以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的發(fā)展
以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的發(fā)展
The prograss of ethernet serial communication products
武漢波仕電子有限公司
本文首先簡(jiǎn)單回顧了國(guó)內(nèi)以太網(wǎng)串口產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的歷史筋岛,然后詳細(xì)介紹了以波仕電子產(chǎn)品為代表的四代以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的性能及特點(diǎn),第一代是以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器,第二代是以太網(wǎng)/RS-232/RS-485/RS-422通用轉(zhuǎn)換器,第三代是光電隔離的以太網(wǎng)/ RS-232/485/422通用轉(zhuǎn)換器居然,第四代產(chǎn)品從以太網(wǎng)口直接轉(zhuǎn)換出一對(duì)光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號(hào)。最后文章對(duì)以太網(wǎng)虛擬的串口與傳統(tǒng)串口的差別進(jìn)行了評(píng)論叉跛。
關(guān)鍵詞 以太網(wǎng) 串口 工業(yè)通信 RS-232 RS-485
目前計(jì)算機(jī)的以太網(wǎng)接口已經(jīng)大量使用靖避,一般每臺(tái)計(jì)算機(jī)都至少有一個(gè)以太網(wǎng)口。在工業(yè)通信領(lǐng)域,以太網(wǎng)口已經(jīng)開(kāi)始逐步占領(lǐng)傳統(tǒng)的RS-232/RS-485宾毒、CAN驼修、USB等通信接口的市場(chǎng)。以太網(wǎng)將是未來(lái)重要的PC機(jī)工業(yè)通信接口之一卸橘,用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)通信以及存儲(chǔ)饲肪、編程等。在以太網(wǎng)技術(shù)逐步普及于工業(yè)通信的今天恤兴,本文回顧以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的發(fā)展過(guò)程塔苦。
先回顧我國(guó)以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成就,我們不得不提到國(guó)內(nèi)的P&S公司闽但、臺(tái)灣的MOXA公司和ATOP公司医窖。P&S公司在2000年就開(kāi)發(fā)出一種PS2000的網(wǎng)絡(luò)芯片可以讓單片機(jī)系統(tǒng)接入以太網(wǎng)。臺(tái)灣的MOXA公司是第一個(gè)大力進(jìn)行商業(yè)化推廣以太網(wǎng)串口服務(wù)器產(chǎn)品的廠家阁喉,臺(tái)灣的研華也是重點(diǎn)在工業(yè)通信領(lǐng)域開(kāi)拓以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的廠家蔽树,他們的產(chǎn)品外形已經(jīng)成為今天廣泛模仿的對(duì)象。ATOP公司的GW21型以太網(wǎng)串口服務(wù)器成為竟相解剖學(xué)習(xí)的對(duì)象噪设。國(guó)內(nèi)還有更多地在以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品領(lǐng)域開(kāi)拓過(guò)的廠家碗挟,他們要么已經(jīng)轉(zhuǎn)戰(zhàn)其他領(lǐng)域、或者重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移乔墙、要么還在繼續(xù)深化技術(shù)或產(chǎn)業(yè)化竞谒。波仕電子就是一家在以太網(wǎng)串口通信領(lǐng)域不斷創(chuàng)新、開(kāi)拓的廠家腔召。
本文以波仕電子產(chǎn)品為代表介紹了四代以太網(wǎng)/串口產(chǎn)品杆查。第一代是以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器,第二代是以太網(wǎng)/RS-232/RS-485/RS-422通用轉(zhuǎn)換器臀蛛,第三代是光電隔離的以太網(wǎng)/ RS-232/485/422通用轉(zhuǎn)換器亲桦,第四代產(chǎn)品從以太網(wǎng)口/串口光纖轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換出一對(duì)光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號(hào)。最后文章對(duì)以太網(wǎng)虛擬的串口與傳統(tǒng)串口的差別進(jìn)行了評(píng)論浊仆。
