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以太網串口轉換器進入千兆時代
作者：武漢波仕電子有限公司
　　 以太網串口轉換器也稱為以太網串口服務器，是一種把傳統(tǒng)的串口（RS-232、RS-485）設備接入以太網的轉換裝置。最早的產品大約出現(xiàn)于十年前，通過最近十年的發(fā)展，產品從早期的支持10M以太網發(fā)展到現(xiàn)在的100M，乃至1000M以太網，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。本文著重介紹最新出現(xiàn)的支持1000M以太網，帶全信號RS-232口的以太網串口轉換器。
以太網串口轉換器本質上就是把串口收到的數據按照串口通信格式提取出來后再按照以太網的TCP/IP協(xié)議進行重新排列后發(fā)送出去，同時也把以太網收到的的數據按照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，1就是最后再加上1位附加位。以太網TCP/IP協(xié)議的數據相對復雜一些。每一幀以太網數據包括幀同步、地址、類型、數據、校驗。MAC地址），長度是48位，是在網卡出廠時固化的。以太網幀中的數據長度規(guī)定最小46字節(jié)，最大1500字節(jié)，數據包的長度不夠46字節(jié)，要在后面補填充位。把串口接收的一個數據去掉校驗位和附加位提取出8個字節(jié)的純數據，然后將它填充到以太網幀的數據部分，并且再補充任意38個字節(jié)到46個字節(jié)就可以構成一幀以太網的數據包發(fā)送出去。同理，把以太網收到的一幀數據包去掉幀同步、地址、類型和校驗后得到46個字節(jié)的純數據，只取前面的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。其中的地址地址是指網卡的硬件地址（也叫
近年來計算機的以太網口，就是RJ-45口，已經從10/100M逐步普及到了1000M，或者叫做1G。由于以太網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，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無線以太網也是指日可待。
雖然計算機的以太網口已經基本上普及到了1000M的性能，但是同時以太網串口轉換器的性能提高卻相對緩慢。主要的問題在于以太網串口轉換器采用的CPU以及外圍的以太網接口芯片仍然性能達不到1000M的要求。雖然以太網串口轉換器采用的CPU已經有從單片機改到ARM的趨勢，但是所采用的ARM的性能仍然不夠強勁。目前100M的以太網串口轉換器的以太網口基本都是使用ARM芯片本身帶的以太網口，現(xiàn)在最高只有100M的，比如LPC2368。1000M以太網口必須使用專門的1000M以太網外圍接口芯片，另外ARM芯片性能也要求更為強勁，同時編程也要復雜的多，功耗也略有增加。
由于1000M以太網串口轉換器的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)送時自動產生。同樣也由于CPU的性能更為強勁， 所以1000M以太網串口轉換器可以輕松支持串口最高速率達460.8Kbps。目前普通的以太網串口轉換器最高速率一般為115.2Kbps。

這款型號為ETH232Q的以太網串口轉換器不僅可以從1000M以太網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，不象以前的以太網串口轉換器那樣需要另外專門的虛擬串口工具軟件。這樣的好處在于無需預先設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產品的以太網IP地址、密碼等。注意計算機接ETH232Q的網口的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頁查看ETH232Q的IP地址、設置和修改密碼。安裝完畢后就可以從計算機的“設備管理器”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的發(fā)展，以太網已經從10/100M發(fā)展到了目前普及的1000M（1G），而萬兆（10G）以太網技術也已經出現(xiàn)，普及萬兆以太網也是遲早的事情。工業(yè)通信由于要求更高的可靠性所以往往使用相對成熟的技術，在技術上晚一步是可以理解的。今天千兆以太網技術已經成熟，目前正是普及千兆以太網串口轉換器的時機。