聯(lián)網(wǎng)模塊的用途

信息化時(shí)代，要求電子設(shè)備也應(yīng)該進(jìn)行信息化、網(wǎng)絡(luò)化管理， 法，一種方法就是將TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧在用戶系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，但是這種方法對(duì)于系統(tǒng)的CPU要求比較高，并且對(duì)于系統(tǒng)開發(fā)人員的技術(shù)要求也較高，另外開發(fā)出來(lái)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以保證;另一個(gè)方法是使用聯(lián)網(wǎng)模塊。聯(lián)網(wǎng)模塊一端以串口、IO口、并口等方式和系統(tǒng)的CPU連接，另一端可以連接網(wǎng)線(或經(jīng)過(guò)耦合變壓器后連接網(wǎng)線)。此后系統(tǒng)CPU向模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)將透明地發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上;網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)向模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)將被透明地轉(zhuǎn)發(fā)給CPU。

聯(lián)網(wǎng)模塊外觀一般是類似電子芯片的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)其引腳和系統(tǒng)PCB電路連接。一般來(lái)說(shuō)聯(lián)網(wǎng)模塊要求體積小，這樣系統(tǒng)PCB也可以相應(yīng)減小體積有利于節(jié)約成本。

使用聯(lián)網(wǎng)模塊進(jìn)行嵌入式設(shè)備聯(lián)網(wǎng)一般有以下步驟:

1. 使用者在系統(tǒng)PCB上按照聯(lián)網(wǎng)模塊的結(jié)構(gòu)規(guī)格設(shè)計(jì)接口。

2. 將聯(lián)網(wǎng)模塊中和用戶CPU連接的連線(例如串口RXD、TXD)連接上;和網(wǎng)口RJ45接口連接的連線連接上。

3. 通過(guò)Web瀏覽器(或者專用的工具)訪問(wèn)模塊，設(shè)置模塊的目的IP、串口波特率等參數(shù)。目的IP就是系統(tǒng)CPU向模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，模塊發(fā)往的計(jì)算機(jī)的IP地址。

4. 此后就可以用模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與串口數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)了。

1. 開發(fā)周期短。

2. 對(duì)于用戶技術(shù)要求不高。

3. 一般聯(lián)網(wǎng)模塊是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期測(cè)試的，這樣使用模塊比用戶自己實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)協(xié)議要穩(wěn)定。

聯(lián)網(wǎng)模塊是嵌入式到目標(biāo)系統(tǒng)的一個(gè)電子模塊，它的性能直接影響到了整個(gè)系統(tǒng)的性能。

穩(wěn)定性是聯(lián)網(wǎng)模塊的最重要的指標(biāo)，穩(wěn)定性是指在模塊的任何正常使用過(guò)程中(例如長(zhǎng)時(shí)間使用、大量數(shù)據(jù)通信、各種溫度條件)都應(yīng)該保持正常的工作狀態(tài)。由于很多情況下要進(jìn)行串口到網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)到串口數(shù)據(jù)的同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，并且一次轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度也可能未知。這就要求聯(lián)網(wǎng)模塊具有全雙工、不間斷轉(zhuǎn)發(fā)功能。如果模塊設(shè)計(jì)不好很可能在這種高強(qiáng)度傳輸情況下出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)、甚至斷網(wǎng)的可能。這樣會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

小體積的模塊，可以節(jié)約用戶PCB空間，從而降低用戶系統(tǒng)成本。

一般需要支持Web方式來(lái)修改聯(lián)網(wǎng)模塊參數(shù)，最好能夠支持專用的工具來(lái)批量修改模塊的各種參數(shù)。

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，串口聯(lián)網(wǎng)模塊就是一個(gè)串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)(TCP/IP)協(xié)議轉(zhuǎn)化器。使用串口聯(lián)網(wǎng)模塊可以將用戶從復(fù)雜的嵌入式TCP/IP的代碼中解脫出來(lái)。即方便地實(shí)現(xiàn)了嵌入式聯(lián)網(wǎng)，另一方面，又可以保證聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性。

