以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的發(fā)展
The prograss of ethernet serial communication products
本文首先簡單回顧了國內(nèi)以太網(wǎng)串口產(chǎn)品開發(fā)的歷史砚哗，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)列啃，第一代是以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器织扰，第二代是以太網(wǎng)/RS-232/RS-485/RS-422通用轉(zhuǎn)換器盅格，第三代是光電隔離的以太網(wǎng)/RS-232/485/422通用轉(zhuǎn)換器闰袒，第四代產(chǎn)品從以太網(wǎng)口直接轉(zhuǎn)換出一對光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號。最后文章對以太網(wǎng)虛擬的串口與傳統(tǒng)串口的差別進(jìn)行了評論鞭碳°裁伲
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，一般每臺計(jì)算機(jī)都至少有一個以太網(wǎng)口山滔。在工業(yè)通信領(lǐng)域轰蜗，以太網(wǎng)口已經(jīng)開始逐步占領(lǐng)傳統(tǒng)的RS-232/RS-485、CAN莉紊、USB等通信接口的市場自葡。以太網(wǎng)將是未來重要的PC機(jī)工業(yè)通信接口之一，用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)通信以及存儲钾植、編程等慨即。在以太網(wǎng)技術(shù)逐步普及于工業(yè)通信的今天型肥，本文回顧以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的發(fā)展過程。
先回顧我國以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的開發(fā)成就蝠咆，我們不得不提到國內(nèi)的P&S公司踊东、臺灣的MOXA公司和ATOP公司。P&S公司在2000年就開發(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)刚操。臺灣的MOXA公司是第一個大力進(jìn)行商業(yè)化推廣以太網(wǎng)串口服務(wù)器產(chǎn)品的廠家闸翅，臺灣的研華也是重點(diǎn)在工業(yè)通信領(lǐng)域開拓以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品的廠家，他們的產(chǎn)品外形已經(jīng)成為今天廣泛模仿的對象菊霜。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)的對象坚冀。國內(nèi)還有更多地在以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品領(lǐng)域開拓過的廠家，他們要么已經(jīng)轉(zhuǎn)戰(zhàn)其他領(lǐng)域鉴逞、或者重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移记某、要么還在繼續(xù)深化技術(shù)或產(chǎn)業(yè)化。波仕電子就是一家在以太網(wǎng)串口通信領(lǐng)域不斷創(chuàng)新构捡、開拓的廠家液南。
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。第一代是以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器勾徽，第二代是以太網(wǎng)/RS-232/RS-485/RS-422通用轉(zhuǎn)換器滑凉，第三代是光電隔離的以太網(wǎng)/RS-232/485/422通用轉(zhuǎn)換器，第四代產(chǎn)品從以太網(wǎng)口/串口光纖轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換出一對光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號斗黍。最后文章對以太網(wǎng)虛擬的串口與傳統(tǒng)串口的差別進(jìn)行了評論二娄。
今天的以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品已經(jīng)百花齊放，但是存在兩個嚴(yán)重的問題：第一是嚴(yán)重的同質(zhì)化掷佑，從外形就可以看出苇恤；第二是缺少芯片級的核心技術(shù)，這與國內(nèi)的集成電路技術(shù)水平有關(guān)霹壁。欣慰的是弟诲，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，而工業(yè)通信和工業(yè)測量控制領(lǐng)域都是國人的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)分较，始終是國貨占據(jù)絕大部分市場。
