淺析以太網(wǎng)接口

以太網(wǎng)相關(guān)接口主要包括：MII/RMII/SMII以及GMII/RGMII/SGMII接口。

一、MII接口

MII（Media Independent Interface）介質(zhì)無(wú)關(guān)接口或稱(chēng)為媒體獨(dú)立接口，它是IEEE-802.3定義的以太網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它包括一個(gè)數(shù)據(jù)接口和一個(gè)MAC和PHY之間的管理接口。“媒體獨(dú)立”表明在不對(duì)MAC硬件重新設(shè)計(jì)或替換的情況下，任何類(lèi)型的PHY設(shè)備都可以正常工作。

MII接口提供了MAC與PHY之間、PHY與STA(Station Management)之間的互聯(lián)技術(shù)，該接口支持10Mb/s與100Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈粚挒?位。

MII接口可分為MAC模式和PHY模式，一般說(shuō)來(lái)MAC和PHY對(duì)接，但是MAC和MAC也是可以對(duì)接的。?以前的10M的MAC層芯片和物理層芯片之間傳送數(shù)據(jù)是通過(guò)一根數(shù)據(jù)線來(lái)進(jìn)行的，其時(shí)鐘是10M，在100M中，如果也用一根數(shù)據(jù)線來(lái)傳送的話(huà)，時(shí)鐘需要100M，這會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，所以定義了MII接口，它是用4根數(shù)據(jù)線來(lái)傳送數(shù)據(jù)的，這樣在傳送100M數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘就會(huì)由100M降低為25M，而在傳送10M數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘會(huì)降低到2.5M，這樣就實(shí)現(xiàn)了10M和100M的兼容。

MII接口主要包括四個(gè)部分：一是從MAC層到物理層的發(fā)送數(shù)據(jù)接口，二是從物理層到MAC層的接收數(shù)據(jù)接口，三是從物理層到MAC層的狀態(tài)指示信號(hào)，四是MAC層和物理層之間傳送控制和狀態(tài)信息的MDIO接口。

MII接口的MAC模式定義：

MII接口PHY模式定義：

MDIO接口包括兩根信號(hào)線：MDC和MDIO，通過(guò)它MAC層芯片（或其它控制芯片）可以訪問(wèn)物理層芯片的寄存器（前面100M物理層芯片中介紹的寄存器組，但不僅限于100M物理層芯片，10M物理層芯片也可以擁有這些寄存器），并通過(guò)這些寄存器來(lái)對(duì)物理層芯片進(jìn)行控制和管理。

MDIO管理接口如下：

MDC：管理接口的時(shí)鐘，它是一個(gè)非周期信號(hào)，信號(hào)的最小周期（實(shí)際是正電平時(shí)間和負(fù)電平時(shí)間之和）為400ns，最小正電平時(shí)間和負(fù)電平時(shí)間為160ns，最大的正負(fù)電平時(shí)間無(wú)限制。它與TX_CLK和RX_CLK無(wú)任何關(guān)系。

MDIO是一根雙向的數(shù)據(jù)線，用來(lái)傳送MAC層的控制信息和物理層的狀態(tài)信息。

二、RMII接口

MII接口也有一些不足之處，主要是其接口信號(hào)線很多，發(fā)送和接收和指示接口有14根數(shù)據(jù)線(不包括MDIO接口的信號(hào)線，因?yàn)槠浔凰蠱II接口所共享)，當(dāng)交換芯片的端口數(shù)據(jù)較多時(shí)，會(huì)造成芯片的管腳數(shù)目很多的問(wèn)題，這給芯片的設(shè)計(jì)和單板的設(shè)計(jì)都帶來(lái)了一定的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，人們?cè)O(shè)計(jì)了兩種新的MII接口，它們是RMII接口(Reduced MII接口)和SMII接口(Serial MII接口)。這兩種接口都減少了MII接口的數(shù)據(jù)線，不過(guò)它們一般只用在以太網(wǎng)交換機(jī)的交換MAC芯片和多口物理層芯片中，而很少用于單口的MAC層芯片和物理層芯片中。RMII接口和SMII接口都可以用于10M以太網(wǎng)和100M以太網(wǎng)，但不可能用于1000M以太網(wǎng)，因?yàn)榇藭r(shí)時(shí)鐘頻率太高，不可能實(shí)現(xiàn)。