一般來(lái)說(shuō)串口聯(lián)網(wǎng)模塊本身是不帶RJ45接口的。這樣可以將串口聯(lián)網(wǎng)模塊連接到用戶PCB上，用戶可以根據(jù)需要選擇RJ45接口放置的位置。模塊引腳可以直接和RJ45接口連接。串口方面，用戶的單片機(jī)和串口聯(lián)網(wǎng)模塊的RXD、TXD引腳連接。此后用戶發(fā)送的串口數(shù)據(jù)就發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)從串口接收。對(duì)于需要硬件流控的情況還可能需要提供RTS、CTS流控引腳。

串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)功能中需要解決發(fā)往的目的IP地址的問(wèn)題，即串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)將發(fā)往哪一臺(tái)計(jì)算機(jī)?所以必須設(shè)置目的IP。除了目的IP地址串口聯(lián)網(wǎng)模塊還有很多參數(shù)，例如:目的端口、串口波特率、工作模式等。

一般修改參數(shù)有兩種方法:(1)通過(guò)Web方式登錄串口聯(lián)網(wǎng)模塊，這種方式要求串口聯(lián)網(wǎng)模塊必須和運(yùn)行瀏覽器的PC機(jī)在同一個(gè)邏輯子網(wǎng)中。(2)一些串口聯(lián)網(wǎng)模塊提供Window工具可以立即搜索并修改網(wǎng)絡(luò)中的所有的串口聯(lián)網(wǎng)模塊的參數(shù)。

串口聯(lián)網(wǎng)模塊在實(shí)際應(yīng)用中可能大量分布于網(wǎng)絡(luò)中。用戶難以一個(gè)個(gè)的記住每個(gè)模塊的IP地址。串口聯(lián)網(wǎng)模塊應(yīng)該提供一套Windows工具，可以迅速地找到網(wǎng)絡(luò)上的所有聯(lián)網(wǎng)模塊，并可以設(shè)置參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行管理。

串口聯(lián)網(wǎng)模塊實(shí)際上只解決了嵌入式設(shè)備端串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的功能，但是PC端(也就是負(fù)責(zé)接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的PC端)如何接收、處理數(shù)據(jù)?基本上有3中方法:

(1)直接的socket通信:用戶通過(guò)windows網(wǎng)絡(luò)編程直接調(diào)用socket API函數(shù)，通過(guò)UDP、TCP/IP協(xié)議同串口聯(lián)網(wǎng)模塊通信。該方法要求使用者具有一定的網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)。

(2)虛擬串口:這里介紹一個(gè)新的概念虛擬串口。虛擬串口和硬件串口不同，硬件串口是計(jì)算機(jī)上本來(lái)存在的COM口，例如COM1、COM2等，虛擬串口是使用Windows的虛擬設(shè)備技術(shù)，在底層驅(qū)動(dòng)虛擬出一個(gè)串口，在上層軟件看來(lái)該串口和硬件串口可以一樣的使用。例如串口聯(lián)網(wǎng)模塊附帶的PC端軟件虛擬一個(gè)COM5，然后將COM5和某個(gè)串口聯(lián)網(wǎng)模塊綁定，此后用戶程序可以讀寫COM5來(lái)實(shí)現(xiàn)和串口聯(lián)網(wǎng)模塊的通信。

(3)設(shè)備管理函數(shù)庫(kù)DLL:串口聯(lián)網(wǎng)模塊一般可以提供一個(gè)Windows動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，通過(guò)該鏈接庫(kù)提供的函數(shù)，可以直接和串口聯(lián)網(wǎng)模塊通信。

串口聯(lián)網(wǎng)模塊可廣泛應(yīng)用于PLC控制與管理、門禁醫(yī)療、樓宇控制、工業(yè)自動(dòng)化、測(cè)量?jī)x表及環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、信息家電、LED信息顯示設(shè)備和CNC管理等。