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)換器為典型的囚上。波仕電子是國內(nèi)最早從事以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器的開發(fā)廠家之一南垦。型號為以ETH232的以太網(wǎng)/RS-232轉(zhuǎn)換器（如圖1）用于將一個以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換成為一個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）痰拢。在通信主機(jī) (以太網(wǎng))和RS-232串口設(shè)備之間跛鸵，無論是通信主機(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资柔。波仕的ETH232是專門為工業(yè)通信設(shè)計(jì)制造的焙贷，特別強(qiáng)調(diào)對工業(yè)通信的適用性撵割。比如我們用工業(yè)通信開發(fā)常用的Visual BASIC 和 Visual C++語言的Mscomm.ocx通信控件編程后進(jìn)行通信檢測，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RTS/CTS辙芍、DTR/DSR握手信號的控制與監(jiān)測也很正確啡彬，而有些市售的以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器卻不能夠通過這樣的檢測。
圖2 波仕電子的型號為ETH
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、RS-485霜医、RS-422口齿拂，而且實(shí)現(xiàn)了光電隔離驳规。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，具有超小型的外形(80*23*47mm)署海、RS-232吗购、RS-485、RS-422通用叹侄，可以虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)巩搏、無須修改已有的串口通信軟件。
波仕ETH232GL1可能是世界上最小的光隔以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器之一趾代、使用也是極簡便的贯底，專利號:200630307752。ETH232GL1實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)與串口的2500V光電隔離撒强。ETH232GL1的RS-232/485/422的最高通信速率為19.2Kbps挽后，實(shí)際可達(dá)38.4Kbps以上。內(nèi)置有600W抗雷擊浪涌保護(hù)器鸠头。
ETH232GL1型以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器通過以太網(wǎng)線外插到計(jì)算機(jī)或者HUB的以太網(wǎng)口镇盛。在串口插座旁邊有一個小LED（發(fā)光二極管），當(dāng)以太網(wǎng)232GL1產(chǎn)品接通后LED會一直亮著诱价。
波仕ETH232GL1產(chǎn)品的RS-232/485/422串口端是一個DB-9針座卜锡，具有RS-232、RS-485涧俐、RS-422全部引腳歉赴，并且配有接線端子。當(dāng)作為RS-232口時與PC機(jī)的DB-9針RS-232口的2偶村、3柄午、5腳分配完全相同。作為RS-422時娶架，T+爽咒、T—是指從ETH232GL1向外發(fā)送。注意RS-485和RS-422通信時建議要接地線（5腳）窿侈。RS-485/422無須跳線選擇炼幔。RS-485/422信號的參考地線與RS-232的GND是一樣的。
ETH232GL1產(chǎn)品具有以下基本性能特點(diǎn)：虛擬串口史简，2500V光電隔離江掩，串口為RS-232/RS-485/RS-422通用，自動識別串口號乘瓤。驅(qū)動程序同波仕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
圖4波仕電子的型號為OPET232L1的以太網(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)換出一對光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號（如圖4）策泣。波仕電子發(fā)明和首創(chuàng)了以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器衙傀、同時也是世界上唯一的以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器抬吟。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，直接從以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換出一對光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號统抬。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)火本、可以將以太網(wǎng)口虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)、無須修改已有的串口通信軟件聪建。驅(qū)動程序同波仕ETH232L1系列轉(zhuǎn)換器钙畔。由于OPET232L1（或OPET232SL1）傳輸?shù)倪€是串口信號，所以必須成對使用或者與波仕的OPT系列串口/光纖轉(zhuǎn)換器配對使用槽悼。由于采用光纖作為通信傳輸介質(zhì)埂荤，具有隔離高電壓、防電磁干擾页梁、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)屁蕾。OPET232SL1的傳輸介質(zhì)為單模光纖、OPET232L1的傳輸介質(zhì)為多模光纖队淳，但是外形和驅(qū)動程序是完全一樣的躺潘。OPET232L1（或OPET232SL1）的供電也進(jìn)行了改進(jìn)，改為通用的T型USB口供電插座千雏。普通的MP3毕亲、小靈通手機(jī)的充電器都可以當(dāng)電源使用。供電插座旁邊帶LED指示燈误目。
本產(chǎn)品受以下中國專利保護(hù)：200730098650项蝉、200630307752、ZL2002284234鸥层，侵權(quán)必究锐拟！