從圖中可以看到，RMII接口相對(duì)于MII接口減少了一半的連接線，只有8根接口線。

TXD[1:0]：數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)線，數(shù)據(jù)位寬為2，是MII接口的一半；

RXD[1:0]：數(shù)據(jù)接收信號(hào)線，數(shù)據(jù)位寬為2，是MII接口的一半；

TX_EN(Transmit Enable)：數(shù)據(jù)發(fā)送使能信號(hào)，與MII接口中的該信號(hào)線功能一樣；

RX_ER(Receive Error)：數(shù)據(jù)接收錯(cuò)誤提示信號(hào)，與MII接口中的該信號(hào)線功能一樣；

CLK_REF：是由外部時(shí)鐘源提供的50MHz參考時(shí)鐘；?與MII接口不同，MII接口中的接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘是分開(kāi)的，而且都是由PHY芯片提供給MAC芯片的。這里需要注意的是，由于數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘是由外部晶振提供而不是由載波信號(hào)提取的，所以在PHY層芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)接收部分需要設(shè)計(jì)一個(gè)FIFO，用來(lái)協(xié)調(diào)兩個(gè)不同的時(shí)鐘,在發(fā)送接收的數(shù)據(jù)時(shí)提供緩沖。PHY層芯片的發(fā)送部分則不需要FIFO，它直接將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到MAC就可以了。

CRS_DV：此信號(hào)是由MII接口中的RX_DV和CRS兩個(gè)信號(hào)合并而成。當(dāng)介質(zhì)不空閑時(shí)，CRS_DV和RE_CLK相異步的方式給出。當(dāng)CRS比RX_DV早結(jié)束時(shí)(即載波消失而隊(duì)列中還有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí))，就會(huì)出現(xiàn)CRS_DV在半位元組的邊界以25MHz/2.5MHz的頻率在0、1之間的來(lái)回切換。因此，MAC能夠從 CRS_DV中精確的恢復(fù)出RX_DV和CRS。在100Mbps速率時(shí)，TX/RX每個(gè)時(shí)鐘周期采樣一個(gè)數(shù)據(jù)；在10Mbps速率時(shí)，TX/RX每隔10個(gè)周期采樣一個(gè)數(shù)據(jù)，因而TX/RX數(shù)據(jù)需要在數(shù)據(jù)線上保留10個(gè)周期，相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送10次。當(dāng)PHY層芯片收到有效的載波信號(hào)后，CRS_DV信號(hào)變?yōu)橛行В藭r(shí)如果FIFO中還沒(méi)有數(shù)據(jù)，則它會(huì)發(fā)送出全0的數(shù)據(jù)給MAC，然后當(dāng)FIFO中填入有效的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀的開(kāi)頭是“101010---”交叉的前導(dǎo)碼，當(dāng)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)“01”的比特時(shí)，代表正式數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始，MAC芯片檢測(cè)到這一變化，從而開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。當(dāng)外部載波信號(hào)消失后，CRS_DV會(huì)變?yōu)闊o(wú)效，但如果FIFO中還有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，CRS_DV在下一周期又會(huì)變?yōu)橛行В缓笤贌o(wú)效再有效，直到FIFO中數(shù)據(jù)發(fā)送完為止。在接收過(guò)程中如果出現(xiàn)無(wú)效的載波信號(hào)或者無(wú)效的數(shù)據(jù)編碼，則RX_ER會(huì)變?yōu)橛行В硎疚锢韺有酒邮粘鲥e(cuò)。

三、SMII接口

SMII即Serial MII，串行MII的意思，跟RMII相比，連線進(jìn)一步減少到4根；

TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，位寬為1；

RXD：接收數(shù)據(jù)信號(hào)，位寬為1；

SYNC：收發(fā)數(shù)據(jù)同步信號(hào)，每10個(gè)時(shí)鐘周期置1次高電平，指示同步。

CLK_REF：所有端口共用的一個(gè)參考時(shí)鐘，頻率為125MHz。?為什么100Mbps速率要用125MHz時(shí)鐘？因?yàn)樵诿?位數(shù)據(jù)中會(huì)插入2位控制信號(hào)。

