串口转TCPIP的TCP工作模式选择

发布时间：2010-12-22 作者：上海卓岚 浏览量：3677

本文介绍在串口转TCP/IP中如何使用各种TCP工作模式，根据不同的应用如何进行灵活选择TCP客户端、TCP服务器、UDP、UDP组播。然后介绍如何用zlvircom配置串口转TCP/IP并和SocketDlgTest程序通信。

TCP/IP是网际互联的基本协议，TCP/IP实际涉及网络协议的两层：网络层和传输层。IP属于网络层，而TCP属于传输层，实际上TCP/IP协议还有另外部分协议即UDP协议，UDP协议和TCP协议共同组成了TCP/IP协议的传输层。而TCP协议有具有客户端和服务端两种工作模式。在RS232/RS485联网模块应用中，主要在UDP、TCP客户端、TCP服务器3种模式之间进行选择。如图所示

TCP（Transmission Control Protocol）是可靠连接协议。我们可以用打电话来类比TCP协议。使用TCP协议进行数据传输，首先需要建立连接；就如在通电话前需要先拨通电话一样。TCP是可靠传输的，即你传输的数据有误或者丢失，则会自动重新传输以保证数据正确；这正如打电话的时候，如果信号不好，收方会说：“听不清，请再说一遍。”

UDP（User Datagram Protocol）是报文传输协议。我们可以用手机短信来类比UDP协议。使用UDP协议，你无需先征得对方的同意（无需先建立连接），可以随时发送。但是UDP协议是不可靠传输的，你发送出去的数据不能够保证正确地被对方收到；

所谓“正确接收”，它包括3方面的内容：1.丢失问题：数据丢失后可以重传。2.误码问题：数据内容错误能被检测并重新发送。3.顺序问题：UDP无法保证数据的顺序，例如在发送长文字的短信的时候，有可能后半部分短信内容先收到，然后再收到前半部分短信内容。这给接收者较大的迷惑，TCP协议没有这个问题。

UDP协议的也有自身优点。1.简单性、方便性，UDP协议非常类似串口通信，因为串口发送数据本身基于非连接（报文）的。此时在串口转以太网的时候，使用UDP协议符合原来的思维。2.UDP协议具有广播、组播功能，可以实现一对多通信。

在选择TCP进行通信的时候，通信的双方，必须一方为TCP客户端（TCP Client），一方为TCP服务器（TCP Server）。以打电话来类比，打电话的人是TCP客户端，接电话的一方为TCP服务器。TCP/IP协议中的IP地址类似电话号码，而TCP/IP中的端口号类似电话分机号。客户端（拨电话者），首先需要知道对方的IP地址和端口（电话号码和分机号），先连接上TCP服务器端（接听者的电话摘机），才能进行数据传输（通话）。和一般电话不同，在这里TCP服务器可以同时接入多个TCP客户端，就如有多路线路的电话，不会因为一路电话在接通中而不能接入其它电话。

在ZLSN联网模块的RS232转网络中，TCP连接有长连接和短连接之分。TCP长连接就是连接建立后不断开，直到断电。TCP短连接是指需要通信的时候建立连接，通信完毕后立即关闭连接。

UDP相对于TCP来说UDP的一个优势是可以实现一对多的通信。以下就介绍UDP广播和UDP组播。

UDP广播：UDP广播包不同于普通的UDP数据包，UDP广播说明如下：
1.UDP广播包一般只能够在局域网内部存在，也就是说它是不能够实现跨路由通信的。
2.同一个局域网内的所有的计算机都能够接收到广播包。这样增加了网络的负担，同时安全性也会降低。
3.卓岚ZLSN系列模块支持发送和接受UDP广播包。另外SocketDlgTest也支持发送和接受UDP广播数据包，可以用于UDP广播调试。

UDP组播：UDP单播（即普通的UDP通信）可以实现点与点之间的通信。UDP的广播可以实现一点向多点发送数据。但是UDP广播存在以下缺点：不仅需要接收数据的联网模块可以收到数据，任何一台局域网中的计算机都可以收到数据，这样数据包保密性不强，同时也给不愿接收该数据的计算机增加了负担。

UDP组播可以解决以上问题，UDP组播可以实现一点向多点发送数据，而且只有加入某个组播组的联网模块才可以收到数据，不会对组播组外的模块或计算机增加接收负担，减轻了网络负荷。

为了确定您购买的卓岚产品是否支持UDP组播请打开ZLVircom程序的设备设置对话框，点击“更多高级选项”，如果该设备支持的高级功能中“UDP组播”是打勾的则表明该设备支持UDP组播。

在TCP和UDP选择上，TCP协议有很多优点，这里只介绍何时使用UDP协议。

1.节省上位机的线路资源。在ZLSN模块的串口转以太网应用中，如果选择TCP协议，且为TCP客户端的话，那么TCP连接是在模块上电之后就开始连接的，属于“长连接”。这就使得TCP协议一直占用一条通信线路（一个socket接口），如果联网模块个数很多（例如上万个），那么用TCP协议占用较多资源。而UDP则无此问题。

