RS232串口服务器应用常见在哪？未来会持续应用吗？

串口服务器 是一种小型电子设备，可以将以太网IP/TCP数据包转换为串行数据信号进行双向数据通讯。双向数据通讯，即可以从以太网口将数据包透明传输到串行数据端口，同时也可以将串行数据端口的数据包传输到以太网口。为什么说是透明传输呢因为在传输过程中，数据是不经过协议处理的，发送什么数据，接收到的就是什么数据。

　RS232串口服务器是串口服务器的一种，其串口中有RS232串行口。因此其原理与串口服务器原理一样。由于RS232串口已经发展的非常完善，国际上称RS232接口为“外围设备最流行的接口方式之一”，可以负担软硬件通讯一体化的解决方案。

　大多数现代电子仪器，包括测量工具和实验室仪器(天平、电化学计、光谱仪、分光光度计等)都使用标准RS232串口线连接到计算机。RS232协议已经存在了很多年，并且已经建立了许多高性价比的软硬件解决方案。90%以上的计算机都至少配备了一个RS232端口，并带有附加适配器。还有数百种软件应用程序可用于通过RS232连接与仪器进行通信。由于RS232标准的灵活性和普遍性，在未来很可能会继续保持相关性。

　RS232通信的问题在于，它需要点对点串口线连接传输，并且串口线的距离受到限制。这需要与之通信的每台仪器使用一条单独的串口线连接到PC上的唯一RS232端口。如果要将多个设备连接到单个PC，则必须在PC上安装多个RS232端口。

　如果要改进RS232标准，它将允许通过一条串口线进行多个连接，串口线长度没有限制，并且将与所有现有RS232通信软件保持100%兼容。

　幸运的是，有一种非常简单的方式可以实现。通过虚拟串口软件将原有的本地串口控制功能延长，并且您不需要修改原有串口程序，仍然保持使用即可。

　虚拟串口应用软件(USR-VCOM)可将TCP/IP连接，UDP广播及接入有人云的设备，映射成本机虚拟串口，应用程序可通过访问虚拟串口来完成远程控制、数据传输等功能

　市场上的虚拟串口软件通常是不需要付费的，但软件的实用度参差不齐。有人的串口虚拟软件USR-VCOM结合串口服务器、DTU、工业路由器USR-G800V2等带有串口的通讯设备使用，可实现支持多个虚拟串口映射，支持TCP Client、TCP Server、UDP多种网络协议，实时虚拟串口数据传输监控。

目前生产安防的数据采集系统有一种较为先进的联网技术,即通过串口联网服务器,使以前的RS-232/RS-485设备可以立即升级成为具有以太网接口的设备。在此给出一种采用串口服务器作为上下位机连接的桥梁来构建中小工程项目的解决方案。通过此方案,可以将在下位机采集的数据通过以太网进行传输,监控中心和各个控制终端都可以通过以太网传输协议接收到数据,提高了数据传输速率和安全性,也能大大提高工厂的实时监控效率。

电源集中监控系统是对分布的工业、生活小区楼宇的开关电源、空调、油机、蓄电池、高低压配电等多种设备的各种参数进行实时监测其运行参数，诊断和处理故障，记录和分析相关数据，从而实现少人或无人值守的目的，并对设备进行集中监控、集中维护和集中管理。

以往的方式是通过将各个采集点通过RS-485的总线串接起来，通过接口转换器与多串口卡与监控中心的PC连接起来。如果总线上的某个设备出现故障，整个系统瘫痪，同时采用串口通信，传输速度慢，传输易出错。

随着网络的发展，基于TCP/IP协议的IP网的应用得到广泛普及，利用网络资源可以实现设备的网络接入，通过基于TCP/IP的网络实现对各个点的设备的实时监控。实现安全，简洁，有效的传输方式。

一、串口服务器的定义及简介：

串口服务器是为RS-232/485/422到TCP/IP 之间完成数据转换的通讯接口转换器。提供RS-232/485/422终端串口与TCP/IP网络的数据双向透明传输，提供串口转网络功能，RS-232/485/422转网络的解决方案。可以让串口设备立即联接网络。

随着Internet的广泛普及，“让全部设备连接网络”已经成为全世界企业的共识。为了能跟上网络自动化的潮流，不至于失去竞争优势，必须建立高品位的数据采集、生产监控、即时成本管理的联网系统。利用基于TCP/IP的串口数据流传输的实现来控制管理的设备硬件，无需投资大量的人力、物力来进行管理、更换或者升级。

