Como converter o sinal da porta de série em sinal Ethernet?

Sendo o mais antigo meio de comunicação entre dispositivos electrónicos, as portas de série são amplamente utilizadas no domínio industrial. Atualmente, o equipamento de barramento de porta série no local no domínio industrial continua a ter uma quota muito elevada. Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a quantidade de dados de comunicação de informações aumentou, e as deficiências da distância de comunicação em série e da taxa de transmissão lenta tornaram-se gradualmente proeminentes. Por conseguinte, o equipamento que converte os sinais da porta de série em sinais Ethernet surgiu com o passar do tempo.

O servidor de porta série é um conversor de interface de comunicação que efectua a conversão de dados entre a porta série e a rede TCP/IP. Proporciona uma transmissão de dados transparente bidirecional entre a porta série e a Ethernet. Também fornece a função de porta de série para rede, permitindo que o dispositivo de porta de série se ligue imediatamente à rede.

Série para Ethernet não é uma simples conversão entre a camada física e a camada de ligação de dados. Uma vez que o protocolo da porta série não possui uma camada de rede e uma camada de transporte, a porta série para Ethernet utiliza efetivamente os dados da porta série como dados da camada de aplicação TCP/IP e utiliza o TCP/IP para os encapsular e transmitir. Os dados da camada de aplicação do TCP/IP são os dados verdadeiramente efectivos que o TCP/IP pretende transmitir. Por exemplo, o que o utilizador recebe e envia através das funções recv() e send() do socket são, na realidade, dados da camada de aplicação. Deste modo, os utilizadores que convertem a porta série para TCP/IP podem utilizar as funções recv() e send() para enviar e receber dados da porta série.

Mas o TCP/IP não é tão simples como recv() e send(). Dependendo do modo de funcionamento, está relacionado com a ligação, o encerramento, a monitorização, etc. Esta é a parte que tem de ser adicionada depois de a porta série ser transferida para a porta de rede. Os modos de funcionamento do TCP IP podem ser divididos em: Modo de servidor TCP (TCP Server), modo de cliente TCP (TCP Client) e modo UDP.

Modo TCP: O modo TCP adopta um mecanismo fiável de transmissão de dados, pelo que pode garantir que os dados estão basicamente isentos de erros e perdas de bits. Na comunicação TCP, esta deve ser composta por duas extremidades da comunicação, uma das quais é o cliente TCP e a outra é o servidor TCP.

Modo UDP: O modo UDP baseia-se num modo de não ligação. Desde que haja dados para enviar, estes podem ser enviados sem ligação prévia. Assim, este modo está mais próximo do método de comunicação da porta de série. No entanto, o protocolo UDP não pode garantir que os dados não se percam e é propenso a erros de bits.

Quais são as definições de série para Ethernet e série para TCP/IP?

De um modo geral, a porta série é uma UART, que na realidade apenas define as especificações da camada de ligação de dados, ou seja, o bit de arranque, o bit de dados e o bit de paragem. No entanto, as diferentes camadas físicas estão divididas em: Porta serial TTL, porta serial RS232, porta serial RS485, etc.

Porta série TTL: É uma porta série para comunicação de dados entre chips MCU. Representa 1 com 5V (ou 3,3V) e 0 com GND.

Porta série RS232: É uma porta de série que permite a comunicação entre dispositivos. Altera principalmente a tensão do sinal de 0~5V para ±15V (na verdade, é geralmente ±12V). O aumento da tensão aumenta a distância e a fiabilidade da transmissão de dados.

Porta série RS485: É uma porta de série que permite a comunicação a longa distância e pode efetuar a transmissão de dados ao longo de milhares de metros. A sua principal caraterística é substituir o sinal de modo comum RS232 (a tensão entre a linha de sinal e o GND) por um sinal de modo diferencial (a tensão entre as linhas A e B), para que possa resistir à interferência de modo comum e conseguir uma transmissão de longa distância. .

Se for dividida de acordo com o modelo de 7 camadas da ISO (camada física, camada de ligação de dados, camada de rede, camada de transporte, camada de sessão, camada de apresentação, camada de aplicação), a porta série inclui, de facto, apenas a camada física e a camada de ligação de dados. O protocolo TCP/IP deve pertencer à camada de rede e à camada de transporte. Assim, a conversão da porta série em TCP/IP não é exacta. A Ethernet pertence à camada física e à camada de ligação de dados, pelo que a conversão de porta série em Ethernet é mais exacta.