重新排列后發(fā)送出去，同時也把以太網(wǎng)收到的的數(shù)據(jù)按照TCP/IP格式提取出來后再按照串口通信的格式組合后發(fā)送出去。常用的串口通信格式為（9600，N,8,1），意思就是通信的速率（波特率）為9600bps，即每秒9600位，N表示無奇偶校驗位，8表示用8個字節(jié)表示一個數(shù)，1就是最后再加上1位附加位。以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)相對復雜一些。每一幀以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包括幀同步、地址、類型、數(shù)據(jù)、校驗。其中的地址地址是指網(wǎng)卡的硬件地址（也叫MAC地址），長度是48位，是在網(wǎng)卡出廠時固化的。以太網(wǎng)幀中的數(shù)據(jù)長度規(guī)定較小46字節(jié)，較大1500字節(jié)，數(shù)據(jù)包的長度不夠46字節(jié)，要在后面補填充位。把串口接收的一個數(shù)據(jù)去掉校驗位和附加位提取出8個字節(jié)的純數(shù)據(jù)，然后將它填充到以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)部分，并且再補充任意38個字節(jié)到46個字節(jié)就可以構(gòu)成一幀以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。同理，把以太網(wǎng)收到的一幀數(shù)據(jù)包去掉幀同步、地址、類型和校驗后得到46個字節(jié)的純數(shù)據(jù)，只取**的8個字節(jié)，然后加上校驗位和附加位按照波特率從串口發(fā)送出去。

近年來計算機的以太網(wǎng)口，就是RJ-45口，已經(jīng)從10/100M逐步普及到了1000M，或者叫做1G。由于以太網(wǎng)的速率的提高都是保持了對以前速率的兼容，所以1000M的性能仍然兼容100M，100M兼容10M。甚至今天的無線以太網(wǎng)，也就是WIFI也在不斷提高速率，從早期的11M、54M到現(xiàn)在的150M、300M，將來普及1000M無線以太網(wǎng)也是指日可待。

   雖然計算機的以太網(wǎng)口已經(jīng)基本上普及到了1000M的性能，但是同時以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器的性能提高卻相對緩慢。主要的問題在于以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器采用的CPU以及外圍的以太網(wǎng)接口芯片仍然性能達不到1000M的要求。雖然以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器采用的CPU已經(jīng)有從單片機改到ARM的趨勢，但是所采用的ARM的性能仍然不夠強勁。目前100M的以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器的以太網(wǎng)口基本都是使用ARM芯片本身帶的以太網(wǎng)口，現(xiàn)在較高只有100M的，比如LPC2368。1000M以太網(wǎng)口必須使用專門的1000M以太網(wǎng)外圍接口芯片，另外ARM芯片性能也要求較為強勁，同時編程也要復雜的多，功耗也略有增加。

由于1000M以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器的CPU性能大大提高，所以可以非常輕松地處理RS-232的全部信號。RS-232的全信號包括RXD、TXD、RTS、 CTS、DTR、DSR、DCD、RI以及地線GND。平常在工業(yè)通信中我們只用到RS-232的RXD（接收）和TXD（發(fā)送）信號以及地線GND。目前有些號稱帶握手信號的同類產(chǎn)品實際上是僅僅是帶一個用于控制RS-485收發(fā)方向切換的信號，而且是發(fā)送時自動產(chǎn)生。同樣也由于CPU的性能較為強勁， 所以1000M以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器可以輕松支持串口較高速率達460.8Kbps。目前普通的以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器較高速率一般為115.2Kbps。

 

這款型號為ETH232Q的以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器不僅可以從1000M以太網(wǎng)口擴展出一個全信號的RS-232口，還可以虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)、這樣就無須修改已有的串口通信軟件。特別是這個虛擬串口是自動生成的，可以在WINDOWS的資源管理器中查看到，不象以前的以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器那樣需要另外專門的虛擬串口工具軟件。這樣的好處在于*預先設(shè)置串口的波特率等格式，用戶可以在自己的串口通信程序里隨時設(shè)置波特率等并且可以隨時修改。ETH232Q自動支持交叉線與直連線RJ-45電纜。ETH232Q的配置程序用于查看或修改ETH232Q產(chǎn)品的以太網(wǎng)IP地址、密碼等。注意計算機接ETH232Q的網(wǎng)口的IP地址選“自動獲取IP地址”。也可以用戶自行修改IP地址，但是前3位必須一致，最后一位1到254均可，但是不要與ETH232Q本身IP的最后一位重復。連接通了以后可以通過網(wǎng)頁查看ETH232Q的IP地址、設(shè)置和修改密碼。安裝完畢后就可以從計算機的“設(shè)備管理器”中看到增加的串口,相當于就是本機的串口。記住這個COM口的號碼，此時普通串口通信軟件都可以直接成功使用，包括全部信號！

隨著計算機的硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)已經(jīng)從10/100M發(fā)展到了目前普及的1000M（1G），而萬兆（10G）以太網(wǎng)技術(shù)也已經(jīng)出現(xiàn)，普及萬兆以太網(wǎng)也是遲早的事情。工業(yè)通信由于要求較高的可靠性所以往往使用相對成熟的技術(shù)，在技術(shù)上晚一步是可以理解的。今天千兆以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前正是普及千兆以太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器的時機。

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