串口服务器就使得基于TCP/IP的串口数据流传输成为了可能，它能将多个串口设备连接并能将串口数据流进行选择和处理，把现有的RS 232接口的数据转化成IP端口的数据，然后进行IP化的管理，IP化的数据存取，这样就能将传统的串行数据送上流行的IP通道，而无需过早淘汰原有的设备，从而提高了现有设备的利用率，节约了投资，还可在既有的网络基础上简化布线复杂度。串口服务器完成的是一个面向连接的RS 232链路和面向无连接以太网之间的通信数据的存储控制，系统对各种数据进行处理，处理来自串口设备的串口数据流，并进行格式转换，使之成为可以在以太网中传播的数据帧；对来自以太网的数据帧进行判断，并转换成串行数据送达响应的串口设备。

二、串口服务器的特点：

内部集成 ARP，IP，TCP ,HTTP，ICMP，SOCK5，UDP，DNS等协议。RS-485/422转换提供数据自动控制。RS-232/422/485三合一串行接口 , 300-2304KBPS波特率。支持动态IP（DHCP）和静态IP，支持网关和代理服务器，可以通过Internet传输数据。提供数据双向透明传输，用户不需要对原有系统做任何修改。所有串口内置600W防雷 。10/100M以太网、自动侦测直连或交叉线。可以同时支持多个连接。

三、串口服务器工作方式及通讯模式：

工作方式：

1服务器方式：在该工作方式下，串口联网服务器作为TCP服务器端， 转换器在指定的TCP端口上监听平台程序的连接请求，该方式比较适合于一个转换器与多个平台程序建立连接（一个转换器不能同时与多个平台程序建立连接）。

2客户端方式：在该工作方式下，串口联网服务器 作为 TCP 客户端，转换器上电时主动向平台程序请求连接，该方式比较适合于多个转换器同时向一个平台程序建立连接。

通讯模式：

1点对点通讯模式：该模式下，转换器成对的使用，一个作为服务器端，一个作为客户端，两者之间建立连接，实现数据的双向透明传输。该模式适用于将两个串口设备之间的总线连接改造为 TCP/IP 网络连接。

2使用虚拟串口通讯模式：该模式下，一个或者多个转换器与一台电脑建立连接，实现数据的双向透明传输。由电脑上的虚拟串口软件管理下面的转换器，可以实现一个虚拟串口对应多个转换器， N 个虚拟串口对应 M 个转换器（ N<=M ）。该模式适用于串口设备由电脑控制的 485 总线或者 232 设备连接。

3基于网络通讯模式： 该模式下，电脑上的应用程序基于SOCKET 协议编写了通讯程序，在转换器设置上直接选择支持 SOCKET 协议即可。

四、串口服务器应用领域：

它主要应用在门禁系统、考勤系统、售饭系统、 POS 系统、楼宇自控系统、自助银行系统电信机房监控，电力监控等。

五、硬件系统及其模块：

1硬件系统

硬件系统是实现整个系统功能的基础，是整个设计实现的关键。

整个串口服务器的关键在于串口数据包与TCP/IP数据报之间的转换以及双方数据因为速率不同而存在的速率匹配问题，在对串口服务器的实现过程中，也必须着重考虑所做的设计和所选择的器件是否能够完成这些功能。

（1）硬件系统组成模块

在制定设计方案和选定器件时遇到的技术难点是如何利用处理器对串口数据信息进行TCP/IP协议处理，使之变成可以在互联网上传输的IP数据包。目前解决这个问题很多时候采用32位MCU + RTOS方案，这种方案是采用32位高档单片机，在RTOS（实时多任务操作系统）的平台上进行软件开发，在嵌入式系统中实现TCP/IP的协议处理。它的缺点是：单片机价格较高，开发周期较长；需要购买昂贵的RTOS开发软件，对开发人员的开发能力要求较高。

借鉴上述方案的优缺点，我们决定把串口服务器的硬件部分分为几个模块设计，这就是主处理模块、串口数据处理模块和以太网接口及控制模块等几大模块来共同完成串口服务器的功能。

在器件的选择上，选用Intel公司的801086芯片作为主处理模块的处理器芯片，它是一种非常适合于嵌入式应用的高性能、高集成度的16位微处理器，功耗低。由于考虑到串口数据速率较低而以太网的数据传输速率高所造成的两边速率不匹配的问题，我们决定采用符合总线规范的大容量存储器来作为数据存储器；由于主处理模块还涉及到数据线/地址线复用、串并转换、器件中断信号译码、时钟信号生成、控制信号接入等功能，若是选用不同的器件来完成，势必会造成许多诸如时延不均等问题，我们选用了一片大容量的高性能可编程逻辑器件来完成上述所提到的功能，这样的优点在于，我们保证了稳定性和高可靠性，并且可编程逻辑器件的可编程功能使得对于信号的处理的空间更大，且具有升级的优势。