波仕電子的以太網(wǎng)/串口光纖轉(zhuǎn)換器與常見的用于網(wǎng)絡(luò)通信的以太網(wǎng)光纖轉(zhuǎn)換器是不一樣的。波仕OPET232L1的串口速率為1200慧邮、2400调限、4800、9600误澳、……耻矮、115200bps。常見的以太網(wǎng)光纖轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)氖荰CP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)信號忆谓，它們的速率是10M裆装、100M或者1000M。而TCP/IP通信協(xié)議相對串口通信來講比較復(fù)雜倡缠、每楨的數(shù)據(jù)量太大哨免、而且關(guān)鍵是實(shí)時性較差。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)測量與控制領(lǐng)域的光纖通信昙沦。
對以太網(wǎng)虛擬串口的評論
波仕的系列以太網(wǎng)串口通信產(chǎn)品都可以通過SerialIP.exe軟件設(shè)置(隨產(chǎn)品贈送注冊序列號)用于將已經(jīng)經(jīng)過正確設(shè)置IP地址的太網(wǎng)串口轉(zhuǎn)換器的IP地址虛擬成為一個本計(jì)算機(jī)的串口COM號琢唾，這就是以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器生成的“虛擬串口”载荔。
有人在使用以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器時發(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，因而就說通過虛擬串口不是真正的串口采桃。這里所謂的“傳統(tǒng)RS-232口”是指從PC機(jī)的主板或者從總線懒熙，比如臺式機(jī)的PCI總線或者ISA總線、筆記本的PCMCIA總線上擴(kuò)展出來的RS-232口脂壁。PCI總線或者ISA總線囤乎、筆記本的PCMCIA總線擴(kuò)展出來的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，雖然地址不一樣但是位于同一個地址段揖帕，WINDOWS操作系統(tǒng)已經(jīng)為這個地址段分配有最多256個地址對應(yīng)256個COM串口敢薄。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，甚至地址段都不一樣初肥。如果串口通信軟件內(nèi)有對COM口的直接I/O讀寫語句昭淋，那么肯定無法在以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器的串口上運(yùn)行。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)行的原因午螺。幸運(yùn)的是現(xiàn)在WINDOWS下的串口通信軟件已經(jīng)幾乎沒有了對物理地址的I/O操作指令而是使用api函數(shù)或者通信控件墓枝。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。另外還有一個原因就是對RTS/CTS跷它、DTR/DSR這些握手信號的操作容且，由于以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器對這些握手信號的虛擬讀寫過程的初始化往往比較耗時，所以容易導(dǎo)致握手信號讀寫失敗唾诺。
盡管如此亮隙，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、RS-485垢夹、RS-422口是必然的發(fā)展趨勢溢吻，就象PCI總線代替ISA總線、Windows代替DOS一樣果元，雖然后者都更加適合工業(yè)通信和工業(yè)測控促王。從我們使用的情況看，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)換器的虛擬串口而晒，原因可能是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的信號線是全雙工的蝇狼，也就是說是以太網(wǎng)收、發(fā)信號分開的并且可以同時收發(fā)倡怎。Windows操作系統(tǒng)從來不是優(yōu)先考慮工業(yè)通信和工業(yè)測控的實(shí)時性要求迅耘，反而越來越拋棄工業(yè)通信和工業(yè)測控。只有CPU监署、總線等硬件速度的改進(jìn)使延時減小從而接近實(shí)時性颤专。由于通過WINDOWSapi函數(shù)操作代替對物理地址的I/O讀寫是解決Windows可靠性的一條基本原則，所以用戶越來越遠(yuǎn)離Windows內(nèi)核的操作。通信控件其實(shí)就是一些通信api函數(shù)的包裝組合衙猾。事實(shí)上嘹挨，從WindowsXP開始就沒有了直接I/O讀寫指令，甚至Windows98的直接I/O讀寫也是通過將DOS的I/O讀寫指令編輯成為動態(tài)連接庫然后來調(diào)用的赁挚。WindowsXP下的直接I/O讀寫也是通用動態(tài)連接庫的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)，不過更加復(fù)雜螃方，可參見波仕電子網(wǎng)站的軟件照腐。另外減少以太網(wǎng)虛擬串口對RTS/CTS、DTR/DSR這些握手信號的虛擬操作的延時也是一個技術(shù)難點(diǎn)担灭，這主要是由以太網(wǎng)/串口轉(zhuǎn)換器內(nèi)部UART的信號初始化處理延時導(dǎo)致的贿册。避免頻繁使用最好不要使用這些握手信號是較好的解決方法。波仕電子所有產(chǎn)品的RS-485接口均使用了零延時自動收發(fā)轉(zhuǎn)換技術(shù)寓综，這就保證轉(zhuǎn)換過程中不需要任何握手信號來控制收與發(fā)的切換睦忘。
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