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        如何利用串口服務器延長串口的工作范圍

        2021-07-31

        根據RS232標準的規范,RS232的通訊距離為最遠15米,并且線材不好的情況下,15米也達不到,RS485距離遠,但是只能用于慢速半雙工,且穩定性不佳,杭州塔石物聯網科技有限公司設計生產的串口設備聯網系列產品,可以借助網絡將串口通訊延長至需要的距離甚至無限遠,同時保證速度和穩定性,本文針對幾種不同的應用場景給予簡單說明。

        本文檔適用 塔石旗下所有串口服務器設備 系列產品。

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        一、虛擬串口方式(嵌入式設備-PC)

        應用條件:

        虛擬串口工作方式是對現有串口設備進行升級改造最常使用的方法,此工作方式適用于串口通訊對實時性要求不太高且計算機需要管理的設備不多(低于32個)時使用。

        售飯機,考勤機,PLC,地磅儀表等可以用此法聯網。

        做好對應設置后,計算機和原串口設備的程序都不需要做任何修改即可正確使用,操作簡單,使用穩定可靠,框圖如下。

        建議工作模式:

        TCP Client:虛擬串口工作時建議使用此模式,模塊上電后主動和服務器(計算機)建立連接,有數據時傳輸到服務器,借助TCP協議層的重傳和校驗機制,保證傳輸的可靠性。并且工作在TCP Server模式下的服務器端也可以主動向模塊發送數據。

        TCP Server:當串口設備位置固定,管理端計算機IP地址不確定時,使用此模式。

        設置說明:

        設置說明界面基于我公司提供的設置軟件,詳情請參考對應產品使用手冊。

        模塊工作模式 根據實際情況選擇TCP Client或者TCP Server模式,

        本模塊IP地址 為模塊所在的局域網內給模塊分配一個局域網IP地址如這里的192.168.0.7,子網掩碼保持默認255.255.255.0,

        默認網關 是模塊所在局域網的網關的IP地址,在局域網內使用TCP Client模式時需要將默認網關設置為目標計算機的IP,如這里192.168.0.201,

        工作時串口波特率 根據你的串口設備的波特率進行設置默認115200,

        模塊自身端口 任意,這里默認20108,范圍是1~65535,

        連接目標IP 為計算機的固定IP地址,可以是內網IP也可以是外網IP,這里舉例填寫的192.168.0.201 為局域網內部IP

        連接目標端口 任意填寫,這里默認8234,范圍1~65535,服務器端工作的應用程序就需要監聽這個端口。

        注:模塊所在局域網的IP分配情況和默認網關如果不清楚可以查看電腦的本地連接狀態的支持面板,無論是自動獲取的IP還是手動分配的IP都能看到,雙擊右下角的電腦小圖標即可打開。

        當模塊工作在TCP Client模式下時,計算機端虛擬串口的設置:

        模塊使用TCP Server時虛擬串口的工作模式選擇為PC act as TCP Client,并設置Remote Host IP 為模塊的IP,Remote Port 為模塊的自身端口,

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        二、普通串口線延長(串口設備連串口設備)

        應用環境:

        相隔距離較遠的兩個串口設備需要互相通訊,設備所在的為止有網絡環境,應用框圖示意圖如下。

        注:圖中的網絡連接可以是局域網內,也可以跨網關到外網,只需要做對應設置即可,這里以局域網內工作為例說明。

        工作模式選擇:

        此應用模式下既可以使用UDP模式,也可以使用TCP Server對TCP Client模式,數據量特別大時建議用UDP模式,對數據流順序和穩定性要求高的用TCP模式。

        硬件連接方面,可以直接用網線將兩個串口服務器設備連接,從而節省交換機設備,也可以接入原有局域網內,通過交換機或者路由器連接而減少布線。

        對于距離特別遠(大于以太網的100米限制)的,可以使用光纖收發器轉接延長距離。

        使用TCP模式設置:

        A模塊工作在TCP Server模式,B模塊工作在TCP Client模式

        B模塊的目標IP和端口號和A模塊對應,為了方便,可以將四個端口號均設置為一致

        A和B兩個模塊的IP在同一個網段,互相設置為默認網關,在局域網內使用時可以不與現有的電腦所在的網段相同,而不占用局域網內的IP地址。

        如下兩個圖所示:

        使用UDP方式時設置方式和TCP方式類似,只是A和B的工作模式均選擇UDP即可。

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        三、多串口通過網絡互通(替代RS485和CAN總線)

        此應用為我公司產品的一個特色功能。

        應用環境:

        網絡內有較多串口設備需要互相通訊時可使用此方法,原采用RS485或者CAN通訊的系統可以采用此方式替代,提高速度(半雙工提高為全雙工,且通訊速率可以大幅提高)以及穩定性和抗干擾性能,特別是抗雷擊方面效果顯著(有客戶已經有成功經驗)。

        實現的效果:全雙工高速通訊,任意一個串口設備發送數據,其他所有設備都能收到。用戶應該在應用層中定義設備ID,發送數據時帶ID發送,以實現只有對應設備動作。

        連接示意圖如下:

        注意:此應用只能在同一個局域網內進行,不能跨網關,可以只用交換機連接,不需要路由器,最少可以只使用2個設備通過網線互聯,從而實現第二章中的串口延長效果。

        設置說明:

        模塊工作在UPD模式

        目標IP設置為255.255.255.255,即廣播地址

        各模塊擁有獨立的IP地址,默認網關設置除模塊自身外,網絡內存在的IP。

        所有模塊的本地端口號和目標端口號完全一致。

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