TXD/RXD以10比特為一組，以SYNC為高電平來(lái)指示一組數(shù)據(jù)的開(kāi)始，在SYNC變高后的10個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，TXD上依次輸出的數(shù)據(jù)是：TXD[7:0]、TX_EN、TX_ER，控制信號(hào)的含義與MII接口中的相同；RXD上依次輸出的數(shù)據(jù)是：RXD[7:0]、RX_DV、CRS，RXD[7:0]的含義與RX_DV有關(guān)，當(dāng)RX_DV為有效時(shí)(高電平)，RXD[7:0]上傳輸?shù)氖俏锢韺咏邮盏臄?shù)據(jù)。當(dāng)RX_DV為無(wú)效時(shí)(低電平)，RXD[7:0]上傳輸?shù)氖俏锢韺拥臓顟B(tài)信息數(shù)據(jù)。

四、SSMII接口

SSMII即Serial Sync MII，叫串行同步接口，跟SMII接口很類(lèi)似，只是收發(fā)使用獨(dú)立的參考時(shí)鐘和同步時(shí)鐘，不再像SMII那樣收發(fā)共用參考時(shí)鐘和同步時(shí)鐘，傳輸距離比SMII更遠(yuǎn)。

五、SSSMII接口

SSSMII即Source Sync Serial MII，叫源同步串行MII接口，SSSMII與SSMII的區(qū)別在于參考時(shí)鐘和同步時(shí)鐘的方向，SSMII的TX/RX參考時(shí)鐘和同步時(shí)鐘都是由PHY芯片提供的，而SSSMII的TX參考時(shí)鐘和同步時(shí)鐘是由MAC芯片提供的，RX參考時(shí)鐘和同步時(shí)鐘是由PHY芯片提供的，所以顧名思義叫源同步串行。

六、GMII接口

與MII接口相比，GMII的數(shù)據(jù)寬度由4位變?yōu)?位，GMII接口中的控制信號(hào)如TX_ER、TX_EN、RX_ER、RX_DV、CRS和COL的作用同MII接口中的一樣，發(fā)送參考時(shí)鐘GTX_CLK和接收參考時(shí)鐘RX_CLK的頻率均為125MHz(1000Mbps/8=125MHz)。

有一點(diǎn)需要特別說(shuō)明下：發(fā)送參考時(shí)鐘GTX_CLK，它和MII接口中的TX_CLK是不同的，MII接口中的TX_CLK是由PHY芯片提供給MAC芯片的，?而GMII接口中的GTX_CLK是由MAC芯片提供給PHY芯片的?，兩者方向不一樣。在實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)GMII接口都是兼容MII接口的，所以，一般的GMII接口都有兩個(gè)發(fā)送參考時(shí)鐘：TX_CLK和GTX_CLK(兩者的方向是不一樣的)，在用作MII模式時(shí)，使用TX_CLK和8根數(shù)據(jù)線中的4根。

七、RGMII接口

RGMII即Reduced GMII，是GMII的簡(jiǎn)化版本，將接口信號(hào)線數(shù)量從24根減少到14根（COL/CRS端口狀態(tài)指示信號(hào)，這里沒(méi)有畫(huà)出），時(shí)鐘頻率仍舊為125MHz，TX/RX數(shù)據(jù)寬度從8位變?yōu)?位，為了保持1000Mbps的傳輸速率不變，RGMII接口在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都采樣數(shù)據(jù)。在參考時(shí)鐘的上升沿發(fā)送GMII接口中的TXD[3:0]/RXD[3:0]，在參考時(shí)鐘的下降沿發(fā)送GMII接口中的TXD[7:4]/RXD[7:4]。RGMI同時(shí)也兼容100Mbps和10Mbps兩種速率，此時(shí)參考時(shí)鐘速率分別為25MHz和2.5MHz。TX_EN信號(hào)線上傳送TX_EN和TX_ER兩種信息，在TX_CLK的上升沿發(fā)送TX_EN，下降沿發(fā)送TX_ER；同樣的，RX_DV信號(hào)線上也傳送RX_DV和RX_ER兩種信息，在RX_CLK的上升沿發(fā)送RX_DV，下降沿發(fā)送RX_ER。

