串口扩展卡的发展史

设备网络化,已经成为一个共识的、必然的趋势。为了获取更高的效率、进而争取竞争优势,联网系统的建立已经成为当务之急。串口卡的应用最早是在计算机上,向外接口采用的是RS-232界面,后来扩展为RS-232RS-422RS-485三种界面形式。

1 串口产品工作流程示意图  

作为一个串口产品,其核心工作机理如下:数据从产生端(通常是PC机或各种专业机器设备)出来后,通过并行的Data总线传至16C550系列的UART(通用异步收发器)上,再经过串行总线到达一个小芯片上。芯片作为一个转换器,将数据信号转换格式,发送到外接的接口界面上,传输给接收方,整个工作流程如图1所示。  

ASIC技术的应用,使传统IC的数目大大减少,内建数据流向自动控制(Automatic Data Direction ControlADDC)功能,RS-485半双工在RS-232 COM口的控制更为简单,同时,RS-485编程相对也简单化,开发时间减少。

对于多串口卡,从工作机理上来说,工作流程和单口的串口卡差别并不是很大,重点也只是在于UART的个数,多串口卡有同步多串口卡和异步卡之分,例如在Micro-Embedded所提供的产品中,有同步二串口卡,也有众多的异步多串口卡。当前来说,多数的异步通信多串口卡是扩展在CPU卡总线上,成为智能型接口卡,用以节省主机CPU运输数据时所消耗的时间,提高工作效率,例如具有两个接口的智能型串口卡,其示意图如图2所示。

2 智能型多串口卡工作流程示意图

Micro-Embedded系列多串口卡对于工业现场的苛刻环境,是非常适应的。这一系列的产品将系统的等待时间降到尽可能少,提高了工作时间和稳定性。对于Micro-Embedded系列多串口卡产品而言,最为显著的特点是提供了RS-232RS-422/485相互界面转换, 以及可选光电隔离(Optical Isolation)和浪涌保护功能(Surge Protection),提高系统工作的稳定性。  

3 网络串口卡工作流程示意图

目前,网络系统大量建立,处于对更远距离的诉求,网络型串口被呼唤而出,将相应的OS集成在固件(包括CPURAMOS等)里,等于将所需要的软件“安置” 在接口卡中了,如此,信息不再如同以往那般,仅仅以转化后的数据在近距离内传递,遥远的设备的控制,需要通过网络来实现,由此,为在网络上传播数据而应用的协议,也必须在传播前即被一道写入到数据包中。

4串口设备联网服务器

通常的网络串口卡,如图3所示,通过使用TCP/IP协议,将数据转换为数据包的形式,作为一个包含了TCP/IP协议的、可为网络所识别与传送的包,通过网络由控制端传输到设备端,或由设备端传输到控制端,由此彻底打破原来由于串口自身数据形式而存在的对于传输数据的约束,通过网络,将数据传输至更远的主机之上,甚至可以通过Internet,将传输的距离拓展到无限。而对于Micro-Embedded串口设备服务器来说,更重要的是将转化工作全然集成在产品中,通过这一工作,使客户所面对的界面与操作保持了传统的方式,不必强求自己适应“网络性”这一难题,通过和普通串口一样的操作形式,获得网络传输的能力。而在TCP/IP包中包含的,不再是简单的原始数据,而是通过固件自动编译的数据,在数据到达目的地址后,由安装好的Driver自动对编译进行反操作,获得原始的数据,保证了有效传输,同时用户还由此而避免了繁琐的编写工作。

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