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USB串口轉(zhuǎn)換器進入網(wǎng)絡(luò)時代
USB串口轉(zhuǎn)換器的發(fā)展過程
USB串口轉(zhuǎn)換器包括USB/RS-232轉(zhuǎn)換器和USB/RS-485/422轉(zhuǎn)換器等，是一種把USB轉(zhuǎn)換為串口（RS-232、RS-485、RS-422）的轉(zhuǎn)換裝置。最早的產(chǎn)品大約出現(xiàn)于十年前，通過最近十年的發(fā)展，產(chǎn)品從早期的支持RS-232口發(fā)展到現(xiàn)在的帶RS-485/RS-422口、帶光電隔離等功能，但是從原理上卻沒有任何變化。本文將著重介紹波仕電子最新推出的一種采用全新原理設(shè)計的USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器。
傳統(tǒng)的RS-232串口的操作完全依賴于對串口物理地址的讀寫操作，USB串口轉(zhuǎn)換器本質(zhì)上就是把傳統(tǒng)串口的幾個寄存器物理地址在WINDOWS下改變?yōu)樘摂M地址，USB串口轉(zhuǎn)換器虛擬出這幾個地址，軟件對虛擬地址的讀寫操作使用讀寫api函數(shù)，也可以打包為MSCOMM.OCX的通信控件。常用的串口通信格式為（9600，N,8,1），意思就是通信的速率（波特率）為9600bps，即每秒9600位，N表示無奇偶校驗位，8表示用8個字節(jié)表示一個數(shù)，1就是最后再加上1位附加位。近年來計算機的USB口，已經(jīng)從USB1.0的全速12M逐步普及到了USB2.0的高速480M，甚至USB3.0的5G。由于USB的速率的提高都是保持了對以前速率的兼容，所以USB3.0的性能仍然兼容USB2.0，USB2.0兼容USB1.0。雖然計算機的USB口已經(jīng)基本上普及到了480M的性能，但是同時USB串口轉(zhuǎn)換器的性能提高卻相對緩慢，幾乎都是12M的USB。主要的問題在于USB串口轉(zhuǎn)換器采用的CPU幾乎都相當于是8位單片機，性能達不到480M的要求。
USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)
波仕USB232ET型USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器是一種采用全新原理設(shè)計的USB-串口轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部采用了32位的ARM處理器，支持480M的高速USB口。由于ARM的強勁性能，USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器不僅支持串口通信協(xié)議，而且支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。原理上USB232ET不同于已有的任何一種USB串口轉(zhuǎn)換器，它的特點在于內(nèi)置了TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、還內(nèi)置了Android平板電腦的USB驅(qū)動程序，所以接到平板電腦上時無需驅(qū)動即可使用，可以在計算機和平板電腦上跨平臺使用，并且同時支持MODBUS的TCP/IP協(xié)議和RTU/ASCII協(xié)議。產(chǎn)品具有超小型的外形(80*23*47mm)、RS-232、RS-485、RS-422通用。接計算機時可以虛擬成為本地串口。USB232ET的性能特點使得它成為業(yè)界唯一無驅(qū)支持平板電腦的USB串口轉(zhuǎn)換器。
將USB232ET通過USB打印線接到計算機、或者加USB-OTG線連接到平板電腦。USB232ET產(chǎn)品的RS-232/485/422串口端是一個DB-9針座，具有RS-232、RS-485、RS-422全部引腳。這款型號為USB232ET的USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器不僅可以從USB擴展出一個三合一的RS-232/485/422口，還可以虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)、這樣就無須修改已有的串口通信軟件。
USB232ET的配置程序用于查看或修改USB232ET產(chǎn)品的IP地址、串口波特率等。注意計算機接USB232ET的IP地址選“自動獲取IP地址”。也可以用戶自行修改IP地址，但是前3位必須一致，最后一位1到254均可，但是不要與USB232ET本身IP的最后一位重復(fù)。連接通了以后可以通過網(wǎng)頁查看USB232ET的IP地址、設(shè)置和修改密碼。運行虛擬串口軟件后可以將USB232ET虛擬為本地計算機的一個串口。
與傳統(tǒng)USB串口轉(zhuǎn)換器的比較
雖然USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器的RS-232/485串口與傳統(tǒng)的USB串口轉(zhuǎn)換器的RS-232/485口一樣都是虛擬串口而不是物理地址串口，但是從我們使用的情況看，USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器的虛擬串口的通用性遠遠強于傳統(tǒng)的USB-串口轉(zhuǎn)換器的虛擬串口，原因可能是因為以太網(wǎng)的信號是全雙工的，也就是說是以太網(wǎng)收、發(fā)信號分開的并且可以同時收發(fā)。另外USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器內(nèi)部使用了32位的ARM處理器，內(nèi)部以太網(wǎng)速率為100M，而傳統(tǒng)的USB-串口轉(zhuǎn)換器內(nèi)部采用的是8位單片機，內(nèi)部總線12M。USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器還減少了傳統(tǒng)的USB-串口轉(zhuǎn)換器對RTS/CTS、DTR/DSR這些虛擬握手信號的操作。傳統(tǒng)的USB-串口轉(zhuǎn)換器對內(nèi)部虛擬UART的握手信號導(dǎo)致延時的處理一直是一個技術(shù)難點。USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器免去這些握手信號就是最好的解決方法。所謂的“物理地址RS-232口”是指從PC機的主板或者從總線，比如臺式機的PCI總線或者ISA總線、筆記本的PCMCIA總線上擴展出來的RS-232口。它們與PC機主板上的RS-232口一樣分配有自己固定的物理I/O地址。現(xiàn)在WINDOWS下的串口通信軟件已經(jīng)幾乎沒有了對物理地址的I/O操作指令而是使用api函數(shù)或者通信控件，通信程序完全適合于虛擬串口。
USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器與傳統(tǒng)的USB-串口轉(zhuǎn)換器的差別還在于驅(qū)動程序和應(yīng)用程序。驅(qū)動程序的差別使得USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器可以在Android平板電腦上使用而傳統(tǒng)的USB-串口轉(zhuǎn)換器則不能。以前雖然有號稱帶android驅(qū)動的USB串口轉(zhuǎn)換器，但是在android下安裝驅(qū)動需要回到ubuntu界面下對linux內(nèi)核進行操作，這對于普通用戶而言幾乎是一場噩夢。就算成功安裝了驅(qū)動，android下的串口通信操作也非常困難且沒有統(tǒng)一的標準，而android的TCP/IP通信卻是成熟的且有標準的socket。USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器在android下正是使用了TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來操作串口。USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器的通信方式既可以使用RS-232串口通信協(xié)議，也可以使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，而傳統(tǒng)的USB-串口轉(zhuǎn)換器只能夠使用串口通信協(xié)議。比如MODBUS協(xié)議包括TCP/IP與RTU/ASCII兩種，USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器對這兩種協(xié)議都可以使用，而傳統(tǒng)的USB串口轉(zhuǎn)換器只能夠使用后者RTU/ASCII協(xié)議。所以USB網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換器也特別適合工業(yè)通信。
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