八、SGMII接口

SGMII即Serial GMII，串行GMII，收發(fā)各一對(duì)差分信號(hào)線，?時(shí)鐘頻率625MHz?，在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿和下降沿均采樣，參考時(shí)鐘RX_CLK由PHY提供，是可選的，主要用于MAC側(cè)沒(méi)有時(shí)鐘的情況，一般情況下，RX_CLK不使用，收發(fā)都可以從數(shù)據(jù)中恢復(fù)出時(shí)鐘。在TXD發(fā)送的串行數(shù)據(jù)中，每8比特?cái)?shù)據(jù)會(huì)插入TX_EN/TX_ER 兩比特控制信息，同樣，在RXD接收數(shù)據(jù)中，每8比特?cái)?shù)據(jù)會(huì)插入RX_DV/RX_ER兩比特控制信息，所以總的數(shù)據(jù)速率為1.25Gbps=625Mbps*2。其實(shí)，大多數(shù)MAC芯片的SGMII接口都可以配置成SerDes接口(在物理上完全兼容，只需配置寄存器即可)，直接外接光模塊，而不需要PHY層芯片，此時(shí)時(shí)鐘速率仍舊是625MHz，不過(guò)此時(shí)跟SGMII接口不同，SGMII接口速率被提高到1.25Gbps是因?yàn)椴迦肓丝刂菩畔ⅲ鳶erDes端口速率被提高是因?yàn)檫M(jìn)行了8B/10B變換，本來(lái)8B/10B變換是PHY芯片的工作，在SerDes接口中，因?yàn)橥饷娌唤覲HY芯片，此時(shí)8B/10B變換在MAC芯片中完成了。

總結(jié)下：

淺談串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)技術(shù)

1.概述

串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)目前可以采用串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，變得非常簡(jiǎn)單易用，但是在該技術(shù)中出現(xiàn)的一些新問(wèn)題、使用誤區(qū)需要引起注意。串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)并不是簡(jiǎn)單傳輸媒介的變化，而是串口到TCP/IP的協(xié)議轉(zhuǎn)化。其中關(guān)系到的關(guān)鍵技術(shù)包括：TCP/IP的工作模式問(wèn)題、串口分幀技術(shù)、9位技術(shù)。這里詳細(xì)分析這些串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的技術(shù)。

2.澄清一個(gè)概念：到底是串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)還是串口轉(zhuǎn)TCP/IP？

串口一般來(lái)說(shuō)就是UART，它實(shí)際只定義了數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范，也就是起始位、數(shù)據(jù)位、停止位。但是在不同的物理層又分為：TTL串口、RS232串口、RS485串口等。

TTL串口：它是MCU芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的串口，它以+5V（或者+3.3V）表示1，以GND表示0。

RS232串口：它是實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間通信的串口，其主要將信號(hào)電壓從0～5V的電壓變?yōu)椤?5V（實(shí)際一般為±12V）。電壓的增加，增大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和可靠性。

RS485串口：它是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的串口，可以實(shí)現(xiàn)上千米的數(shù)據(jù)傳輸。其主要特征是用差模信號(hào)（A、B兩根線之間的電壓）代替了RS232共模信號(hào)（信號(hào)線和GND之間的電壓），從而能夠抵抗共模干擾，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳。

如果按照ISO的7層模型（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話(huà)層、表示層、應(yīng)用層）來(lái)分的話(huà)，串口實(shí)際上只包含了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。而TCP/IP協(xié)議應(yīng)該屬于網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。所以串口轉(zhuǎn)TCP/IP并不準(zhǔn)確。以太網(wǎng)屬于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，所以串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)更加準(zhǔn)確。由于目前在以太網(wǎng)之上運(yùn)行的協(xié)議多半是TCP/IP協(xié)議，所以串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)也可以說(shuō)成是串口轉(zhuǎn)TCP/IP。