今天的以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品已經(jīng)百花齊放客峭,但是存在兩個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題:第一是嚴(yán)重的同質(zhì)化,從外形就可以看出抡柿;第二是缺少芯片級(jí)的核心技術(shù)舔琅,這與國(guó)內(nèi)的集成電路技術(shù)水平有關(guān)。欣慰的是沙绝,由于以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品主要用于工業(yè)通信領(lǐng)域搏明,而工業(yè)通信和工業(yè)測(cè)量控制領(lǐng)域都是國(guó)人的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng),始終是國(guó)貨占據(jù)絕大部分市場(chǎng)闪檬。
第一代產(chǎn)品 以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器
第一代以太網(wǎng)工業(yè)通信產(chǎn)品是以以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器為典型的星著。波仕電子是國(guó)內(nèi)最早從事以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器的開(kāi)發(fā)廠家之一购笆。型號(hào)為以ETH232的以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器(如圖1)用于將一個(gè)以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換成為一個(gè)RS-232串行口。以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)與RS-232串口設(shè)備相互通訊的一種協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(以太網(wǎng)協(xié)議-串行通信協(xié)議)良稽。在通信主機(jī) (以太網(wǎng))和RS-232串口設(shè)備之間挥挚,無(wú)論是通信主機(jī)發(fā)送信息至指定的RS-232串口設(shè)備或是RS-232串口設(shè)備發(fā)送信息至指定通信主機(jī),都可以經(jīng)其輕易且正確地傳輸坞裂。波仕的ETH232是專門為工業(yè)通信設(shè)計(jì)制造的卜伟,特別強(qiáng)調(diào)對(duì)工業(yè)通信的適用性。比如我們用工業(yè)通信開(kāi)發(fā)常用的Visual BASIC 和 Visual C++語(yǔ)言的Mscomm.ocx通信控件編程后進(jìn)行通信檢測(cè)声碴,波仕的ETH232可以在各種版本的Windows下很流暢地正確通信并且對(duì)RTS/CTS米原、DTR/DSR握手信號(hào)的控制與監(jiān)測(cè)也很正確,而有些市售的以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器卻不能夠通過(guò)這樣的檢測(cè)扫应。
ETH232產(chǎn)品還可以與波仕電子的其他產(chǎn)品配合使用: ETH232還可以直接配接波仕電子的485C型轉(zhuǎn)換器構(gòu)成以太網(wǎng)/RS-485/RS-422轉(zhuǎn)換器(全雙工半雙工通用)悦要、可以直接配接波仕電子的485TC型轉(zhuǎn)換器構(gòu)成光電隔離的以太網(wǎng)/RS-485/RS-422轉(zhuǎn)換器筝闹、可以直接配接波仕電子的BS232-9型RS-232光電隔離器構(gòu)成光電隔離的以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器。
第二代產(chǎn)品 以太網(wǎng)/RS-232/RS-485/RS-422轉(zhuǎn)換器
第二代以太網(wǎng)工業(yè)通信產(chǎn)品可以從以太網(wǎng)口直接擴(kuò)展出RS-232腥光、RS-485关顷、RS-422口。波仕電子以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器(型號(hào):ETH232L1)用于將一個(gè)以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換成為RS-232柴我、RS-485(半雙工)或者RS-422口(全雙工)解寝,如圖2。波仕ETH232L1微型以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器具有超小型的專利外形(80*23*47mm)艘儒、RS-232、RS-485夫偶、RS-422通用(配有接線端子)界睁,可以虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)、無(wú)須修改已有的串口通信軟件兵拢。同時(shí)波仕贈(zèng)送具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通信源程序(VC++翻斟,VB、BC可以嵌入用戶通信程序)以及擁有版權(quán)的以太網(wǎng)-串口影射程序说铃。
