Als een van de vroegste communicatiemiddelen tussen elektronische apparaten worden seriële poorten op grote schaal gebruikt in de industriële sector. Ook vandaag de dag heeft apparatuur met seriële poorten ter plaatse in de industriële sector nog steeds een zeer groot marktaandeel. Met de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie is de hoeveelheid gegevens die wordt uitgewisseld toegenomen, en zijn de tekortkomingen van seriële communicatie – zoals de beperkte afstand en de lage overdrachtssnelheid – geleidelijk aan steeds duidelijker naar voren gekomen. Daarom is er, in overeenstemming met de eisen van deze tijd, apparatuur op de markt gekomen die signalen van seriële poorten omzet in Ethernet-signalen.
De seriële poortserver is een communicatie-interfaceconverter die zorgt voor de gegevensconversie tussen de seriële poort en het TCP/IP-netwerk. Hij zorgt voor een transparante gegevensoverdracht in beide richtingen tussen de seriële poort en Ethernet. Daarnaast biedt hij de mogelijkheid om de seriële poort aan te sluiten op het netwerk, waardoor het apparaat met een seriële poort direct verbinding kan maken met het netwerk.
Seriaal naar Ethernet Het gaat hier niet om een eenvoudige conversie tussen de fysieke laag en de datalinklaag. Aangezien het protocol van de seriële poort zelf geen netwerklaag en transportlaag heeft, worden bij de omzetting van de seriële poort naar Ethernet de gegevens van de seriële poort in feite gebruikt als gegevens van de TCP/IP-toepassingslaag, en wordt TCP/IP gebruikt om deze in te kapselen en te verzenden. De gegevens van de applicatielaag van TCP/IP zijn de daadwerkelijk relevante gegevens die TCP/IP wil verzenden. Wat de gebruiker bijvoorbeeld via de functies recv() en send() van de socket ontvangt en verzendt, zijn in feite gegevens van de applicatielaag. Op deze manier kunnen gebruikers die de seriële poort naar TCP/IP omzetten, de functies recv() en send() gebruiken om gegevens van de seriële poort te verzenden en te ontvangen.
Maar TCP/IP is niet zomaar een kwestie van recv() en send(). Afhankelijk van de werkmodus houdt het verband met het tot stand brengen van verbindingen, het verbreken ervan, monitoring, enzovoort. Dit is het deel dat moet worden toegevoegd nadat de seriële poort is omgezet naar de netwerkpoort. De werkmodi van TCP/IP kunnen worden onderverdeeld in: TCP-servermodus (TCP Server), TCP-clientmodus (TCP Client) en UDP-modus.
TCP-modus: De TCP-modus maakt gebruik van een betrouwbaar mechanisme voor gegevensoverdracht, waardoor kan worden gegarandeerd dat de gegevens in principe vrij zijn van bitfouten en gegevensverlies. Bij TCP-communicatie zijn er twee communicatie-einden betrokken: de ene is de TCP-client en de andere is de TCP-server.
UDP-modus: De UDP-modus is gebaseerd op een verbindingloze modus. Zolang er gegevens te verzenden zijn, kunnen deze worden verzonden zonder dat er vooraf een verbinding tot stand hoeft te worden gebracht. Deze modus lijkt dus meer op de communicatiemethode via een seriële poort. Het UDP-protocol kan echter niet garanderen dat er geen gegevens verloren gaan en is gevoelig voor bitfouten.
Wat zijn de definities van ‘serieel naar Ethernet’ en ‘serieel naar TCP/IP’?
Over het algemeen is de seriële poort een UART, die in feite alleen de specificaties van de datalinklaag definieert, dat wil zeggen het startbit, het databit en het stopbit. Er worden echter verschillende fysieke lagen onderscheiden: TTL-seriële poort, RS232-seriële poort, RS485-seriële poort, enzovoort.
TTL-seriële poort: Het is een seriële poort voor datacommunicatie tussen MCU-chips. Een 1 wordt weergegeven met 5 V (of 3,3 V) en een 0 met GND.
RS232-seriële poort: Het is een seriële poort die communicatie tussen apparaten mogelijk maakt. Deze poort zet de signaalspanning voornamelijk om van 0–5 V naar ±15 V (in de praktijk is dit doorgaans ±12 V). Door de hogere spanning worden de afstand en de betrouwbaarheid van de gegevensoverdracht vergroot.
RS485-seriële poort: Het is een seriële poort die communicatie over grote afstanden mogelijk maakt en waarmee gegevensoverdracht over duizenden meters kan plaatsvinden. Het belangrijkste kenmerk is dat het RS232-signaal in common-mode (de spanning tussen de signaallijn en GND) wordt vervangen door een signaal in differentiële modus (de spanning tussen de A- en B-lijnen), waardoor het bestand is tegen common-mode-interferentie en transmissie over grotere afstanden mogelijk is. .
Als we het indelen volgens het 7-lagenmodel van de ISO (fysieke laag, datalinklaag, netwerklaag, transportlaag, sessielaag, presentatielaag, applicatielaag), omvat de seriële poort in feite alleen de fysieke laag en de datalinklaag. Het TCP/IP-protocol hoort thuis in de netwerklaag en de transportlaag. Het is dus niet helemaal juist om te spreken van een conversie van een seriële poort naar TCP/IP. Ethernet behoort tot de fysieke laag en de datalinklaag, dus is het juister om te spreken van een conversie van een seriële poort naar Ethernet.
