¿Cómo convertir la señal del puerto serie en señal Ethernet?

Como primer medio de comunicación entre dispositivos electrónicos, los puertos serie se utilizan ampliamente en el ámbito industrial. En la actualidad, los equipos de bus de puerto serie in situ en el ámbito industrial siguen teniendo una cuota muy elevada. Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, la cantidad de datos de comunicación de información ha aumentado, y las deficiencias de la distancia de comunicación en serie y la lentitud de la velocidad de transmisión se han vuelto gradualmente prominentes. Por lo tanto, los equipos que convierten las señales de puerto serie en señales Ethernet surgieron a medida que los tiempos lo requerían.

El servidor de puerto serie es un convertidor de interfaz de comunicación que completa la conversión de datos entre el puerto serie y la red TCP/IP. Proporciona una transmisión de datos bidireccional y transparente entre el puerto serie y Ethernet. También proporciona la función de puerto serie a red, permitiendo que el dispositivo de puerto serie se conecte a la red inmediatamente.

De serie a Ethernet no es una simple conversión entre la capa física y la capa de enlace de datos. Dado que el protocolo de puerto serie en sí no tiene una capa de red y una capa de transporte, el puerto serie a Ethernet en realidad utiliza los datos del puerto serie como datos de la capa de aplicación de TCP/IP y utiliza TCP/IP para encapsularlos y transmitirlos. Los datos de la capa de aplicación de TCP/IP son los datos realmente efectivos que TCP/IP quiere transmitir. Por ejemplo, lo que el usuario recibe y envía a través de las funciones recv() y send() del socket son en realidad datos de la capa de aplicación. De esta forma, los usuarios que convierten el puerto serie a TCP/IP pueden utilizar las funciones recv() y send() para enviar y recibir datos del puerto serie.

Pero TCP/IP no es tan simple como recv() y send(). Dependiendo del modo de trabajo, está relacionado con la conexión, apagado, monitorización, etc. Esta es la parte que necesita ser añadida después de que el puerto serie sea transferido al puerto de red. Los modos de trabajo de TCP IP se pueden dividir en: Modo servidor TCP (TCP Server), modo cliente TCP (TCP Client) y modo UDP.

Modo TCP: El modo TCP adopta un mecanismo de transmisión de datos fiable, por lo que puede garantizar que los datos estén básicamente libres de errores y pérdidas de bits. En la comunicación TCP, debe estar compuesta por dos extremos de la comunicación, uno de los cuales es el cliente TCP y el otro es el servidor TCP.

Modo UDP: El modo UDP se basa en un modo sin conexión. Mientras haya datos que enviar, se pueden enviar sin conexión previa. Por tanto, este modo se acerca más al método de comunicación por puerto serie. Sin embargo, el protocolo UDP no puede garantizar que los datos no se pierdan y es propenso a errores de bits.

¿Cuáles son las definiciones de serie a Ethernet y de serie a TCP/IP?

En general, el puerto serie es una UART, que en realidad sólo define las especificaciones de la capa de enlace de datos, es decir, el bit de inicio, el bit de datos y el bit de parada. Sin embargo, las diferentes capas físicas se dividen en: Puerto serie TTL, puerto serie RS232, puerto serie RS485, etc.

Puerto serie TTL: Es un puerto serie para la comunicación de datos entre chips MCU. Representa 1 con 5V (o 3.3V) y 0 con GND.

Puerto serie RS232: Es un puerto serie que realiza la comunicación entre dispositivos. Principalmente cambia el voltaje de la señal de 0~5V a ±15V (en realidad suele ser ±12V). El aumento de la tensión aumenta la distancia y la fiabilidad de la transmisión de datos.

Puerto serie RS485: Es un puerto serie que realiza la comunicación a larga distancia y puede realizar la transmisión de datos a miles de metros. Su principal característica es sustituir la señal de modo común RS232 (la tensión entre la línea de señal y GND) por una señal de modo diferencial (la tensión entre las líneas A y B), de modo que puede resistir las interferencias de modo común y lograr una transmisión a mayor distancia. .

Si se divide según el modelo de 7 capas de ISO (capa física, capa de enlace de datos, capa de red, capa de transporte, capa de sesión, capa de presentación, capa de aplicación), el puerto serie en realidad sólo incluye la capa física y la capa de enlace de datos. El protocolo TCP/IP debería pertenecer a la capa de red y a la capa de transporte. Así que convertir puerto serie a TCP/IP no es correcto. Ethernet pertenece a la capa física y la capa de enlace de datos, por lo que puerto serie a Ethernet es más preciso.