[發明專利]一種串口以太網協議轉換方法

無效

• 申請號: 201310018565.8
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103078871A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 周厚明
• 申請（專利權）人: 武漢邁威實達軟件有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種將串口數據流轉換為以太網數據幀的新技術。具體為一種將串口數據長度和串口數據時間間隔結合在一起，實現快速將串口數據流打包為以太網數據幀的技術。

背景技術

串口一般來說就是UART，它實際只定義了數據鏈路層的規范，也就是起始位、數據位、停止位。但是在不同的物理層又分為：TTL串口、RS232串口、RS485串口等。

TTL串口：它是MCU芯片之間進行數據通信的串口，它以+5V（或者+3.3V）表示1，以GND表示0。?

RS232串口：它是實現設備之間通信的串口，其主要將信號電壓從0～5V的電壓變為±15V，電壓的增加，增大了數據傳輸的距離和可靠性。?

RS485串口：它是實現遠距離通信的串口，可以實現上千米的數據傳輸。其主要特征是用差模信號（A、B兩根線之間的電壓）代替了RS232共模信號（信號線和GND之間的電壓），從而能夠抵抗共模干擾，實現更遠距離的傳輸。

近年來，互聯網以其高速便捷傳輸數據的特點越來越受到人們的青睞。而在工控和通信設備中，更多的卻是符合RS-232/485標準的串行口設備。與基于RS-232/485標準的串行通信相比，TCP/IP網絡具有帶寬、高速、遠距離及通信業務廣泛的優點，而且聯網通信距離可以無限延長，并且相對RS-232/485標準的通信抗干擾能力差，信息傳輸容易出錯，網絡是基于復雜環境設計的，具有自動糾錯功能，通信質量穩定不易受外界干擾。因此，將串口數據通過網絡傳輸成為串口設備網絡化進程的研發熱點。

按照ISO的7層模型（物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層）來分，串口實際上只包含了物理層、數據鏈路層，而TCP/IP協議應該屬于網絡層和傳輸層。串口數據轉以太網數據，并不是簡單物理層和數據鏈路層的轉化。由于串口協議本身不具有網絡層和傳輸層，串口數據轉以太網數據實際是將串口的數據作為TCP/IP的應用層數據，用TCP/IP封裝傳輸的方式（圖1）。

串口以太網協議轉換器（圖2）的出現使得基于TCP/IP的串口數據流傳輸成為可能，它可以連接多個串口設備并將串口數據流進行選擇和處理，?把現有的RS-232/485標準接口數據轉化成IP端口數據，然后IP化管理，IP化存取，這樣就能將傳統的串行數據送上流行的網絡通道，無需過早淘汰現有串口設備，提高設備利用率。串口以太網協議轉換器是一個面向RS-232/485標準的鏈接和以太網通信數據存儲控制器，對各種來自串口設備的數據流進行格式轉換使之成為可以在以太網中傳播的數據幀并對來自以太網的數據幀進行判斷轉換成串行數據送達相應的串口設備。（圖3）

串口以太網協議轉換器關鍵技術：

1．TCP?/IP協議的工作模式：?

串口轉以太網，并不是簡單物理層和數據鏈路層的轉化。由于串口協議本身不具有網絡層和傳輸層，串口轉以太網，實際是將串口的數據作為TCP/IP的應用層數據，用TCP/IP封裝傳輸的方式。TCP/IP的應用層數據是TCP/IP所要傳送的真正有效的數據。?

　　但是TCP/IP根據工作模式的不同，它關系到連接、關閉、監聽等，這是串口轉網口后需要增加處理的部分。TCP?/IP的工作模式可以分為：TCP服務端模式（TCP?Server），TCP客戶端模式（TCP?Client），UDP模式。

UDP模式：UDP模式是基于非連接的模式，只要有數據發送即可發送，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。但是UDP協議無法保證數據不丟失，容易產生誤碼。

????TCP服務器模式：在該工作方式下，串口聯網服務器作為TCP服務器端，轉換器在指定的TCP端口上監聽平臺程序的連接請求，該方式比較適合于一個轉換器與多個平臺程序建立連接。?

????TCP客戶端模式：在該工作方式下，串口聯網服務器作為TCP客戶端，轉換器上電時主動向平臺程序請求連接，該方式比較適合于多個轉換器同時向一個平臺程序建立連接。

2．串口數據分幀：

串口數據是可以連續不斷發送的，而以太網數據則是以數據包為單位發送的。這樣就關系到將多長的串口數據打包后作為一個以太網數據包發送的問題（圖4）。

3．9位技術：?

以太網數據是以字節Byte計算的每個字節都是8位，?但是串口數據則有可能出現9位，?第9位常常用于區分是地址幀還是數據幀，1表示地址幀0表示數據幀。那么在當串口轉化為以太網之后，如何將第9位也傳送出去就成了一個關鍵技術。