以太网接口及控制模块在串口服务器的硬件里面起着很重要的作用，它所处理的是来自于以太网的IP数据包，考虑到通用性的原则，我们采用一片以太网控制芯片来完成这些功能，并在主处理模块中添加了一片AT24C01来存储以太网控制芯片状态。通过主处理模块对于以太网控制芯片数据及寄存器的读/写，我们可以完成对IP数据包的分析、解/压包的工作。

串口数据处理模块主要完成的是对于串口数据流的电平转换和数据格式的处理，判断串行数据的起始位及停止位，完成对数据和校验位的提取。一般的设计采用的是MAX232和一片UART的设计思想，这里我们也是遵从这种设计理念，不过我们采用的是集成了MAX232+UART功能的芯片，小尺寸、低成本、低功耗，而且采用与SPITM/QS-PITM/MICROWIRETM兼容的串行接口，节省线路板尺寸与微控制器的I/O端口。

这种模块化的方案的优点在于：采用高速度的16位微控制器，外围器件少，系统成本低；并且采用Intel公司的开发平台，可以大幅度地缩短开发周期并降低开发成本。

（2）硬件工作流程及应用架构

主处理器首先初始化网络及串口设备，当有数据从以太网传过来，处理器对数据报进行分析，如果是ARP（物理地址解析）数据包，则程序转入ARP处理程序；如果是IP数据包且传输层使用UDP，端口正确，则认为数据报正确，数据解包后，将数据部分通过端口所对应的串口输出。反之，如果从串口收到数据，则将数据按照UDP格式打包，送入以太网控制芯片，由其将数据输出到以太网中。可以知道，主处理模块主要处理TCP/IP的网络层和传输层，链路层部分由以太网控制芯片完成。应用层交付软件系统来处理，用户可以根据需求对收到的数据进行处理。

2硬件系统模块

根据硬件系统的具体结构和不同功能，我们可以将硬件系统划分为下述的几大模块。

（1）主处理器模块

该模块是串口服务器的核心部分，主要由主处理器、可编程逻辑器件、数据及程序存储器等器件构成。

主处理模块完成的功能主要有：在串口数据和以太网IP数据之间建立数据链路；通过对以太网控制芯片的控制读写来实现对IP数据包的接收与发送；判别串行数据流的格式，完成对串口设备的选择以及对串行数据流格式的指定；控制串口数据流与IP数据包之间的速率控制，对数据进行缓冲处理；对UART和以太网控制芯片的寄存器进行读写操作，并存储转发器件状态；完成16位总线数据的串并行转换；完成总线地址锁存功能；完成对各个串口以及各个存储器件的片选功能；完成对各个串口的中断口的状态判别等功能。

（2）以太网接口及控制模块

这个模块主要由以太网接口部分和以太网控制部分构成。

以太网接口部分完成的是串口服务器与以太网接口电路的功能，控制器对所有模块均有控制作用，使整个接口电路能协调地配合后续电路完成以太网的收发功能。

以太网控制部分由收端和发端组成，在他们之间还有以太网状态检测和控制单元，以及收发协调控制器，见图5。由于以太网是半双工工作的，所以这个部分必须随时地监视以太网的状态，并且要根据需要对以太网进行控制，同时还要协调好内部收发端电路的工作状态。以太网检测单元和收发协调控制器就是完成这样的功能的。以太网状态检测单元与以太网接口的控制器接口，将接口的状态送到收发协调控制器，同时将协调控制器的控制信号进行处理，并送到以太网接口的控制器，以控制接口的状态。

在收端，接收到的串行数据流信号通过主处理模块进行串并转换和编码，以太网控制单元控制各部分协调，将产生的地址、数据、写信号送到RAM读写控制单元进行处理。相应的，发端的工作流程和收端相反。

首先以太网通讯速率要远远高于串口，利用TCP或UDP方式进行连接，工作方式有两种

1，安装写好的驱动程序，在PC中模拟16个串口，不同的是你对这些串口进行操作时，驱动程序会把你的（操作+串口号）通过网络作发送到串口服务器，因为以太网速率高，一般还是采用UDP方式，比较节省资源，因为TCP是实时连接的。

2，直接编写以太网通讯程序，直接将数据发送给串口服务器，返回接收数据道理一样，采用 数据+串口号。

严格说第二种方案要优于第一中档案，因为少了一层系驱动，就像你说的串口API一样，第一种方案首先要调用API，API再调用驱动，驱动再通过网络发出去，多了很多环节。