3.串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)一：TCP/IP的工作模式問(wèn)題

串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)，并不是簡(jiǎn)單物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的轉(zhuǎn)化。由于串口協(xié)議本身不具有網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)，實(shí)際是將串口的數(shù)據(jù)作為T(mén)CP/IP的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，用TCP/IP封裝傳輸?shù)姆绞健CP/IP的應(yīng)用層數(shù)據(jù)是TCP/IP所要傳送的真正有效的數(shù)據(jù)。例如用戶(hù)通過(guò)socket的recv（）和send（）函數(shù)接收和發(fā)送的實(shí)際是應(yīng)用層數(shù)據(jù)。這樣通過(guò)串口轉(zhuǎn)TCP/IP用戶(hù)就可以用recv（）和send（）函數(shù)收發(fā)串口數(shù)據(jù)了。但是TCP/IP并不只是recv（）和send（）這么簡(jiǎn)單，根據(jù)工作模式的不同，它關(guān)系到連接、關(guān)閉、監(jiān)聽(tīng)等，這是串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口后需要增加處理的部分。TCP/IP的工作模式可以分為：TCP服務(wù)端模式（TCP Server）、TCP客戶(hù)端模式（TCP Client）、UDP模式。

UDP模式：UDP模式是基于非連接的模式，只要有數(shù)據(jù)發(fā)送即可發(fā)送，不需要事先連接。所以這種模式更加地接近于串口的通信方式。但是UDP協(xié)議無(wú)法保證數(shù)據(jù)不丟失，容易產(chǎn)生誤碼。

TCP模式：TCP模式采用數(shù)據(jù)可靠傳輸機(jī)制，所以可以保證數(shù)據(jù)基本不誤碼、不丟失。在TCP通信中，必然是由通信的兩端構(gòu)成，其中一方是TCP客戶(hù)端，一方是TCP服務(wù)端。TCP客戶(hù)端和TCP服務(wù)端的概念可以用電話(huà)來(lái)類(lèi)比。TCP客戶(hù)端是打電話(huà)的人，而TCP服務(wù)端是接電話(huà)的人。

如何選擇TCP/IP的工作模式？

TCP與UDP的選擇：盡量選擇TCP模式，特別是經(jīng)過(guò)internet的大數(shù)據(jù)量傳輸，udp容易誤碼和丟失。

選擇TCP客戶(hù)端還是TCP服務(wù)器端：請(qǐng)遵循以下原則：原則一：發(fā)起數(shù)據(jù)發(fā)送的一方應(yīng)該選擇為客戶(hù)端。例如一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集終端應(yīng)該為客戶(hù)端。這是因?yàn)楫?dāng)TCP連接斷開(kāi)的情況下，客戶(hù)端能夠在需要發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候主動(dòng)建立連接。而TCP服務(wù)端，只能夠被動(dòng)地接受連接，使得數(shù)據(jù)無(wú)法發(fā)送出去。原則二：IP或者域名固定的一方為服務(wù)器端。例如在有多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端，而只有一個(gè)中心服務(wù)器的情況下，中心服務(wù)器應(yīng)該為服務(wù)端。這是因?yàn)椋行姆?wù)器的IP或域名一般是固定的，而采集終端的IP是不斷增加和變化的。中心服務(wù)器難以記住所有的采集終端的IP，所以也難以發(fā)起連接；而采集終端尋找中央服務(wù)器就比較容易。

4.串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)二：串口分幀技術(shù)

串口數(shù)據(jù)是可以連續(xù)不斷發(fā)送的，而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)則是以數(shù)據(jù)包為單位發(fā)送的。這樣就關(guān)系到將多長(zhǎng)的串口數(shù)據(jù)打包后作為一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度：以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包最長(zhǎng)1500多字節(jié)，所以在串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口轉(zhuǎn)發(fā)器收到1500字節(jié)后必須將其打包發(fā)送。用戶(hù)可以設(shè)定這個(gè)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度上限。

數(shù)據(jù)包間隔：除了數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度作為串口分幀的規(guī)則外，一個(gè)更為符合邏輯的方法是通過(guò)數(shù)據(jù)包間隔。當(dāng)串口轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)現(xiàn)的串口數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)了T毫秒的空閑時(shí)間時(shí)，則認(rèn)為之前收到的串口數(shù)據(jù)可以作為一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送了。這里的T就是用戶(hù)設(shè)定的數(shù)據(jù)包間隔。