波仕ETH232L1是世界上最小的访惜、也是使用最簡(jiǎn)便的以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器。我們對(duì)國(guó)內(nèi)外多種以太網(wǎng)串口服務(wù)器進(jìn)行了比較試驗(yàn)碟荐,ETH232L1是少數(shù)能夠成功用起來(lái)的產(chǎn)品之一净彼,而且是最容易用起來(lái)的憎材。
ETH232L1產(chǎn)品具有以下基本性能特點(diǎn):虛擬串口,外接5-36V的寬輸入范圍的直流電源朗恤。ETH232L1主要是為以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程工業(yè)通信而設(shè)計(jì)的投墩,由于有RS-485或者RS-422接口所以通信距離增加到了1200米(9600bps時(shí))。
第三代產(chǎn)品 光電隔離以太網(wǎng)/RS-232/485/422轉(zhuǎn)換器
第三代以太網(wǎng)工業(yè)通信產(chǎn)品不僅可以從以太網(wǎng)口直接擴(kuò)展出RS-232茸太、RS-485彰畅、RS-422口,而且實(shí)現(xiàn)了光電隔離级轰。波仕ETH232GL1光電隔離微型以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器(如圖3)秉承波仕轉(zhuǎn)換器的一貫特色誉缚,具有超小型的外形(80*23*47mm)、RS-232琢喷、RS-485罚午、RS-422通用,可以虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)岩喷、無(wú)須修改已有的串口通信軟件恕沫。
波仕ETH232GL1可能是世界上最小的光隔以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器之一、使用也是極簡(jiǎn)便的纱意,專利號(hào):200630307752婶溯。ETH232GL1實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)與串口的2500V光電隔離。ETH232GL1的RS-232/485/422的最高通信速率為19.2Kbps偷霉,實(shí)際可達(dá)38.4Kbps以上迄委。內(nèi)置有600W抗雷擊浪涌保護(hù)器。
ETH232GL1型以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器通過(guò)以太網(wǎng)線外插到計(jì)算機(jī)或者HUB的以太網(wǎng)口类少。在串口插座旁邊有一個(gè)小LED(發(fā)光二極管)叙身,當(dāng)以太網(wǎng)232GL1產(chǎn)品接通后LED會(huì)一直亮著。
波仕ETH232GL1產(chǎn)品的RS-232/485/422串口端是一個(gè)DB-9針座硫狞,具有RS-232信轿、RS-485、RS-422全部引腳残吩,并且配有接線端子财忽。當(dāng)作為RS-232口時(shí)與PC機(jī)的DB-9針RS-232口的2、3泣侮、5腳分配完全相同怎窿。作為RS-422時(shí),T+鹏闭、T—是指從ETH232GL1向外發(fā)送喻透。注意RS-485和RS-422通信時(shí)建議要接地線(5腳)。RS-485/422無(wú)須跳線選擇峭签。RS-485/422信號(hào)的參考地線與RS-232的GND是一樣的晶乘。
DB-9針端的引腳分配如下(配有接線端子):
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1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
8 |
9 |
RS-232 |
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RXD |
TXD |
GND |
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RS-485 |
A |
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GND |
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|
B |
RS-422 |
T+ |
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GND |
R+ |
R— |
T— |
ETH232GL1產(chǎn)品具有以下基本性能特點(diǎn):虛擬串口蚜遥,2500V光電隔離,串口為RS-232/RS-485/RS-422通用枯邓,自動(dòng)識(shí)別串口號(hào)瘦镶。驅(qū)動(dòng)程序同波仕ETH232L1以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器。