2.简化上位机编程的复杂性。基于UDP的socket编程相对于TCP要简单些。

3.需要广播或者组播的应用。

1. 一个监控中心还是多个监控中心。
一个监控中心：在单个监控中心的集中监控系统中，分散在各个采集点的ZLSN模块将采集数据传送到中心计算机，此时最好采用ZLSN模块为TCP客户端的方式，因为此时每个模块只要设置一个目的IP（中心计算机的IP地址）即可。当然也可以采用中心为客户端、模块为服务端方式，但是此时中心必须记住每个模块的IP地址，不利于系统的延展性和配置的灵活性。
多个监控中心：现在有多个中心计算机需要监控联网模块，由于TCP客户端模块只能连接一个中心（一个目的IP），所以多个中心无法监控一个TCP客户端模式的模块（除非采用卓岚的“类AT命令”功能，让模块可以根据需要连接到不同的中心）。此时应该采用模块为服务端的方式。如果需要多个计算机同时（不是分时）监控一个ZLSN模块，请选择ZLSN2090为核心的多TCP连接模块，ZLSN2090支持同时存在10个TCP连接。

2.哪方知道对方IP地址。如果通信的AB双方中如果有一方（例如A）不知道对方（例如B）的IP地址，那么A必须作为TCP服务器。这是因为A不知道B的IP地址，也无法进行连接操作。在ZLSN联网模块大量应用的网络中，ZLSN联网模块的IP地址通过动态获取，所以中心并不知道所有模块的IP地址，所以此时模块应该作为客户端。

3.主从关系。在主从关系的通信模式中，主机总是先发送数据，从机给出应答。在TCP短连接应用中，主机应该采用客户端。这是因为短连接采用有数据发送的时候建立TCP连接的方式，只有主机才知道何时需要发送那个数据何时需要建立连接，所以主机为客户端。

TCP短连接由于占用的TCP线路资源少，一般效率优于长连接。但是以下情况下采用长连接：通信的双方没有主从关系。任何一方都有首先发送数据的可能，所以要保持TCP连接一直保持。选择长连接的时候需要注意，在连接建立到当前，中间网线是否有断开，需要时时检测连接的可用性，短连接无该问题，使用较为方便。

这里介绍，如何用zlvircom配置串口转TCP/IP并和SocketDlgTest程序通信。卓岚串口转TCP/IP遵守的是标准的TCP/IP协议，所以任何遵守该协议的网络终端都可以和联网产品通信，卓岚科技提供了网络调试工具（SocketDlgTest程序，用户可以在开始菜单/程序/ZLVircom/调试工具，找到该软件）来模拟网络终端来和串口转TCP/IP产品通信。要想两个网络终端（这里是网络调试工具和串口转TCP/IP产品）能够通信，其参数配置必须需要配对。

在UDP模式下，参数配置如图 2所示，左边为zlvircom中串口转TCP/IP产品的配置，右边为网络调试工具SocketDlgTest的设置。首先必须两者都是UDP工作模式。另外用红色箭头表示的，网络工具的目的IP和目的端口必须指向联网产品的本地IP和本地端口。用蓝色箭头表示的，联网产品的目的IP必须是网络工具所在计算机的IP地址，而联网产品的目的端口必须是网络调试工具的本地端口。这些网络参数配置好后才能保证双向的UDP数据通信。

在TCP模式下工作模式有两种TCP服务端和TCP客户端，不论采用哪一种模式，必须一方是服务端，另一方是客户端，之后客户端才能访问服务端，都为客户端或者服务端则无法实现通信。 当串口转TCP/IP作为客户端时，必须有3个对应关系，如图 3所示。串口转TCP/IP的工作模式为客户端对应SocketDlgTest的服务器模式，串口转TCP/IP的目的IP必须是SocketDlgTest所在计算机的IP地址，串口转TCP/IP产品的目的端口必须是SocketDlgTest的本地端口。这样设置后串口转TCP/IP即可自动连接网络工具，连接建立后即可收发数据。

当串口转TCP/IP产品作为服务端时，也有3个对应关系，如图 3 所示，这里不一一解说。这样设置后点击网络工具的打开按钮即可和串口转TCP/IP产品建立TCP连接，连接建立后即可收发数据。

如果上位机不是Socket程序（SocketDlgTest）也不是ZLVircom，而是两台设备通过网口连接的，配置方法也是类似的。首先用户需要将2台设备、计算机连接到同一个局域网中。这台计算机上运行ZLVircom（或者ZLDevManage），连接计算机的目的只是为了配置，配置完成后计算机可以不必连接。

点击ZLVircom的设备管理，找到这2台设备，如图6所示。然后点击“设备编辑”，对设备进行配置。设备对联可以分为TCP对联和UDP对联。如果是TCP对联方式，两台设备的参数如图5所示。箭头所示的参数必须对应起来，如同“3.2 TCP客户端”和“3.3 TCP服务器”的对应方式一样。TCP连接成功后，可以通过回到“设备管理”对话框看连接状态，如图6所示，如果两台设备的状态都是“已连接”则表示两台设备的TCP链路已经建立。

如果是UDP方式对联的，配置参数如图7所示，箭头对应的参数必须是一一对应的。UDP对联只要参数配置正确不必检查连接状态，发送的数据会自动发送到指定的设备。

最后需要提醒一下，如果是设备对联的，除了网口参数按照以上设置外，还必须设置正确的串口参数。主要是联网产品的波特率等需要和用户的设备的波特率等一致。这样设置以后，用户设备可以通过两台联网产品的串口互相发送数据。