5.串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口關(guān)鍵技術(shù)三：9位技術(shù)

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)是以字節(jié)Byte計(jì)算的每個(gè)字節(jié)都是8位，但是串口數(shù)據(jù)則有可能出現(xiàn)9位，第9位常常用于區(qū)分是地址幀還是數(shù)據(jù)幀，1表示地址幀0表示數(shù)據(jù)幀。那么在當(dāng)串口轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)之后，如何將第9位也傳送出去就成了一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

在眾多的串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口方案中都是將第9位直接舍棄的，目前據(jù)了解上海卓嵐信息科技的方案具有快速地適應(yīng)9位的功能，其實(shí)現(xiàn)方法中采用了稱(chēng)之為RealCom的協(xié)議。由于增加了第9位，所以串口數(shù)據(jù)不能夠直接透明地轉(zhuǎn)化為T(mén)CP/IP應(yīng)用層數(shù)據(jù)，realcom 協(xié)議將串口數(shù)據(jù)打包之后整個(gè)作為T(mén)CP/IP的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸。這樣可以在realcom協(xié)議的協(xié)議頭部加入該數(shù)據(jù)包的9位是1還是0的信息，從而實(shí)現(xiàn)了9位傳輸技術(shù)。

淺談串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊

一、什么是串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊？

串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊又叫做串口聯(lián)網(wǎng)模塊、TCP模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊、單片機(jī)上網(wǎng)模塊、嵌入式串口服務(wù)器模塊等，是一種網(wǎng)絡(luò)通訊接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL串口電平通訊轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊，并實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)透明傳輸。利用串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)i模塊，為嵌入式系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)提供了快速的解決方案，用戶(hù)不需要具體的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)就可以輕松的將單片機(jī)、串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等智能化系統(tǒng)的搭建。

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有人串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊分為：M0系列、M4系列、超級(jí)網(wǎng)口系列。

M0系列是商業(yè)級(jí)串口聯(lián)網(wǎng)模塊、遵循功能簡(jiǎn)單、可靠、價(jià)格合理；

M4系列工業(yè)級(jí)、多功能、多串口、高性能；

超級(jí)網(wǎng)口系列將模塊的功能封裝到網(wǎng)口中。

K2采用M0系列內(nèi)核，是簡(jiǎn)單可靠的商用級(jí)模塊；

K3的定位是工業(yè)級(jí)，采用M4系列的TI內(nèi)核，繼承了 M4系列的成熟扎實(shí)的透?jìng)鞴δ埽瑸閿?shù)傳穩(wěn)定性提供保障。

根據(jù)接口類(lèi)型分為：插針式、貼片式；

功能支持：

（1）虛擬串口聯(lián)網(wǎng)模塊：模塊搭配虛擬串口軟件，可以實(shí)現(xiàn)不更改原串口軟件的前提下，與232/485通訊的系統(tǒng)無(wú)縫融合，轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)甚至遠(yuǎn)程通訊；

（2）云串口聯(lián)網(wǎng)模塊：模塊搭配有人D2D點(diǎn)對(duì)點(diǎn)云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)PC到模塊、模塊到模塊的跨網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，用戶(hù)無(wú)需做路由器端口映射和動(dòng)態(tài)域名，且更穩(wěn)定可靠；

二、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊廠家

有人物聯(lián)網(wǎng)是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)嵌入式、工業(yè)級(jí)串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊的廠家。產(chǎn)品均經(jīng)過(guò)高低溫測(cè)試，擁有CE、FCC國(guó)際認(rèn)證。有人物聯(lián)網(wǎng)提供應(yīng)用于遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集的整體解決方案，包括電腦端、網(wǎng)頁(yè)端、手機(jī)APP、服務(wù)器、硬件各個(gè)平臺(tái)定制化服務(wù)。

三、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊圖片

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四、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊選型