第四代產(chǎn)品 以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器
第四代以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品從以太網(wǎng)口直接轉(zhuǎn)換出一對(duì)光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號(hào)(如圖4)掰媚。波仕電子發(fā)明和首創(chuàng)了以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器澳坟、同時(shí)也是世界上唯一的以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器。波仕電子的OPET232L1(多模)和OPET232SL1(單模)是最新一代以太網(wǎng)光纖通信產(chǎn)品习棋,直接從以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換出一對(duì)光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號(hào)孤殿。波仕微型以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器具有超小型的外形(74*23*47mm)、可以將以太網(wǎng)口虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)满俗、無(wú)須修改已有的串口通信軟件转捕。驅(qū)動(dòng)程序同波仕ETH232L1系列轉(zhuǎn)換器。由于OPET232L1(或OPET232SL1)傳輸?shù)倪€是串口信號(hào)唆垃,所以必須成對(duì)使用或者與波仕的OPT系列串口/光纖轉(zhuǎn)換器配對(duì)使用五芝。由于采用光纖作為通信傳輸介質(zhì),具有隔離高電壓辕万、防電磁干擾枢步、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。OPET232SL1的傳輸介質(zhì)為單模光纖渐尿、OPET232L1的傳輸介質(zhì)為多模光纖醉途,但是外形和驅(qū)動(dòng)程序是完全一樣的。OPET232L1(或OPET232SL1)的供電也進(jìn)行了改進(jìn)砖茸,改為通用的T型USB口供電插座隘擎。普通的MP3、小靈通手機(jī)的充電器都可以當(dāng)電源使用凉夯。供電插座旁邊帶LED指示燈货葬。本產(chǎn)品受以下中國(guó)專利保護(hù):200730098650、200630307752胯挚、ZL2002284234滴督,侵權(quán)必究!
波仕電子的以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器與常見(jiàn)的用于網(wǎng)絡(luò)通信的以太網(wǎng)光纖轉(zhuǎn)換器是不一樣的咨桶。波仕OPET232L1的串口速率為1200、2400乔盹、4800椎敞、9600、……叨剧、115200bps配籽。常見(jiàn)的以太網(wǎng)光纖轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)氖?/span>TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)信號(hào)擂门,它們的速率是10M、100M或者1000M飞席。而TCP/IP通信協(xié)議相對(duì)串口通信來(lái)講比較復(fù)雜自畔、每楨的數(shù)據(jù)量太大、而且關(guān)鍵是實(shí)時(shí)性較差村秒。波仕電子的以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器由于采用RS-232串口通信協(xié)議所以更加適合于工業(yè)測(cè)量與控制領(lǐng)域的光纖通信杨匕。
對(duì)以太網(wǎng)虛擬串口的評(píng)論
波仕的系列以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品都可以通過(guò)SerialIP.exe軟件設(shè)置(隨產(chǎn)品贈(zèng)送注冊(cè)序列號(hào)) 用于將已經(jīng)經(jīng)過(guò)正確設(shè)置IP地址的太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器的IP地址虛擬成為一個(gè)本計(jì)算機(jī)的串口COM號(hào),這就是以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器生成的“虛擬串口”犀农。