串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊系列：

1.實(shí)現(xiàn)串口轉(zhuǎn)有線以太網(wǎng)，支持D2D轉(zhuǎn)發(fā)和自動(dòng)虛擬串口；

2.所有產(chǎn)品型號(hào)以“USR-TCP232-”開(kāi)頭，以下省略；(超級(jí)網(wǎng)口系列除外，開(kāi)頭為"USR-")。

五、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸、安防監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)、公共安防、工業(yè)自動(dòng)化、智能家居、電力控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)、門(mén)禁考勤系統(tǒng)、POS系統(tǒng)、售飯系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控、自助銀行系統(tǒng)、電信機(jī)房監(jiān)控等。

六、使用方法

應(yīng)用框圖如下圖所示

七、串口以太網(wǎng)常見(jiàn)問(wèn)題

由于用戶(hù)在使用有人物聯(lián)網(wǎng)的串口以太網(wǎng)模塊的時(shí)候，總是會(huì)遇到一些問(wèn)題。本文從幫助用戶(hù)快速運(yùn)用有人串口以太網(wǎng)模塊的角度出發(fā)，整理了幾個(gè)用戶(hù)在使用串口以太網(wǎng)模塊的過(guò)程中遇到的常見(jiàn)問(wèn)題，供用戶(hù)參考。

串口以太網(wǎng)模塊能跨網(wǎng)關(guān)嗎？

串口以太網(wǎng)模塊可以跨越網(wǎng)關(guān)工作于外網(wǎng)，跨越路由器和交換機(jī)與公網(wǎng)的服務(wù)器進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集和控制。

網(wǎng)絡(luò)到串口轉(zhuǎn)換是雙向的嗎？

串口以太網(wǎng)模塊實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)到串口的轉(zhuǎn)換是雙向全雙工的，和普通串口一樣，收發(fā)可同時(shí)進(jìn)行。

不能通過(guò)串口設(shè)置，串口通訊亂碼，不能通訊

請(qǐng)注意串口以太網(wǎng)模塊是TTL電平，可以直接和單片機(jī)IO口連接，如果要和計(jì)算機(jī)連接需要使用RS232轉(zhuǎn)TTL轉(zhuǎn)換器，注意模塊和單片機(jī)連接時(shí)需要交叉，即是RXD接TXD，TXD接RXD。使用串口方式配置串口以太網(wǎng)模塊，需要將CFG引腳接地后進(jìn)行，網(wǎng)絡(luò)方式配置需要將串口以太網(wǎng)模塊接到計(jì)算機(jī)同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，或?qū)⒋谝蕴W(wǎng)模塊直接與計(jì)算機(jī)相連。

配置后串口以太網(wǎng)模塊會(huì)保存配置嗎？

串口以太網(wǎng)模塊上有EEPROM芯片，模塊會(huì)保存設(shè)置，如果斷電，下次啟動(dòng)將按保存的設(shè)置工作，不需要重復(fù)配置，用戶(hù)CPU也無(wú)需對(duì)串口以太網(wǎng)模塊進(jìn)行任何的初始化操作，在串口以太網(wǎng)模塊的網(wǎng)絡(luò)建立連接前的數(shù)據(jù)會(huì)緩存在模塊內(nèi)等到網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)發(fā)送出去。

八、串口服務(wù)器和串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊的區(qū)別

現(xiàn)在市面上的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)產(chǎn)品主要有兩種，即串口服務(wù)器和串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊。用戶(hù)在開(kāi)始項(xiàng)目前，首先需要考慮的是選擇串口服務(wù)器還是串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊。

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USR-TCP232-300

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USR-TCP232-24

上圖所示，第一個(gè)是串口服務(wù)器，第二個(gè)為串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊。其差別如下：

總而言之，如果你的串口設(shè)備是一個(gè)現(xiàn)成的設(shè)備，而且設(shè)備機(jī)殼無(wú)法打開(kāi)并放入模塊的，那么你可以選擇串口服務(wù)器，它可以外置使用。但是價(jià)格相對(duì)較高。如果你是該串口設(shè)備的廠家，具有重新組裝設(shè)計(jì)設(shè)備的能力，且用量較大，需要降低成本的，可以考慮采用串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，并將該模塊內(nèi)置到你的設(shè)備內(nèi)部。

審核編輯：湯梓紅