有人在使用以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器時(shí)發(fā)現(xiàn)某些以前在傳統(tǒng)RS-232口(或RS-485)上運(yùn)行正常的軟件卻不能夠使用惰赋,因而就說(shuō)通過(guò)虛擬串口不是真正的串口。這里所謂的“傳統(tǒng)RS-232口”是指從PC機(jī)的主板或者從總線呵哨,比如臺(tái)式機(jī)的PCI總線或者ISA總線赁濒、筆記本的PCMCIA總線上擴(kuò)展出來(lái)的RS-232口。PCI總線或者ISA總線孟害、筆記本的PCMCIA總線擴(kuò)展出來(lái)的RS-232口則象PC機(jī)主板上的RS-232口一樣分配有自己固定的物理I/O地址拒炎,雖然地址不一樣但是位于同一個(gè)地址段,WINDOWS操作系統(tǒng)已經(jīng)為這個(gè)地址段分配有最多256個(gè)地址對(duì)應(yīng)256個(gè)COM串口挨务。而PC機(jī)的以太網(wǎng)的物理I/O地址與PC機(jī)上的“傳統(tǒng)RS-232口”的物理I/O地址完全不一樣击你,甚至地址段都不一樣。如果串口通信軟件內(nèi)有對(duì)COM口的直接I/O讀寫語(yǔ)句耘子,那么肯定無(wú)法在以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器的串口上運(yùn)行果漾。這就是某些通信軟件在“傳統(tǒng)RS-232口”可以運(yùn)行而在以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器的虛擬RS-232口上不能夠運(yùn)行的原因。幸運(yùn)的是現(xiàn)在WINDOWS下的串口通信軟件已經(jīng)幾乎沒(méi)有了對(duì)物理地址的I/O操作指令而是使用api函數(shù)或者通信控件谷誓。使用api函數(shù)或者通信控件的通信程序完全適合于虛擬串口绒障。另外還有一個(gè)原因就是對(duì)RTS/CTS、DTR/DSR這些握手信號(hào)的操作蕾崔,由于以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器對(duì)這些握手信號(hào)的虛擬讀寫過(guò)程的初始化往往比較耗時(shí)场恬,所以容易導(dǎo)致握手信號(hào)讀寫失敗。
盡管如此氧蔼,我們?nèi)匀徽J(rèn)為用以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器以及USB/串口轉(zhuǎn)換器的虛擬串口代替?zhèn)鹘y(tǒng)的RS-232吝寒、RS-485、RS-422口是必然的發(fā)展趨勢(shì)夫蚜,就象PCI總線代替ISA總線办煞、Windows代替DOS一樣,雖然后者都更加適合工業(yè)通信和工業(yè)測(cè)控功刽。從我們使用的情況看害恋,以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器的虛擬串口的通用性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于USB/串口轉(zhuǎn)換器的虛擬串口,原因可能是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的信號(hào)線是全雙工的显午,也就是說(shuō)是以太網(wǎng)收赎丢、發(fā)信號(hào)分開(kāi)的并且可以同時(shí)收發(fā)劣零。Windows操作系統(tǒng)從來(lái)不是優(yōu)先考慮工業(yè)通信和工業(yè)測(cè)控的實(shí)時(shí)性要求,反而越來(lái)越拋棄工業(yè)通信和工業(yè)測(cè)控福压。只有CPU掏秩、總線等硬件速度的改進(jìn)使延時(shí)減小從而接近實(shí)時(shí)性。由于通過(guò)WINDOWS api函數(shù)操作代替對(duì)物理地址的I/O讀寫是解決Windows可靠性的一條基本原則荆姆,所以用戶越來(lái)越遠(yuǎn)離Windows內(nèi)核的操作蒙幻。通信控件其實(shí)就是一些通信api函數(shù)的包裝組合。事實(shí)上胞枕,從Windows XP開(kāi)始就沒(méi)有了直接I/O讀寫指令杆煞,甚至Windows 98的直接I/O讀寫也是通過(guò)將DOS的I/O讀寫指令編輯成為動(dòng)態(tài)連接庫(kù)然后來(lái)調(diào)用的。Windows XP下的直接I/O讀寫也是通用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)腐泻,不過(guò)更加復(fù)雜决乎,可參見(jiàn)波仕電子網(wǎng)站的軟件。另外減少以太網(wǎng)虛擬串口對(duì)RTS/CTS派桩、DTR/DSR這些握手信號(hào)的虛擬操作的延時(shí)也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)构诚,這主要是由以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器內(nèi)部UART的信號(hào)初始化處理延時(shí)導(dǎo)致的。避免頻繁使用最好不要使用這些握手信號(hào)是較好的解決方法铆惑。波仕電子所有產(chǎn)品的RS-485接口均使用了零延時(shí)自動(dòng)收發(fā)轉(zhuǎn)換技術(shù)范嘱,這就保證轉(zhuǎn)換過(guò)程中不需要任何握手信號(hào)來(lái)控制收與發(fā)的切換。
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